换导式功率放大器.pdf

本发明属于音频功率放大电路，涉及一种换导式功率放大器，其特征是：设置了二级稳压偏置方法，使第一互补管V5、V6的基极偏置电流及电位在静态时被稳定地固定，并设置独到的方案使第一互补管的两个基级电位在动态时交换保持其中之一不变，将启动电阻R5一端连接第一互补管V5、V6的共发射极，另一端连接负载RL的①端，第一互补管V5、V6与第二互补管V1、V2组成对称的二级直耦放大电路，由启动电阻R5将功放管V3、V4建立在负载上的电压变化传导到第一互补管的共发射极，使其中之一晶体管的电流增大而另一晶体管则趋于截止，从而推动第二互补管中一晶体管趋向饱和，以此来配合功放管推动负载。

1.  换导式功率放大器，其包括：启动电阻R5，第一互补管V5、V6，第二互补管V1、V2，以及一个二级稳压偏置电路；其特征是：设置了二级稳压偏置方法，使第一互补管V5、V6的基极偏置电流及电位在静态时被稳定地固定，并设置独到的方案使第一互补管的两个基级电位在动态时交换保持其中之一不变，将启动电阻R5一端连接第一互补管V5、V6的共发射极，另一端连接负载RL的①端，第一互补管V5、V6与第二互补管V1、V2组成对称的二级直耦放大电路，由启动电阻R5将功放管V3、V4建立在负载上的电压变化传导到第一互补管的共发射极，使其中之一晶体管的电流增大而另一晶体管则趋于截止，从而推动第二互补管中一晶体管趋向饱和，以此来配合功放管推动负载。

2.  根据权利要求1.所述的换导式功率放大器，其特征包括：启动电阻R5，第一互补管V5、V6，第二互补管V1、V2；所述启动电阻R5一端连接第一互补管V5、V6的共发射极，另一端连接负载RL的①端及功放管V3、V4的发射极，第二互补管V2、V1的共集电极连接负载RL的②端，两个发射极分别通过一电阻连接电源电压的正极、负极，以及电结合第一互补管集电极与第二互补管基极的限流电阻R4、R3；所述第一互补管V6、V5的两个基级分别连接至由三极管V7、V8的集电极连接电阻R8、R7的结点。

3.  根据权利要求1.所述的换导式功率放大器，其特征包括：一个二级稳压偏置电路，由2只电阻R1、R2和1只稳压管D1组成第一级稳压偏置，以及由4只二极管D4、D5和D6、D7及1只电阻R6组成第二级稳压偏置；如此可使三极管V7、V8基极的静态偏置电流稳定，从而稳定住由三极管V7、V8的集电极连接电阻R8、R7的结点电位，以此保证第一互补管V5、V6和第二互补管V1、V2静态工作电流的恒定。

4.  根据权利要求1.所述的换导式功率放大器，其特征包括：设置独到的方案使第一互补管V6、V5的两个基级电位在动态时交换保持其中之一不变，第一互补管V6、V5基极的静态电位由三极管V7、V8的集电极连接电阻R8、R7的结点电位来固定。

5.  根据权利要求3.所述的换导式功率放大器，其特征包括：一个二级稳压偏置电路，由2只电阻R1、R2和1只稳压管D1组成第一级稳压偏置，其中一端连接电源正极的电阻R2其另一端连接稳压管D1的阳极，一端连接电源负极的电阻R1其另一端连接稳压管D1的阴极，稳压输出端为稳压管D1的阳极、阴极端。
以及由4只二极管D4、D5和D6、D7及1只电阻R6组成第二级稳压偏置，其中由二极管D4的阳极连接三极管V8的发射极和电阻R8及二极管D2的阴极，二极管D4的阴极连接二极管D5的阳极，二极管D5的阴极连接电阻R6及限流电阻R10，并通过限流电阻R10连接三极管V8的基极，同样，由二极管D7的阴极连接三极管V7的发射极和电阻R7及二极管D3的阳极，二极管D7的阳极连接二极管D6的阴极，二极管D6的阳极连接电阻R6及限流电阻R9，并通过限流电阻R9连接三极管V7的基极。

6.  根据权利要求1.或4.所述的换导式功率放大器，其特征包括：第一互补管V6、V5基极的静态电位由三极管V7、V8的集电极连接电阻R8、R7的结点电位来固定；同理，也可以是由三极管V8、V7的集电极连接电阻R8、R7的结点电位来固定，同时用2只高精度等值电阻R11、R12来分压取得电源电压的中点，电阻R12一端连接电源电压的正极，另一端连接电阻R11的一端即为中点，并将该中点连接至第一互补管V5、V6的共发射极，电阻R11另一端连接电源电压的负极。

7.  根据权利要求6.所述的换导式功率放大器，其特征包括：用2只高精度等值电阻R11、R12来分压取得电源电压的中点，电阻R12一端连接电源电压的正极，另一端连接电阻R11的一端即为中点，并将该中点连接至第一互补管V5、V6的共发射极，电阻R11另一端连接电源电压的负极。

换导式功率放大器
技术领域：
本发明所属的技术领域为：音频功率放大电路，涉及一种换导式功率放大器。本功率放大器是当前国内外的任何音响电路中，都不曾出现过的使用单电源的全新概念的音频功率放大器。
背景技术：
在现有技术中，一般都使用双路对称电源供电来启动音响功放。若要使用单电源供电来启动音响功放，必须要使用2套完全相同的电路在功放末级输出互为反相的信号并组成桥式结构来推动负载，这样做的缺点是：使用元器件的数量大，相当于用2套功放组件来合成仅一个声道的功放，也因为如此功放末级大电流、大电压所产生的电磁辐射对电路的影响较大，并且由于2套电路的各自增益总是会有误差再加上环路负反馈控制困难，因此功放末级输出信号在负载处形成的效果也不佳，这是此类音响功放极少被采用的主要原因。
另一种单电源供电的音响功放是采用变压器耦合的方式，因其技术比较陈旧音质相对较差也极少被采用。
再有一种单电源供电的音响功放是采用开关形式的功放，因其附属开关电路较为复杂，在实际应用中也极少被采用。
因此在这里提出一种全新概念的由单路电源供电的、静态电流在20mA左右的音频功率放大器一换导式功率放大器。换导式功率放大器是在原换导式对称功率放大器(申请号：200610029192.4)的基础上经过不断改进而来的。
发明内容：
本发明所解决的技术问题是：使用单路电源，而不必依靠变压器双路等电压绕组输出来供电，同样能达到与使用双路对称电源供电的功率放大器一样的效果，同时消除了使用双路对称电源的功率放大器因中点漂移而引出的诸多问题，不存在产生中点电位漂移的可能，因此能保证放大器工作在最佳状态。并且静态电流极低(在20mA左右)，输出功率强大，电源能效的利用率是普通双电源功率放大器的一倍。使用双电源工作的功放，其输出功率只能利用双路电源中的一路能源，另一路则空置，如此交替。而换导式功率放大器则可使用供电系统的全部能源。说明书附图中21内的电路是本电路的关键内容，其包括：启动电阻R5，第一互补管V5、V6，第二互补管V1、V2，以及一个二级稳压偏置电路；其特征是：设置了二级稳压偏置方法，使第一互补管V5、V6的基极偏置电流及电位在静态时被稳定地固定，并设置独到的方案使第一互补管的两个基级电位在动态时交换保持其中之一不变，将启动电阻R5一端连接第一互补管V5、V6的共发射极，另一端连接负载RL的①端，第一互补管V5、V6与第二互补管V1、V2组成对称的二级直耦放大电路，由启动电阻R5将功放管V3、V4建立在负载上的电压变化传导到第一互补管的共发射极，使其中之一晶体管的电流增大而另一晶体管则趋于截止，从而推动第二互补管中一晶体管趋向饱和，趋向饱和的程度由功放管的电流大小来决定，以此来配合功放管推动负载。
所述启动电阻R5一端连接第一互补管V6、V5的共发射极，另一端连接负载RL的①端及功放管V3、V4的发射极，第二互补管V2、V1的共集电极连接负载RL的②端，两个发射极分别通过一电阻连接电源电压的正极、负极，以及电结合第一互补管集电极与第二互补管基极的限流电阻R4、R3；所述第一互补管V6、V5的两个基级分别连接至由三极管V7、V8的集电极连接电阻R8、R7的结点。
同时设置了二级稳压偏置方法，由2只电阻R1、R2和1只稳压管D1组成第一级稳压偏置，以及由4只二极管D4、D5和D6、D7及1只电阻R6组成第二级稳压偏置；如此可使三极管V7、V8基极的静态偏置电流稳定，从而稳定住由三极管V7、V8的集电极连接电阻R8、R7的结点电位(即：稳定住第一互补管V6、V5的基极电位)，以此保证第一互补管V5、V6和第二互补管V1、V2静态工作电流的恒定。
并设置独到的方案，使第一互补管V6、V5的两个基级电位在动态时交换保持其中之一不变，当第一互补管的其中之一晶体管导通时，另一晶体管必定趋于截止；在静态时，三极管V6的基极电位高于三极管V5的电位，两基级之间的电位差为1V左右，第一互补管V6、V5基极的静态电位由三极管V7、V8的集电极连接电阻R8、R7的结点电位来固定；同理，也可以是由三极管V8、V7的集电极连接电阻R8、R7的结点电位来固定，同时用2只高精度等值电阻R11、R12来分压取得电源电压的中点，电阻R12一端连接电源电压的正极，另一端连接电阻R11的一端即为中点，并将该中点连接至第一互补管V5、V6的共发射极，电阻R11另一端连接电源电压的负极。
经过采用以上方法后产生的有益效果是：音响效果令人感受如同在乐队的前面聆听音乐，音效的真实感前所未有；其低音区音色低沉轻松，与电子管音响功放相当，而低音层次分明清纯则很明显地远远胜过电子管音响功放，这是本技术在音效上的主要特征；中、高音区音色明亮柔和，声音细节清晰可辨(如：唇齿间的发音、沙锤等)，声场广阔，听纯钢琴曲及MTV如身临其镜，音色悦耳动听，令人心动，令人愉悦。
附图说明：
附图中21内的电路即为本发明的关键内容，此外部分的电路是音响功放的常规电路；
附图中22内的电路即为经二级稳压后向第一互补管V5、V6的基极提供静态偏置电流的电路；
图1为换导式功率放大器的电路原理图；
在说明书附图中，R1＝R2、R3＝R4、R7＝R8、R11＝R12，三极管V5、V6为第一互补管；三极管V1、V2为第二互补管；三极管V3、V4为功放管；电源电压在+12V～32V之间可根据功率需要来确定，整个功放的静态电流在20mA左右，输出功率在10W～100W。
具体实施方式：
从说明书附图中可以看到整个功放电路的构成很普通，只是构思巧妙。整个功率放大器除了象通常音响功率放大器大致一样的接法外，主要加入了附图中21内的电路，使用此电路即可让功率放大器用单路电源来运行。
附图中22内的电路是向第一互补管V5、V6的基极提供经二级稳压后的静态偏置电流，其中，由2只电阻R1、R2和1只稳压管D1组成第一级稳压偏置，当电源电压上升波动时，可以依靠稳压管D1来稳压；由4只二极管D4、D5和D6、D7及1只电阻R6组成第二级稳压偏置。
电路的实现是：按图1的换导式功率放大器的电路原理图，首先连接由R1、R2、D1组成的第一级稳压部分，一端连接电源正极的电阻R2其另一端连接稳压管D1的阳极，一端连接电源负极的电阻R1其另一端连接稳压管D1的阴极，稳压输出端为稳压管D1的阳极、阴极端。稳压管D1的阳极端连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接二极管D4的阳极和三极管V8的发射极及电阻R8；稳压管D1的阴极端连接二极管D3的阴极，二极管D3的阳极连接二极管D7的阴极和三极管V7的发射极及电阻R7。再连接由D4、D5和D6、D7及R6组成的第二级稳压部分，由二极管D4的阳极连接三极管V8的发射极和电阻R8及二极管D2的阴极，二极管D4的阴极连接二极管D5的阳极，二极管D5的阴极连接电阻R6及限流电阻R10，并通过限流电阻R10连接三极管V8的基极，同样，由二极管D7的阴极连接三极管V7的发射极和电阻R7及二极管D3的阳极，二极管D7的阳极连接二极管D6的阴极，二极管D6的阳极连接电阻R6及限流电阻R9，并通过限流电阻R9连接三极管V7的基极。由二极管D4的阳极连接三极管V8的发射极和电阻R8及二极管D2的阴极，二极管D4的阴极连接二极管D5的阳极，二极管D5的阴极连接电阻R6该电阻另一端连接二极管D6的阳极，二极管D6的阴极连接二极管D7的阳极，二极管D7的阴极连接三极管V7的发射极和电阻R7及二极管D3的阳极。
电阻R8与三极管V7的集电极及三极管V6的基极连接，通过调整三极管V7的集电极电流使三极管V6基极的电位固定在高于电源电压中点的0.5V左右；电阻R7与三极管V8的集电极及三极管V5的基极连接，通过调整三极管V8的集电极电流使三极管V5基极的电位固定在低于电源电压中点的0.5V左右，三极管V6基极的电位高于三极管V5基极的电位，两基极之间的电位差在1V左右。三极管V6、V5的发射极相互连接并连接启动电阻R5，三极管V6、V5的集电极分别通过限流电阻R4、R3连接三极管V2、V1的基极，三极管V2、V1的发射极与三极管V4、V3的集电极分别连接，并且分别通过一电阻连接到电源电压的正极、负极。
在完成以上步骤后，再将三极管V2、V1的集电极相互连接并连接负载RL，三极管V6、V5应选高β值NPN型、PNP型对管，β值在350～500之间，附图中全部晶体管对管的配对误差在±5％。附图中其余部分为音响功放的常规电路，由一前置放大级V11、V12、一推动级V9、V10、一功放级V4、V3，以及环路负反馈控制部分组成；前置放大级和推动级使用的对管型号为：2SC1815/2SA1015，功放级V4、V3的对管型号为：2SC3280/2SA1301，二极管D8应当选锗型二极管，音响功放的常规电路仍旧依照原来的调试方法进行调整，调整功放管V4、V3的集电极静态电流在10～15mA，并且使功放管V4、V3的发射极处于电源电压的中点位置，同时连接上环路负反馈控制即可。
按文中所述要求完成以上步骤后，我们就可以聆听美妙的音乐了。如果是工厂化大规模生产，则还需要增加防止交越失真电路，这也只需增加几只元件即可，当然调试工作是在专业仪器的检测之下来进行的。