不平衡/平衡变换超保真开环晶体管恒流放大器 本发明涉及一种高保真音响放大器,特别是涉及一种不平衡/平衡变换超高保真度开环晶体管恒流放大器。
名称为“晶体管恒流功率放大器”的93233926.3号中国专利,采用“压流变换、恒流输出”技术方案,把传统的闭环“恒压”功率放大器改良成闭环“恒流”功率放大器,解决了闭环恒压功率放大器因扬声器阻抗不恒定所引起的输出电流失真问题,使闭环恒流功率放大器实现了输出电流与输入电压的线性关系。但是,由于93233926.3号专利是闭环放大器,不可避免要产生瞬态互调失真和交界面互调失真。
名称为“开环晶体管恒流放大器”的96111117.8号中国专利申请,把恒流放大器由闭环改革成开环,从根本上解决了因闭环而产生的瞬态互调失真和交界面互调失真问题,并扩大了恒流放大器的应用范围,除用于功率放大外,还可用于电压放大和电流放大。但是,由于96111117.8号专利申请采用输入互补对管的集电极分别与输出互补对管的基极直接交连的电路结构,输出电流Io=βUi/R(注:β为输出互补对管的电流放大系数,Ui为输入电压,R为输入互补对管的射极接地电阻),显然,β是Io的失真因子。
本发明的目的,在于提供一种既能实现输出电流恒定又能排除输出电流中的失真因子β还能实现不平衡/平衡变换的超大动态和超高保真度的开环晶体管恒流放大器。
本发明由三对异极性互补对管和电阻、电容构成。其特征是输入互补对管的基极分别经输入电容与本发明地输入端连接,输入互补对管的基极间跨接偏流电阻,输入互补对管的发射极分别连接一对输出互补对管的基极,输入互补对管的集电极分别连接另一对输出互对管的基极,一对输出互补对管的集电极连接后作为本发明的负输出端,另一对输出互补对管的集电极连接后作为本发明的正输出端,两对输出互补对管的发射极分别通过电阻连接本发明的正、负供电端。
设本发明输出互补对管的射极电阻为R,则其输出电流Io=Ui/R。显然,Io消除了失真因子β,与“开环晶体管恒流放大器”相比,本发明具有超高保真度。另外,本发明为不平衡输入、平衡输出,在实现不平衡/平衡变换的同时,还使本发明的动态范围比“开环晶体管恒流放大器”扩大了一倍。本发明还具有“开环晶体管恒流放大器”的全部优点。总起来说,本发明的特点是:
1、恒流,解决了负载阻抗变化所引起的输出电流失真问题;
2、开环,从根本上解决了瞬态互调失真和交界面互调失真问题;
3、输出阻抗就是负载阻抗,解决了输出阻抗与负载阻抗的匹配问题;
4、输出短路时自保护,解决了短路保护问题;
5、只需一组电源供电且对电源电压的适应性强,解决了供电电源的简化问题;
6、电路简单,仅用13只元件,解决了低失真、低成本、高可靠性问题;
7、不平衡输入,平衡输出,既解决了不平衡/平衡变换问题,也解决了超大动态问题;
8、既可放大电压,也可放大电流,还可放大功率,解决了用途广泛的问题;
9、消除了影响输出电流的失真因子β,解决了超高保真度的问题;
10、不用调试,解决了调试问题。
附图1是本发明的电路结构图。附图2、附图3是本发明的实施例。现结合附图作进一步说明:
如图1,不平衡/平衡变换超高保真度开环晶体管恒流放大器6由输入电容7、8、偏流电阻9、输入互补对管10、11、输出互补对管13、14、17、18和电阻12、15、16、19连接构成,其特征是:放大器6的输入端1通过输入电容7、8分别连接输入互补对管10、11的基极,输入互补对管10、11的基极间接有偏流电阻9,输入互补对管10、11的发射极分别与输出互补对管13、14的基极连接,输入互补对管10、11的集电极分别与输出互补对管18、17的基极连接,输出互补对管13、14的集电极与放大器6的负输出端3连接,输出互补对管17、18的集电极与放大器6的正输出端2连接,PNP输出管13、17的发射极分别通过电阻12、16连接放大器6的正供电端4,NPN输出管14、18的发射极分别通过电阻15、19连接放大器6的负供电端5,输出互补对管13、14、17、18的特性相同,可以是单只晶体管,也可以是两只以上的晶体管组成的复合管。
静态时,由偏流电阻9、输入互补对管10、11的电流放大系数β10、β11、输出互补对管13、14、17、18的电流放大系数β19、β14、β17、β18、电阻12、15、16、19与正负供电电压Ucc共同决定放大器6的静态电流。设β10=β11、β13=β14=β17=β18、R12=R15=R16=R19,则Ic13=Ic14=Ic17=Ic18=2β10β13Ucc/(2β10β13R12+R9)。
动态时,由输入电压Ui和电阻12、15、16、19决定输出电流Io。由于分相和射随的必然结果,Ui为正时,晶体管11、14、17电流增大,晶体管10、13、18电流减小,晶体管14、17增大的电流和晶体管13、18减小的电流合成为放大器6的输出电流Io,Io在电阻15、16上的压降UR15=UR16=Ui,故Io=Ui/R15=Ui/R16;Ui为负时,晶体管10、13、18电流增大,晶体管11、14、17电流减小,晶体管13、18增大的电流和晶体管14、17减小的电流合成为放大器6的输出电流Io,Io在电阻12、19上的压降UR12=UR19=Ui,故Io=Ui/R12=Ui/R19。当电阻12、15、16、19阻值固定不变时,输出电流Io只与Ui成正比,而与输出互补对管13、14、17、18的β和负载电阻20均无关系,既实现了恒流输出,又提高了保真度,同时也完成了不平衡/平衡变换并扩大了动态范围。另外,放大器6是开环工作,从根本上解决了瞬态互调失真和交界面互调失真。
图2是放大器6用于单声道不平衡/平衡变换前置放大的实施例,由放大器6、输入插座21、输出插座22构成。放大器6的输入端1连接输入插座21的芯端,放大器6的正输出端2连接输出插座22的正端,放大器6的负输出端3连接输出插座22的负端,输入插座21和输出插座22的屏蔽端接地。放大器6的正供电端4连接+Ucc,放大器6的负供电端5连接-Ucc。
图3是放大器6用于单声道不平衡/平衡变换功率放大的实施例,由放大器6、输入插座23、扬声器24构成。放大器6的输入端1连接输入插座23的芯端,放大器6的正输出端2连接扬声器24的正端,放大器6的负输出端3连接扬声器24的负端。放大器6的正供电端4连接+Ucc,放大器6的负供电端5连接-Ucc。