功率放大電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種功率放大電路。解決現(xiàn)有功率放大電路結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，體積相對(duì)較大，難以極度小型化的問題。包括三極管T1、三極管T2，由NPN三極管T3和NPN三極管T4構(gòu)成的NPN型復(fù)合管，由PNP三極管T5和NPN三極管T6構(gòu)成的PNP型復(fù)合管；三極管T1的集電極經(jīng)電阻R4、可調(diào)電阻VR2和電阻R3接電源VCC，可調(diào)電阻VR2和電阻R4之間的連接節(jié)點(diǎn)與三極管T2的基極相連，三極管T2的集電極與電阻R3和可調(diào)電阻VR2之間的連接節(jié)點(diǎn)及NPN型復(fù)合管的基極相連，三極管T2的發(fā)射極與三極管T1的集電極及PNP型復(fù)合管的基極相連，NPN型復(fù)合管的發(fā)射極經(jīng)電阻R7、電阻R8與PNP型復(fù)合管的發(fā)射極相連。本發(fā)明結(jié)構(gòu)足夠簡(jiǎn)單，滿足極度小型化的要求，但又保證了穩(wěn)定性和可靠性。
【專利說明】功率放大電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為一種功率放大電路。

【背景技術(shù)】
[0002]在日常生活中很多電子產(chǎn)品都趨于小型化，以便于隨身攜帶。例如隨身聽這種媒體播放器，隨著電子技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，體積變得越來越小，演變的品種很多，包括CD、MD、MP3、MP4等種類。而這些種類的播放器都有個(gè)共同的特點(diǎn)，就是需要對(duì)音頻等小信號(hào)進(jìn)行放大。所以在它們的核心電路板上一定都會(huì)包含功率放大電路，因此功率放大電路的規(guī)模就會(huì)直接影響著電路板的大小，進(jìn)而限制播放設(shè)備的大小。雖然大多數(shù)人都希望隨身聽做的越小越好。但是同時(shí)還是一定要把放大器的特性維持在一個(gè)較高的水準(zhǔn)。畢竟我們對(duì)一個(gè)播放器的音質(zhì)等性能要求要比對(duì)體積的要求更高，所以不能為了減小體積而降低播放器的性能。這樣，在功率放大電路的規(guī)模(小型化)和性能之間存在優(yōu)化問題?，F(xiàn)有的功率放大電路在維持特性的同時(shí)，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，體積相對(duì)較大，難以極度小型化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明解決現(xiàn)有功率放大電路在維持特征的同時(shí)，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，體積相對(duì)較大，難以極度小型化的問題，提供一種功率放大電路。該功率放大電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)足夠簡(jiǎn)單，滿足極度小型化的要求，但又保證了其穩(wěn)定性和可靠性。
[0004]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:功率放大電路，包括三極管Tl、三極管T2，由NPN三極管T3和NPN三極管T4構(gòu)成的NPN型復(fù)合管，由PNP三極管T5和NPN三極管T6構(gòu)成的PNP型復(fù)合管；在電源VCC與地之間有電阻R1、電阻R2串成的分壓電路，電阻Rl和電阻R2之間的連接節(jié)點(diǎn)與三極管Tl的基極相連，同時(shí)經(jīng)電容Cl與可調(diào)電阻VRl的調(diào)節(jié)端相連，可調(diào)電阻VRl的一端接地、另一端作為功率放大電路的信號(hào)輸入端，三極管Tl的發(fā)射極經(jīng)電阻R5、電阻R6接地，電阻R6的兩端并聯(lián)有電容C3，三極管Tl的集電極經(jīng)電阻R4、可調(diào)電阻VR2和電阻R3接電源VCC，電阻R3和可調(diào)電阻VR2之間的連接節(jié)點(diǎn)與三極管Tl的集電極之間連接有電容C2，可調(diào)電阻VR2和電阻R4之間的連接節(jié)點(diǎn)與三極管T2的基極相連，三極管T2的集電極與電阻R3和可調(diào)電阻VR2之間的連接節(jié)點(diǎn)及NPN型復(fù)合管的基極相連，三極管T2的發(fā)射極與三極管Tl的集電極及PNP型復(fù)合管的基極相連，NPN型復(fù)合管的集電極與電源VCC相連，NPN型復(fù)合管的發(fā)射極經(jīng)電阻R7、電阻R8與PNP型復(fù)合管的發(fā)射極相連，PNP型復(fù)合管的集電極接地；電阻R7和電阻R8之間的連接節(jié)點(diǎn)經(jīng)電容C4、電阻R9接地，其中電阻R9兩端的電壓為功率放大電路的輸出，用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載；電源VCC與地之間連接有電容C5。
[0005]電阻R5和R6主要是為了給Tl的發(fā)射極提供一個(gè)合適的電位。因?yàn)槿绻娢惶呔筒荒艿玫酱蟮募姌O振幅，而太低的話，溫度的變化對(duì)集電極電流的影響又會(huì)增大。所以通過這兩個(gè)電阻設(shè)置一個(gè)合適的發(fā)射極電位。用C3跨接在R6兩端是為了增大電路的交流電壓放大倍數(shù)。
[0006]Rl與R2決定著Tl的基極電位，在剛才設(shè)定好的發(fā)射極電位上加上Vbe就得到基極電位了。Rl與R2的阻值要選的大一點(diǎn)，使得放大電路的輸入電阻足夠大。Cl為輸入端的耦合電容，它會(huì)與輸入阻抗形成高通濾波器，決定著電路的截止頻率。VRl是調(diào)整輸入電平的可變電阻，可用來調(diào)節(jié)隨身聽的音量。
[0007]本電路把射極跟隨器的偏置電路接在了共射電路的三極管Tl的集電極與電阻R3之間。該電路在VR2與R4支路流過的電流由R4決定，其電流值為Vbe/R4。所以T2的集電極電流就等于Tl的集電極電流減去在VR2與R4支路流過的電流。
[0008]三極管T2的作用是為后面的輸出級(jí)提供一個(gè)恰當(dāng)?shù)钠秒娏鳎瑥亩鴾p小交越失真。原理如下:設(shè)后面的4個(gè)管子都是硅材料管。T3、T4復(fù)合還相當(dāng)于一個(gè)NPN管，則它的發(fā)射結(jié)需要1.2V正向偏置電壓(設(shè)一個(gè)PN結(jié)要0.6V電壓)，而下面的Τ5、Τ6復(fù)合相當(dāng)于一個(gè)PNP管，它的發(fā)射結(jié)需要0.6V電壓，這樣一來，由上管的基極到下管的基極就要有1.8V電壓(上正下負(fù))。也就是說，前面的Τ2管只要集電極到發(fā)射極是1.8V電壓就能達(dá)到要求。而這個(gè)電壓就等于電源VCC減去R3上的壓降和Tl的集電極電位，R3上的壓降等于R3*T2的集電極電流；流過R3的電流與T2的集電極、發(fā)射極電流和Tl的集電極、發(fā)射極電流都近似相等，并且是由VR2與R4的比值確定，VR2、R4可以看作T2的上、下偏置電阻，適當(dāng)調(diào)整就能改變T2的集電極電流。很顯然:當(dāng)VR2減小，T2的集電極電流增大，R3上的壓降增大，Tl的集電極電位升高(也就是T2的發(fā)射極電位升高)，所以T2的C、E間壓降減小，輸出級(jí)的電流變小，此時(shí)有可能出現(xiàn)交越失真；反之，則交越失真變小或消失。C2對(duì)偏置電路進(jìn)行旁路，是為了使由T3與T5的基極“見到”的阻抗相等。由于C2的插入，高頻失真率得到改善。C2值越大，T3的基極與T5的基極間的阻抗越低，但是太大也無意義，這里可取C2=3.3μ F作為參考。
[0009]Τ4與Τ5的發(fā)射極電阻R7和R8起著限制輸出電流，吸收Τ3、Τ4、Τ5與Τ6的Vbe值隨溫度變化的作用。但是，如該電路那樣，發(fā)射極電阻值小時(shí)，不能對(duì)溫度變化的吸收有太高的期望。R7和R8的值取得過大，則因負(fù)載電流在R7和R8流動(dòng)的緣故，在該電阻上會(huì)產(chǎn)生較大的功率損耗。因此，要將該發(fā)射極電阻設(shè)定在比所接負(fù)載電阻更小的值，即1/10以下。以負(fù)載為普通的揚(yáng)聲器為例，阻抗大概為8Ω，所以取R7=R8=0.5Q (此時(shí)功率及電壓放大度都有3%的損失)。
[0010]C4是用來隔絕直流的耦合電容。C4與負(fù)載組成了高通電路，所以當(dāng)?shù)皖l電壓信號(hào)作用時(shí)會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生影響。在沒有接負(fù)載時(shí)，R9是使C4放電用的電阻(為在接通電源后，即使接上揚(yáng)聲器，也不發(fā)出震動(dòng)噪聲)。過大的值沒有意義，太小又發(fā)生功率損耗，這里取為Rg=IkQtjCS是電源的去耦電容。在該電路那樣的單電源功率放大器中，由輸出端的GND(SP0V)看到的T3的集電極側(cè)(即電源)與T6的發(fā)射極側(cè)的阻抗在輸出信號(hào)的頻率下是非常低的。當(dāng)輸出電流大量流動(dòng)時(shí)，輸出波形就會(huì)發(fā)生失真。T6的發(fā)射極(即PNP型復(fù)合管的集電極)接GND，對(duì)于GND的阻抗為O。但T3的集電極接電源，故必然具有一定的阻值。因此，將C5的值取得足夠大，以降低對(duì)GND的低頻阻抗。
[0011]本發(fā)明設(shè)計(jì)的電路相當(dāng)于音頻放大器的主放大部分。調(diào)整的地方，僅是射極跟隨器的偏置VR2，輸出電平用VRl進(jìn)行調(diào)整。如用在隨身聽上，是足夠好的。本電路是用共射放大電路對(duì)輸入信號(hào)的電壓進(jìn)行放大。偏置電路接在共射放大電路的集電極上，并產(chǎn)生射極跟隨器的偏置電壓，最后用準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)進(jìn)行電流放大。之所以在輸出級(jí)采用準(zhǔn)互補(bǔ)電路，是因?yàn)檫@樣可以使輸出電阻較小，帶負(fù)載能力增強(qiáng)，而且最大不失真輸出電壓大，其幅值可接近電源電壓。同時(shí)，像這樣采用復(fù)合管還可以增大T3管和T5管的電流放大系數(shù)，以減小前級(jí)驅(qū)動(dòng)電流。并且要尋找特性完全對(duì)稱的NPN型和PNP型管是比較困難的，所以在本電路中把T3、T4復(fù)合而成一個(gè)NPN型管，T5、T6復(fù)合而成一個(gè)PNP型管。從輸出端看進(jìn)去，T4管、T6管均采用了同類型管，較容易做到特性相同。
[0012]本發(fā)明所述的功率放大電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、足夠簡(jiǎn)單，滿足極度小型化的要求，但又保證了其運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明所述功率放大電路的原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]功率放大電路，包括三極管Tl、三極管T2，由NPN三極管T3和NPN三極管T4構(gòu)成的NPN型復(fù)合管，由PNP三極管T5和NPN三極管T6構(gòu)成的PNP型復(fù)合管；在電源VCC與地之間有電阻R1、電阻R2串成的分壓電路，電阻Rl和電阻R2之間的連接節(jié)點(diǎn)與三極管Tl的基極相連，同時(shí)經(jīng)電容Cl與可調(diào)電阻VRl的調(diào)節(jié)端相連，可調(diào)電阻VRl的一端接地、另一端作為功率放大電路的信號(hào)輸入端，三極管Tl的發(fā)射極經(jīng)電阻R5、電阻R6接地，電阻R6的兩端并聯(lián)有電容C3，三極管Tl的集電極經(jīng)電阻R4、可調(diào)電阻VR2和電阻R3接電源VCC，電阻R3和可調(diào)電阻VR2之間的連接節(jié)點(diǎn)與三極管TI的集電極之間連接有電容C2，可調(diào)電阻VR2和電阻R4之間的連接節(jié)點(diǎn)與三極管T2的基極相連，三極管T2的集電極與電阻R3和可調(diào)電阻VR2之間的連接節(jié)點(diǎn)及NPN型復(fù)合管的基極相連，三極管T2的發(fā)射極與三極管Tl的集電極及PNP型復(fù)合管的基極相連，NPN型復(fù)合管的集電極與電源VCC相連，NPN型復(fù)合管的發(fā)射極經(jīng)電阻R7、電阻R8與PNP型復(fù)合管的發(fā)射極相連，PNP型復(fù)合管的集電極接地；電阻R7和電阻R8之間的連接節(jié)點(diǎn)經(jīng)電容C4、電阻R9接地，其中電阻R9兩端的電壓為功率放大電路的輸出，用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載；電源VCC與地之間連接有電容C5。具體實(shí)施時(shí)，電阻R7、電阻R8的值為該功率放大電路所接負(fù)載的電阻值的1/10以下。以負(fù)載為普通的揚(yáng)聲器為例，阻抗為8 Ω，所以取電阻R7、電阻R8的值為0.5 Ω。電容C2的值為3.3 μ F。電阻R9的值為IkQ。
【權(quán)利要求】
1.一種功率放大電路，其特征在于，包括三極管Tl、三極管T2，由NPN三極管T3和NPN三極管T4構(gòu)成的NPN型復(fù)合管，由PNP三極管T5和NPN三極管T6構(gòu)成的PNP型復(fù)合管；在電源VCC與地之間有電阻R1、電阻R2串成的分壓電路，電阻Rl和電阻R2之間的連接節(jié)點(diǎn)與三極管Tl的基極相連，同時(shí)經(jīng)電容Cl與可調(diào)電阻VRl的調(diào)節(jié)端相連，可調(diào)電阻VRl的一端接地、另一端作為功率放大電路的信號(hào)輸入端，三極管Tl的發(fā)射極經(jīng)電阻R5、電阻R6接地，電阻R6的兩端并聯(lián)有電容C3，三極管Tl的集電極經(jīng)電阻R4、可調(diào)電阻VR2和電阻R3接電源VCC，電阻R3和可調(diào)電阻VR2之間的連接節(jié)點(diǎn)與三極管Tl的集電極之間連接有電容C2，可調(diào)電阻VR2和電阻R4之間的連接節(jié)點(diǎn)與三極管T2的基極相連，三極管T2的集電極與電阻R3和可調(diào)電阻VR2之間的連接節(jié)點(diǎn)及NPN型復(fù)合管的基極相連，三極管T2的發(fā)射極與三極管Tl的集電極及PNP型復(fù)合管的基極相連，NPN型復(fù)合管的集電極與電源VCC相連，NPN型復(fù)合管的發(fā)射極經(jīng)電阻R7、電阻R8與PNP型復(fù)合管的發(fā)射極相連，PNP型復(fù)合管的集電極接地；電阻R7和電阻R8之間的連接節(jié)點(diǎn)經(jīng)電容C4、電阻R9接地，其中電阻R9兩端的電壓為功率放大電路的輸出，用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載；電源VCC與地之間連接有電容C5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大電路，其特征在于電阻R7、電阻R8的值為該功率放大電路所接負(fù)載的電阻值的1/10以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率放大電路，其特征在于該功率放大電路所接負(fù)載的電阻值為8 Ω，電阻R7、電阻R8的值為0.5 Ω。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的功率放大電路，其特征在于電容C2的值為3.3 μ F ;電阻R9的值為IkQ。
【文檔編號(hào)】H03F3/20GK104283515SQ201410584806
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】韓俊玉, 呼艷生, 郝利 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山西省電力公司陽泉供電公司