一種疊加超音頻信號消除交越失真的功放電路的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種疊加超音頻信號消除交越失真的功放電路，其包括三極管VT1~VT8、電阻R1~R11、電容C1~C7、電感L1、二極管D1~D2；其有益效果是：超音頻信號避免了推挽功放兩個三極管交替導通時出現的交越失真問題，不影響傳統音頻功率放大器對音質的要求；本發明省去了傳統AB類功放中為了保持微導通狀態而采用的直流偏置，從而提高了整機效率，降低了功耗；由于本發明提供的方法降低了直流功耗，從而在大功率放大情況下也降低了推挽功放兩個三極管的溫度，提高了大功率功放的穩定性和使用壽命；本發明具有較高的實用性，并具有一定的經濟效益和社會效益。
【專利說明】
一種疊加超音頻信號消除交越失真的功放電路
技術領域
[0001]本發明屬于音頻功率放大技術領域，涉及一種疊加超音頻信號消除交越失真的功放電路。
【背景技術】
[0002]在音頻放大器中，廣泛采用圖4所示的B類功率放大電路，它的兩個管子輪流工作在輸入信號的正負半周。正如大家所知，這種電路存在著交越失真的問題。為得到較小的失真和較高的效率，一般采用圖5所示的具有靜態偏置的AB類功放電路。
[0003]交越失真是由于晶體管在小電流時的非線性特性而引起的在輸出波形正負交叉處的失真。具有靜態功放電路偏置有三個明顯的缺點:第一，必須精心設計合適的偏置。如果偏置不足，不能完全消除交越失真，使輸出電壓波形在正負半周交越區域不能連續過度，如果偏置太大，會增加管子的損耗。第二，靜態偏置本身不是一個固定的量，而是一個變量，它會受溫度等因素的影響使原來設計較為合適的偏置變為不合適。例如當晶體管溫升增加時，使靜態電流增加，而靜態電流的增加又進一步增加管子的溫度，最后可能導致晶體管燒毀。為了保護功放電路的晶體管，增加設溫度補償原件和散熱裝置，使電路變得復雜。
[0004]作為功放機，輸出效率的高低直接影響到電源和功放級的散熱器體積。AB類功放機在小信號時容易出現交越失真，功率大時也容易發熱。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種能消除交越失真現象并降低功耗的疊加超音頻信號消除交越失真的功放電路。
[0006]為解決上述技術問題所采用的技術方案是:一種疊加超音頻信號消除交越失真的功放電路，其包括三極管VTl?VT8、電阻Rl?R11、電容C1~C7、電感L1、二極管D1~D2、端點A和端點B;
音頻信號經所述電感LI接所述三極管VTl的發射極;所述三極管VTl的發射極經所述電阻Rl接地;所述三極管VTl的基極經所述電阻Rll接所述三極管VT7的發射極；
所述三極管VTl的集電極和三極管VT6的基極分別接所述端點A;所述三極管VT2的集電極和三極管VT5的基極分別接所述端點B;
所述端點B接所述二極管Dl的正極;所述端點A接所述二極管Dl的負極；
所述三極管VT7的基極接所述三極管VT5的發射極;所述三極管VT8的基極接所述三極管VT6的發射極；
所述電阻R8接在所述三極管VT5的發射極與所述三極管VT6的發射極之間；
所述三極管VT7的發射極接三極管VT8的發射極；
所述電容C6與電容C7串聯后接在+27V直流電源與地之間；
所述三極管VT7的發射極經所述電容C5接音響LS的一端;所述電容C6與電容C7的節點接首響LS的另一端； 所述電阻R9與電阻RlO串聯后接在所述三極管VT8的基極與地之間;所述電阻R9與電阻RlO的節點接所述三極管VTl的基極；
所述電容C4接在所述三極管VTI的基極與集電極之間；
所述三極管VT6的集電極接地;所述三極管VT8的集電極接地;所述三極管VT5的集電極接+27V直流電源;所述三極管VT7的集電極接+27V直流電源；
所述電阻R2接所述三極管VT2的發射極與+27V直流電源之間；
所述三極管VT2的基極接所述三極管VT3的發射極；
所述三極管VT3的集電極接+27V直流電源;所述三極管VT3的發射極經所述電阻R6接地；
所述三極管VT4的發射極接+27V直流電源;所述三極管VT4的集電極經所述電阻R7接地;所述三極管VT4的基極依次經所述電阻R3、二極管D2接所述三極管VT2的基極；
所述電容C3接在所述三極管VT4的集電極與基極之間；
所述電阻R4與R5串聯后接在所述三極管VT3的基極與三極管VT4的集電極之間;所述電容Cl接在所述三極管VT3的基極與+27V直流電源之間；所述電容C2接在所述電阻R4與R5的節點和+27V直流電源之間。
[0007]本發明的有益效果是:超音頻信號避免了推挽功放兩個三極管交替導通時出現的交越失真問題；當超音頻信號完成了沖過交越失真區域的作用后不會在后面的音響LS中播放出來，因此不會影響到傳統音頻功率放大器對音質的要求；由于超音頻信號的作用，使得推挽功放兩個三極管能夠順利地交替導通從而省去了傳統AB類功放中為了保持微導通狀態而采用的直流偏置，從而提高了整機效率，降低了功耗；由于本發明提供的方法降低了直流功耗，從而在大功率放大情況下也降低了推挽功放兩個三極管的溫度，提高了大功率功放的穩定性和使用壽命;本發明具有較高的實用性，并具有一定的經濟效益和社會效益。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發明電路原理圖。
[0009]圖2為IkHz輸入音頻與A點波形的對比圖。
[0010]圖3為輸出音頻與輸入音頻的波形對比圖。
[0011]圖4為B類功率放大電路。
[0012]圖5為具有靜態偏置的AB類功放電路。
【具體實施方式】
[0013]由圖1-5所示的實施例可知，它包括三極管VTl?VT8、電阻Rl?Rl 1、電容C1~C7、電感L1、二極管D1~D2、端點A和端點B;
音頻信號經所述電感LI接所述三極管VTl的發射極;所述三極管VTl的發射極經所述電阻Rl接地;所述三極管VTl的基極經所述電阻Rll接所述三極管VT7的發射極；
所述三極管VTl的集電極和三極管VT6的基極分別接所述端點A;所述三極管VT2的集電極和三極管VT5的基極分別接所述端點B;
所述端點B接所述二極管Dl的正極;所述端點A接所述二極管Dl的負極；
所述三極管VT7的基極接所述三極管VT5的發射極;所述三極管VT8的基極接所述三極管VT6的發射極；
所述電阻R8接在所述三極管VT5的發射極與所述三極管VT6的發射極之間；
所述三極管VT7的發射極接三極管VT8的發射極；
所述電容C6與電容C7串聯后接在+27V直流電源與地之間；
所述三極管VT7的發射極經所述電容C5接音響LS的一端;所述電容C6與電容C7的節點接首響LS的另一端；
所述電阻R9與電阻RlO串聯后接在所述三極管VT8的基極與地之間;所述電阻R9與電阻RlO的節點接所述三極管VTl的基極；
所述電容C4接在所述三極管VTI的基極與集電極之間；
所述三極管VT6的集電極接地;所述三極管VT8的集電極接地;所述三極管VT5的集電極接+27V直流電源;所述三極管VT7的集電極接+27V直流電源；
所述三極管VT2的發射極接+27V直流電源;所述三極管VT2的基極接所述三極管VT3的發射極；
所述三極管VT3的集電極接+27V直流電源;所述三極管VT3的發射極經所述電阻R6接地；
所述三極管VT4的發射極接+27V直流電源;所述三極管VT4的集電極經所述電阻R7接地;所述三極管VT4的基極依次經所述電阻R3、二極管D2接所述三極管VT2的基極；
所述電容C3接在所述三極管VT4的集電極與基極之間；
所述電阻R4與R5串聯后接在所述三極管VT3的基極與三極管VT4的集電極之間;所述電容Cl接在所述三極管VT3的基極與+27V直流電源之間；所述電容C2接在所述電阻R4與R5的節點和+27V直流電源之間。
[0014]所述三極管VTl的型號9014;所述三極管VT2的型號9014;所述三極管VT3的型號9014;所述三極管VT4的型號9015;所述三極管VT5的型號9014;所述三極管VT6的型號9015;所述三極管VT7的型號9014;所述三極管VT8的型號9015。
[0015]本發明采用疊加超音頻信號消除AB類功放電路中的交越失真，并解決功率大時容易發熱的問題。
[0016]傳統AB類音頻功率放大器的偏置電阻將帶來直流功耗的問題。為了保證傳統AB類功率放大器中兩個推挽三極管能夠交替導通，在交替導通瞬間，兩個管子都要維持微導通狀態從而不產生交越失真，需要提供直流偏置電阻，這樣就帶來了直流功耗的問題。
[0017]如果去除了AB類音頻功率放大的直流偏置，那么就稱為B類功放，則一定會產生交越失真的問題，這將使得對音頻信號的放大產生嚴重的失真，音質受損。
[0018]傳統AB類音頻功放發熱的問題。由于有偏置電阻的存在，通過推挽三極管的直流電流不可能為零，當功率較大時，隨著電流的增加，三極管的溫度降升高，嚴重影響到功率放大器的穩定性和壽命。
[0019]本發明將傳統功率放大器的直流偏置去掉；采用震蕩電路產生超音頻信號(20-40kHz);在輸入的音頻信號中疊加這個超音頻信號。電路采用差動雙端輸入方式，因此本身有較好的抑制工模噪聲及失真的能力。
[0020]由三極管TVl構成的共基極電路為反饋放大級，是一個性能高、簡潔的電流反饋放大器，整個電流反饋放大器的開環增益取決于R9、R10和Rll的阻值大小。其作用為了讓功放進入深度負反饋。
[0021]RC移相網絡與三極管TV3組成RC移相式震蕩電路，是超音頻震蕩電路的重要部分。其中，C1、C2、C3和R3、R4、R5構成RC移相網絡，并移相180° ;三極管VT3發射極輸出，其高阻輸入能夠與RC移相網絡很好匹配。三極管VT4反相放大震蕩信號且并反饋給移相網絡;二極管D2給三極管VT3提供一個合適偏置狀態;三極管VT3、三極管VT4電路有強烈直流負反饋，使得電路增益穩定、波形失真小。三極管VT2對震蕩信號二次放大并反向輸出20KHZ的超音頻號。
[0022]三極管VT5、三極管VT6、三極管VT7、三極管VT8構成了典型的復合互補推挽式輸出級。其中三極管TV5和三極管TV7組成一個復合管，等效成一只NPN型三極管;三極管TV6和三極管TV8等效為一只PNP型三極管。二極管Dl為輸出級偏置電路。
[0023]電容C6為電源濾波電容。電容C7為音頻濾波電容。電源濾波電容用于濾除電源中的交流成分干擾;音頻濾波電容濾除超音頻放大信號，避免反饋到前端可能發生的自激。
[0024]音頻信號通過LI進入反饋放大級。LI的作用是抑制輸入音頻信號的高頻干擾，防止對功放電路內部的超音頻信號產生干擾。
[0025]音頻信號經過反饋放大級，圖3中A點信號相位與輸入的音頻信號相位同相。由于Dl導通后內阻小，A點與B點加在VT5和VT6的基極上的信號可以認為大小和相位相同。而且在此處置加由超首頻震蕩電路廣生的30kHz超首頻彳目號。波形如圖2所不。
[0026]此時，輸入的音頻信號由于疊加超音頻信號和負反饋的作用使其靜態工作點會向上偏移。這樣會使輸出級的兩組互補的達林頓管在正弦波整個周期內均導通，故而消除交越失真。輸出音頻信號與輸入音頻信號的靜態工作點相同，在輸出端串電容C5。波形如圖3所示。
[0027]三極管VTl集電極輸出正半周信號期間，三極管VT5和三極管VT7導通、放大，三極管VT6和三極管VT8處于截止狀態;三極管VTl集電極輸出負半周信號期間，三極管VT6和三極管VT8導通、放大，三極管VT5和三極管VT7截止。
[0028]兩只復合管輸出的信號輸出并經過RU反饋到輸入級，輸入級對反饋信號進行放大后到達A點，再次疊加超音頻信號進行音頻放大。負反饋的作用是令音頻信號的靜態工作點穩定，避免由于外界因素的影響而讓晶體管容易發熱。
[0029]實驗證明，對功放電路采用本發明電路，只要適當選擇參數，可以完全消除交越失真。而且當輸入音頻信號頻率較高時，仍然可以有效的消除交越失真。本發明不僅消除了功放電路中的交越失真，而且使晶體管受外界影響而容易發熱的問題得到了改善。
[0030]以上所述實施方式僅為本發明的優選實施例，而并非本發明可行實施例的窮舉。對于本領域一般技術人員而言，在不背離本發明原理和精神的前提下對其所作出的任何顯而易見的改動，都應當被認為包含在本發明的權利要求保護范圍之內。
【主權項】
1.一種疊加超音頻信號消除交越失真的功放電路，其特征在于:包括三極管VTl?VT8、電阻Rl?R11、電容C1~C7、電感L1、二極管D1~D2、端點A和端點B; 音頻信號經所述電感LI接所述三極管VTl的發射極;所述三極管VTl的發射極經所述電阻Rl接地;所述三極管VTl的基極經所述電阻Rll接所述三極管VT7的發射極； 所述三極管VTI的集電極和三極管VT6的基極分別接所述端點A;所述三極管VT2的集電極和三極管VT5的基極分別接所述端點B; 所述端點B接所述二極管Dl的正極;所述端點A接所述二極管Dl的負極； 所述三極管VT7的基極接所述三極管VT5的發射極;所述三極管VT8的基極接所述三極管VT6的發射極； 所述電阻R8接在所述三極管VT5的發射極與所述三極管VT6的發射極之間； 所述三極管VT7的發射極接三極管VT8的發射極； 所述電容C6與電容C7串聯后接在+27V直流電源與地之間； 所述三極管VT7的發射極經所述電容C5接音響LS的一端;所述電容C6與電容C7的節點接首響LS的另一端； 所述電阻R9與電阻RlO串聯后接在所述三極管VT8的基極與地之間；所述電阻R9與電阻RlO的節點接所述三極管VTl的基極； 所述電容C4接在所述三極管VTI的基極與集電極之間； 所述三極管VT6的集電極接地;所述三極管VT8的集電極接地;所述三極管VT5的集電極接+27V直流電源;所述三極管VT7的集電極接+27V直流電源； 所述電阻R2接在所述三極管VT2的發射極與+27V直流電源之間； 所述三極管VT2的基極接所述三極管VT3的發射極； 所述三極管VT3的集電極接+27V直流電源；所述三極管VT3的發射極經所述電阻R6接地； 所述三極管VT4的發射極接+27V直流電源；所述三極管VT4的集電極經所述電阻R7接地;所述三極管VT4的基極依次經所述電阻R3、二極管D2接所述三極管VT2的基極； 所述電容C3接在所述三極管VT4的集電極與基極之間； 所述電阻R4與R5串聯后接在所述三極管VT3的基極與三極管VT4的集電極之間；所述電容Cl接在所述三極管VT3的基極與+27V直流電源之間；所述電容C2接在所述電阻R4與R5的節點和+27V直流電源之間。2.根據權利要求1所述的一種疊加超音頻信號消除交越失真的功放電路，其特征在于:所述三極管VTl?VT3、三極管VT5、三極管VT7的型號均為9014;所述三極管VT4的型號9015、三極管￥了6、三極管￥了8的型號均為9015。
【文檔編號】H03F1/32GK105846786SQ201610170810
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月24日
【發明人】趙華, 竇愛國, 呂清, 黃戰平, 王雪東, 李少磊, 劉金星
【申請人】河北師范大學