專利名稱：單級平衡電壓放大器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及平衡電壓放大器，并特別地涉及包含三對真空管的單 級平衡電壓放大器。
背景技術：
平衡放大器具有兩個輸入(+INPUT， -INPUT)和兩個輸出 (+OUTPUT， -OUTPUT)。該差分輸出通過名為信號增益(或電壓增 益)的比例常數(shù)與該差分輸入成比例。此外，平衡放大器趨向于消除 共模噪聲和失真。相對于單端輸入或單端輸出的放大器'，可得到更低 的噪聲和低失真的放大器。由于這個優(yōu)點，平衡放大器廣泛地使用在 通信電子領域。
在過去的幾十年中，可以發(fā)現(xiàn)平衡放大器同樣使用在高級固態(tài)半 導體音頻功率放大器和低電平前級放大器。前者為平衡功率放大器， 而后者為平衡電壓放大器。事實上可使用真空管器件來實現(xiàn)平衡功率 和電壓放大器?，F(xiàn)在有兩種通用真空管平衡電壓放大器，圖4和圖5 顯示了其電路布置。
圖4顯示的電路布置通常被稱為"長尾對"，或稱為差分放大器。 如圖5所顯示，當"迭接式(cascode)"配置以兩只三極真空管替換該 布置中的每一只三極真空管時，便構成了迭接式差分放大器。如果仔 細地匹配真空管對Vla、 Vlb; V2a、 V2b和電阻器對R9、 R10; Rll、 R12; R17、 R18，便可構成平衡電壓放大器。圖5中的平衡電壓放大 器比圖4中的放大器具有更高的信號增益和更寬的帶寬。通常而言， 低輸出阻抗同樣是電壓放大中另一個殷切的要求。
概略地說，電阻器R17、 R18確定圖4中的平衡電壓放大器的信號 增益和輸出阻抗，電阻器R9、 R10對圖5中的平衡電壓放大器具有同 樣的功能。如采用高值電阻器，便可獲得高信號增益(理想的)和高 輸出阻抗(不理想的)。因此，通常要在得到高信號增益和低輸出阻抗
之間做出折衷。
雖然可以通過級聯(lián)多個常規(guī)的平衡電壓放大器來構造具有相似的 高信號增益、寬帶寬和低輸出阻抗的平衡電壓放大器，但通過級聯(lián)多 個放大器通常會有與放大器相關聯(lián)的一定程度的相位移，累積起多級 的相位移將減少整個放大器的相位裕量。因此當施加全局反饋時，多 級放大器通常帶有相關的不穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標是提供可減輕上述缺點的單級平衡放大器，或至少 可向公眾提供有益的選擇。
特別地，本發(fā)明的目標是提供在保持低輸出阻抗的同時可達到高 信號增益和寬帶寬的目標之單級平衡放大器。
依照本發(fā)明，提供了用于放大兩個輸入信號并產(chǎn)生兩個輸出信號 的平衡電壓放大器，平衡電壓放大器包含了至少第一對、第二對和第 三對三極真空管的單級放大電路。
優(yōu)選地，所述輸入信號可傳送到所述第一對三極真空管的柵極， 并且每只三極真空管可連接柵極電阻器來建立適當?shù)闹绷髌珘骸?br> 有利地，所述第一對三極真空管的來自陽極的輸出可傳送到所述 第二對三極真空管的陰極，并包含多個電阻器用于在所述第二對三極 真空管的柵極設置預先確定的直流偏壓。
適宜地，旁路電容器可連接在所述第二對三極真空管的柵極到地 之間。
有利地，所述第二對三極真空管的陽極輸出通過兩個串聯(lián)電阻器 傳送到所述第三對三極真空管的陰極，第二對三極真空管的陽極輸出 同時傳送到所述第三對三極真空管的柵極。
第一只陰極串連電阻器產(chǎn)生直流電壓，因直流電壓接往所述第三
對三極真空管的柵極，故此構成三極真空管的自偏壓裝置(sdf-biasing)。 該放大器可適宜地包括與所述第一只電阻器串聯(lián)的第二只電阻
器°
有利地，可通過多個耦合電容器從所述第三對三極真空管的陰極 獲得輸出。
優(yōu)選地，兩個固定電阻器和一個可變電阻器可連接在所述第一對
三極真空管的陰極之間，該可變電阻器放置在中間。
適宜地，所述兩個固定電阻器用于確定整放大器之電壓增益。 有利地，所述可變電阻器阻值小，只為提供對整放大器的平衡作
微調(diào)之用。
適宜地，電阻器或恒流源可連接在所述可變電阻器的中部抽頭到 負電源供電之間。
方便地，所述恒流源可通過使用諸如JFET、 MOSFET、 BJT、三 極真空管、五極真空管、再加上互補元件齊納二極管和電阻器，或單 一只電阻器而實現(xiàn)。
可優(yōu)選地在所述第三對三極真空管的輸出與所述第二對三極真空 管的柵極之間施加局部反饋。
有利地，所述局部反饋可由RC網(wǎng)絡提供。
適宜地，可在第三對三極真空管的輸出和所述第一對三極真空管 的陰極之間交叉連接，施加全局反饋。
所述全局反饋可方便地由RC網(wǎng)絡提供。


現(xiàn)在將通過實例的方式，依照后附的附圖來描述本發(fā)明的實施
例
圖1顯示了依照本發(fā)明的第一個實施例的單級平衡電壓放大器的 電路圖2顯示了依照本發(fā)明的第二個實施例的單級平衡電壓放大器的 電路圖，其為圖1所示布置的修改布置，其中在輸出和第二對真空管 之間施加了局部反饋；
圖3顯示了依照本發(fā)明的第三個實施例的單級平衡電壓放大器的 電路圖，其為圖1所示布置的進一步修改的布置，其中在輸出和第一 對真空管之間施加了全局反饋；
圖4顯示了常規(guī)平衡放大器，即差分放大器的電路圖5顯示了改進的常規(guī)平衡電壓放大器，即迭接式差分放大器的 電路圖。
具體實施例方式
如圖1所示，將依照本發(fā)明的平衡電壓放大器的第一個實施例實
施為包括三對真空管V101a、 V101b; V102a、 V102b; V103a、 V103b 的單級放大器的形式。真空管V101a、 V101b; V102a、 V102b; V103a、 V103b可以是任何通用的小信號三極真空管，諸如12AT7、 12AU7、 12AX7、 6DJ8、 6SN7、 6SL7、 6H30P、及類似。然而，如果低輸出阻 抗是關鍵的所需特性，應該使用諸如6DJ8和6H30P的具有低陽極阻 抗的真空管。
首先將輸入信號(+INPUT， -INPUT)傳送到第一對三極真空管 V101a、 V101b之柵極。然后將三極真空管V101a、 V101b的陽極輸出 傳送到第二對三極真空管V102a、V102b的陰極。由電阻器R103、R104、 R105、 R106構成的電阻器網(wǎng)絡在第二對三極真空管V102a、 V102b的 柵極設置適當?shù)闹绷髌珘?。第二對三極真空管V102a、 V102b的輸出 取自陽極并通過電阻器R107、 R108、 R109、 R110傳送到第三對三極 真空管V103a、 V103b的陰極。電阻器R109、 R110之目的是提高整個 平衡電壓放大器的直流偏壓穩(wěn)定性。
應該注意到在三極真空管V102a、 V102b的柵極到地之間可以連 接旁路電容器，來濾除產(chǎn)生自電源供電的并可能被三極真空管放大的 噪聲。然而，只要對電壓供電+VS101和-VS102進行適當?shù)卣{(diào)整和濾 波，可省略旁路電容器。
通過由陰極電阻器R107、 R108所產(chǎn)生并連接到三極真空管 V103a、 V103b柵極的直流電壓，第三對三極真空管V103a、 V103b得 以形成自偏直流裝置。放大器的輸出可以分別通過耦合電容器CIOI、 C102從三極真空管V103a、 V103b的陰極獲得。由于三極真空管陰極 的輸出阻抗低，所以整個平衡電壓放大器能保持低輸出阻抗。電阻器 Rlll、 R112確定了總信號增益的大小。小阻值可變電阻器VR1可選擇 地用于對總平衡作微調(diào)，但應該理解這可變電阻器并非是必需要的。
恒流源CS1可通過使用諸如結(jié)型場效應晶體管(JFET)、雙極結(jié) 型晶體管(BJT)或金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)、三 極真空管和五極真空管，再加上互補元件齊納二極管和電阻器而實現(xiàn)。 在一些實用的情況中，電流源可以由單一電阻器代替。然而，釆用恒
流源卻能提高整個平衡電壓放大器的共模抑制比(CMRR)。
如果使用一些局部反饋，將會擴寬帶寬并進一步降低輸出阻抗。 依照本發(fā)明的第二個實施例，圖2展示了這樣的布置。可以看到這個 電路布置中同樣包含三對真空管V201a、V201b; V202a、V202b; V203a、 V203b。通過RC網(wǎng)絡C203、 R213; C204、 R214將第三對三極真空管 V203a、 V203b的輸出反饋到第二對三極真空管V202a、 V202b的柵極。
圖3顯示了依照本發(fā)明的第三個實施例的平衡電壓放大器的進一 步電路布置，其中將全局反饋施加到放大器。同樣，這個電路布置中 同樣包含三對真空管V301a、 V301b; V302a、 V302b; V303a、 V303b。 可以看到通過RC網(wǎng)絡C305、 R315; C306、 R316將第三對三極真空 管V303a、V303b的輸出交叉地反饋到第一對三極真空管V301a、V301b 的陰極。使用全局反饋，不僅擴寬了整個帶寬、降低了輸出阻抗，而 且降低了真空管V301a、 V301b; V302a、 V302b; V303a、 V303b由于 老化引起參數(shù)變化的敏感度。整放大器的總平衡亦相應提高。
如圖1至3所顯示的本發(fā)明，具有高信號增益和低輸出阻抗的新 型平衡電壓放大器可以由限定在單級中的三對三極真空管構成。
應該理解上面所述僅闡明了可以實施本發(fā)明的實例，在未背離本 發(fā)明精神的情況下可做出各種更改和/或改變。
清楚地說，應該理解在上下文中描述的離散的實施例中的本發(fā)明 的某些特征，可以以組合的方式在單一的實施例中提供。簡而言之， 相反地，在上下文中描述的單一的實施例，同樣可以離散地或在任何 適宜的子組合中提供。
權利要求
1.一種平衡電壓放大器，包含了至少第一、第二和第三對三極真空管的單級放大器，該放大器用于放大兩個輸入信號并產(chǎn)生兩個輸出信號。
2. 如權利要求l所述的平衡電壓放大器，其中將所述輸入信號傳 送到所述第一對三極真空管的柵極，并且分別用一只柵極電阻器將每 只三極真空管與地連接，使適當?shù)闹绷髌珘旱靡越ⅰ?br> 3. 如權利要求1或2所述的平衡電壓放大器，其中將所述第一對 三極真空管的陽極輸出傳送到所述第二對三極真空管的陰極，該放大 器進一步包括用于在所述第二對三極真空管的柵極設置預先確定的直 流偏壓的多個電阻器。
4. 如權利要求1或2所述的平衡電壓放大器，其中旁路電容器將 所述第二對三極真空管的柵極與地連接。
5. 如權利要求2所述的平衡電壓放大器，其中通過兩個串聯(lián)電阻 器將所述第二對三極真空管的陽極輸出傳送到所述第三對三極真空管 的陰極，第二對三極真空管的陽極輸出同時傳送到所述第三對三極真 空管的柵極。
6. 如權利要求5所述的平衡電壓放大器，其中通過由第一只陰極 串聯(lián)電阻器產(chǎn)生的、并連接到每只所述第三對三極真空管的柵極之直 流電壓，因此使第三對三極真空管獲得自偏壓裝置。
7. 如權利要求6所述的平衡電壓放大器，進一步包括跟所述第一 只電阻器串聯(lián)的第二只電阻器。
8. 如權利要求7所述的平衡電壓放大器，其中通過多個耦合電容 器從所述第三對三極真空管的陰極獲得輸出。
9. 如權利要求8所述的平衡電壓放大器，其中兩個固定電阻器和 一個可變電阻器連接在所述第一對三極真空管的陰極之間，該可變電 阻器放置在中間。
10. 如權利要求9所述的平衡電壓放大器，其中提供所述兩個固 定電阻器用于確定該放大器之電壓增益。
11. 如權利要求9或10所述的平衡電壓放大器，其中所述可變電 阻器阻值小，為提供對整放大器的平衡作微調(diào)之用。
12. 如權利要求9或10所述的平衡電壓放大器，其中電阻器或恒 流源連接在所述可變電阻器的中部抽頭與負電源供電之間。
13. 如權利要求12所述的平衡電壓放大器，其中所述恒流源可通 過使用諸如JFET、 MOSFET、 BJT、三極真空管和五極真空管，再加 上互補元件齊納二極管和電阻器，或單一只電阻器而實現(xiàn)。
14. 如權利要求1所述的平衡電壓放大器，其中在所述第三對三 極真空管的輸出與所述第二對三極真空管的柵極之間施加局部反饋。
15. 如權利要求14所述的平衡電壓放大器，其中所述局部反饋由 RC網(wǎng)絡提供。
16. 如權利要求1所述的平衡電壓放大器，其中在第三對三極真 空管的輸出和所述第一對三極真空管陰極之間作交叉連接，施加全局 反饋。
17. 如權利要求16所述的平衡電壓放大器，其中所述全局反饋由 RC網(wǎng)絡提供。
全文摘要
公開了單級的平衡電壓放大器，單級包含了用于放大兩個輸入信號(+INPUT，-INPUT)并產(chǎn)生兩個輸出信號(+OUTPUT，-OUTPUT)而配置的三對三極真空管。該平衡電壓放大器提供高電壓增益、寬帶寬以及低輸出阻抗?？稍谳敵龊偷诙θ龢O真空管之間施加局部反饋。可在輸出和第一對三極真空管之間施加全局反饋。如果使用局部或全局反饋，將進一步擴寬帶寬，降低輸出阻抗并提高總平衡。
文檔編號H03F1/00GK101098128SQ200710108990
公開日2008年1月2日 申請日期2007年6月11日 優(yōu)先權日2006年6月13日
發(fā)明者林志明 申請人:林志明