專(zhuān)利名稱(chēng)：一種大動(dòng)態(tài)差動(dòng)放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于音頻功率放大器輸入級(jí)或前置放大器輸入級(jí)的大動(dòng)態(tài)差動(dòng)放大器。
差動(dòng)放大器為提高共模抑制比而加恒流源是必要的，然而恒流源將差動(dòng)放大器所能達(dá)到的最大電流輸出值限死。在差動(dòng)放大器承受上升速率很高的輸入信號(hào)時(shí)，差動(dòng)放大器給不出相應(yīng)于輸入峰值信號(hào)的峰值電流輸出。這種在輸入級(jí)過(guò)載時(shí)的瞬間產(chǎn)生的瞬態(tài)互調(diào)失真是一種非線性失真，這是導(dǎo)致音響設(shè)備中聽(tīng)感不好的重要原因之一。
本發(fā)明的目的在于提供一種帶有兩個(gè)鏡象恒流源的雙差動(dòng)放大器，它既具有一般差動(dòng)放大器的優(yōu)點(diǎn)，又改進(jìn)了一般差動(dòng)放大器動(dòng)態(tài)范圍窄、反饋?lái)憫?yīng)不夠迅速的技術(shù)缺陷。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的用8個(gè)三級(jí)管組成帶雙鏡象恒流源的雙差動(dòng)放大器。每個(gè)差動(dòng)放大器由兩個(gè)三級(jí)管組成，每個(gè)鏡象恒流源也由兩個(gè)三級(jí)管和恒流源組成，兩個(gè)差動(dòng)放大器分別對(duì)輸入信號(hào)的正半周和負(fù)半周進(jìn)行差分放大。
采用本發(fā)明差動(dòng)放大器，使輸出電流的動(dòng)態(tài)范圍比已有的一般差動(dòng)放大器的輸出電流的動(dòng)態(tài)范圍大β倍。
以下將結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1是本發(fā)明的電路原理圖。
圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖。
圖3是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖。
圖4是本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖。
圖5是本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖。
圖6是本發(fā)明的最后一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖。
參照?qǐng)D1，上恒流源I'與三級(jí)管T1、T2組成一個(gè)鏡象恒流源，下恒流源I與三級(jí)管T7、T8組成另一個(gè)鏡象恒流源。三級(jí)管T1和T3、T2和T4、T5和T7、T6和T8的發(fā)射級(jí)分別互相聯(lián)接。T2和T8的集電極分別聯(lián)接各自的基極。T1、T5的集電極分別通過(guò)電阻R1和R2聯(lián)接正電源(+Ec)，T6的集電極也聯(lián)接+Ec。T3、T7的集電極分別通過(guò)電阻R6和R5聯(lián)接負(fù)電源(-Ec)，T4的集電極也聯(lián)接-Ec，T3與T5的基極聯(lián)接信號(hào)Vi1，T4和T6的基極聯(lián)接信號(hào)Vi2。
建立靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，取T1、T2管及T7、T8管各參數(shù)相同，即β1＝β2，β7＝β8，Ube1＝Ube2，Ube7＝Ube8，電阻R1＝R2＝R5＝R6，則有Ic2＝I'-Ib1-Ib2＝I'-2Ib。
其中，β1、β2、β7、β8和Ube1、Ube2、Ube7、Ube8分別為T(mén)1、T2、T7、T8的放大倍數(shù)和be結(jié)壓降，Ib1、Ib2分別為T(mén)1、T2的基極電流，Ic2為T(mén)2的集電極電流。
因?yàn)镮'》2Ib，所以Ic2≈I'。
又因?yàn)棣?＝β2，所以Ic1＝Ic2≈I'。
其中，Ic1是T1的集電極電流。
同理，Ic7＝Ic8＝I則Ic1＝Ic2＝Ic3＝Ic4≈I'Ic7＝Ic8＝Ic5＝Ic6≈I其中，Ic7、Ic8為T(mén)7和T8的集電極電流。
另外，取β3＝β4，Ube3＝Ube4，β5＝β6，Ube5＝Ube6。
其中，β3、β4、β5、β6和Ube3、Ube4、Ube5、Ube6分別為T(mén)3、T4、T5、T6的放大倍數(shù)和be結(jié)壓降。
可見(jiàn)，如果T1～T8各管參數(shù)相同，且滿足I＝I'，則電路中各管的靜態(tài)工作點(diǎn)也完全相同。
即Ic1＝Ic2＝Ic3＝Ic4＝Ic5＝Ic6＝Ic7＝Ic8電路工作時(shí)，在輸入信號(hào)Vi正半周時(shí)，由T5和T7的集電極輸出，T5的輸出Vo1與Vi1反相，T7的輸出Vo1與Vi1同相，在Vi的負(fù)半周時(shí)，由T3、T1的集電極輸出，T3的輸出Vo2與Vi1反相，而T1輸出Vo2'與Vi1同相。Vi正半周時(shí)，Vo1和Vo1'幅度相等，相位相反。同理在Vi負(fù)半周時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出是Vo2和Vo2'。四個(gè)輸出Vo1、Vo1'、Vo2、Vo2'可根據(jù)需要任意取舍，也可以全部使用。
在T1～T8管參數(shù)相同，且R1＝R2＝R5＝R6時(shí)，則I＝Ib7+Ib8+Ic8∵Ib8+Ic8＝Ie8又∵Ie8＝Ie6∴I＝Ib7+Ie6因此可以看出，電路在靜態(tài)時(shí)，恒流源的電流等于T7的基極電流Ib7與T6的發(fā)射極電流Ie6之和，這一點(diǎn)與現(xiàn)有技術(shù)的差動(dòng)電路不同。
同理I'＝Ib1+Ib2+Ic2＝Ib1+Ie4上述各式中，Ie8、Ie4和Ib1、Ib2分別為T(mén)8、T4的發(fā)射極電流和T1、T2基極電流。
當(dāng)輸入信號(hào)Vi在正半周時(shí)，即Vi1＞Vi2時(shí)，Vi的增大，將引起Ube5、Ueb7增加，而Ueb8、Ube6減少，此時(shí)T5和T7的集電極電流都將增大，而T6、T8的集電極電流及發(fā)射極電流都將減少。
Ube5、Ube6和Ueb7、Ueb8分別為T(mén)5、T6和T7、T8的be結(jié)壓降和eb結(jié)壓降。
由于Vi的增大，使得T7的基極電流Ib7增加，增加量用△Ib7表示，T6的發(fā)射極電流Ie6減少，減少量用△Ie6表示，根據(jù)I＝Ib7+Ie6則有I＝Ib7+△Ib7+Ie6-△Ie6當(dāng)Vi增大到一定值時(shí)，會(huì)有△Ie6＝Ie6此時(shí)，I＝Ib7+△Ib7或△Ib7＝1-Ib7∵△Ib7＝ (△Ic7)/(β)∴ (△Ic7)/(β) ＝I-Ib7即△Ic7＝β(I-Ib7)又∵I》Ib7∴△Ic7≈βI∵電路中各管參數(shù)相同，∴△Ic7＝△Ic5＝βI可見(jiàn)，Vi信號(hào)的正半周的幅度增大到一定值時(shí)，T5、T7兩管的最大輸出電流是恒流源I的β倍。此時(shí)，T6的發(fā)射極電流已減少到零。即Ie6-△Ie6＝0。只要△Ic5＜βI時(shí)，T6管就始終工作在放大區(qū)，T6對(duì)后級(jí)負(fù)載的反饋信號(hào)的響應(yīng)將是迅速有效的。
當(dāng)Vi在負(fù)半周時(shí)，即Vi1＜Vi2時(shí)
T5、T7管的集電極電流將減少，而T6的集電極和發(fā)射極電流將隨Vi的增大而增加，Ie6的增加會(huì)使Ib7進(jìn)一步減小，直至T5、T7管截止。此時(shí)，F(xiàn)點(diǎn)的電位將隨Vi的增加而同步增大，致使Ie6不再增加，這時(shí)△Ie6＝Ib7。可見(jiàn)在Vi信號(hào)負(fù)半周時(shí)，T6管的發(fā)射極電流最大僅增加了Ie6的1/1+β倍。也就是說(shuō)T6管的輸出電流很小，因此，對(duì)Vi信號(hào)負(fù)半周的放大需由T1～T4各管完成。其工作過(guò)程與Vi正半周時(shí)T5～T8各管的工作過(guò)程完全相同，最后結(jié)果將是△Ic1＝△Ic3≈βI'即T1、T3管的最大輸出電流是恒流源I'的β倍。其中，△Ic1、△Ic3分別為Ic1、Ic3的變化量。
參照?qǐng)D2，由三極管T9、T10、T1、T2電阻R7、發(fā)光二極管LED1和T11、T12管、T7、T8電阻R8、LED2分別構(gòu)成二個(gè)改進(jìn)型鏡象恒流源電路，適合于鏡象恒流源采用低β管，配合差動(dòng)放大器工作。
參照?qǐng)D3，T7、T1的集電極分別接到T11、T9的發(fā)射極，適合于采用低β管做鏡象恒流源，配合差動(dòng)放大器工作。
參照?qǐng)D4，除T1、T2、T7、T8外，輸入級(jí)其它各管均采用場(chǎng)效應(yīng)管。
參照?qǐng)D5，輸入級(jí)采用了基本鏡象恒流源電路配合差動(dòng)放大器工作。
電阻R9＝R10＝ (Ec-2Ube-IcQRe)/(IcQ)其中，IcQ是各管集電極的靜態(tài)電流，
Re是差動(dòng)放大器的發(fā)射極所接電阻。
權(quán)利要求
1.一種用于放大電路輸入級(jí)的差動(dòng)放大器，由鏡象恒流源，差動(dòng)放大器，電源等構(gòu)成，其特征是該差動(dòng)放大器由兩個(gè)鏡象恒流源和雙差動(dòng)放大器組成，恒流源I′與T1、T2管；恒流源I與T8、T7管分別構(gòu)成二個(gè)鏡象恒流源，T5與T6，T3與T4分別組成雙差動(dòng)放大器，T2、T8的集電極分別聯(lián)接T2、T8的基極。
2.按照權(quán)利要求1所述的差動(dòng)放大器，其特征是T1與T3、T2與T4、T5與T7、T6與T8的發(fā)射極分別互相聯(lián)接。
3.按照權(quán)利要求1所述的差動(dòng)放大器，其特征是T1、T5的集電極分別通過(guò)電阻R1和R2聯(lián)接正電源，T6的集電極也聯(lián)接正電源。
4.按照權(quán)利要求1所述的差動(dòng)放大器，其特征是T3是T5的基極共同聯(lián)接輸入信號(hào)Vi1，T4與T6的基極共同聯(lián)接輸入信號(hào)Vi2。
5.按照權(quán)利要求1所述的差動(dòng)放大器，其特征是在輸入信號(hào)Vi的正半周時(shí)，由T5、T7的集電極輸出Vo1和Vo1';在Vi的負(fù)半周時(shí)，由T3、T1的集電極輸出Vo2和Vo2'，Vo1和Vo1'，Vo2和Vo2'輸出幅度相同，相位相反。
6.按照權(quán)利要求1所述的差動(dòng)放大器，其特征是二個(gè)恒流源和雙差動(dòng)放大器可采用場(chǎng)效管。
全文摘要
一種用于放大電路輸入級(jí)的大動(dòng)態(tài)差動(dòng)放大器，由2個(gè)鏡象恒流源和雙差動(dòng)放大器構(gòu)成。雙差動(dòng)放大器分別對(duì)輸入信號(hào)的正半周和負(fù)半周進(jìn)行放大，采用本發(fā)明提供的大動(dòng)態(tài)差動(dòng)放大器，可使輸出電流的動(dòng)態(tài)范圍比一般差動(dòng)放大器的輸出電流的動(dòng)態(tài)范圍大β倍。
文檔編號(hào)H03F3/45GK1066944SQ9210382
公開(kāi)日1992年12月9日 申請(qǐng)日期1992年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月29日
發(fā)明者王生長(zhǎng) 申請(qǐng)人:王生長(zhǎng)