專(zhuān)利名稱(chēng)：功率放大機(jī)的功率放大裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種功率放大機(jī)的部件。
功率放大機(jī)也稱(chēng)為功率放大器。一般的功率放大機(jī)主要由音頻切換裝置、解碼電路、固定音色電路、效果選擇開(kāi)關(guān)、音量調(diào)節(jié)電位器、功率放大裝置、電源電路及中央處理器組成。其中的功率放大裝置一般至少設(shè)有左聲道功率放大電路及右聲道功率放大電路2組相互獨(dú)立的功率放大電路。相當(dāng)一部分功率放大機(jī)的主要工作過(guò)程是在中央處理器的控制下，電源電路為各部件提供電源，音頻切換裝置對(duì)節(jié)目源信號(hào)進(jìn)行選擇，被選中的音源信號(hào)由音頻切換裝置同時(shí)輸至解碼電路及固定音色電路進(jìn)行處理，經(jīng)處理的音頻信號(hào)由解碼電路、固定音色電路分別送至效果選擇開(kāi)關(guān)，效果選擇開(kāi)關(guān)對(duì)這些信號(hào)以及音頻切換裝置直接輸入的信號(hào)進(jìn)行選擇，再將所選擇的信號(hào)經(jīng)音量調(diào)節(jié)電位器輸出幅度較小的音頻信號(hào)至功率放大裝置，經(jīng)功率放大裝置放大后，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器輸出功率較大的聲音信號(hào)。但各種功率放大機(jī)輸出的聲音信號(hào)都會(huì)產(chǎn)生不同程度的失真；為解決該問(wèn)題，通常在功率放大裝置的輸出端與輸入端之間設(shè)置負(fù)反饋電路。但無(wú)論其線(xiàn)路是如何復(fù)雜、構(gòu)思獨(dú)特，都存在一個(gè)共同的不足之處，就是在輸入信號(hào)的幅度超過(guò)一定值時(shí)，其輸出的波形為一平頂失真波形，尤其在欣賞動(dòng)態(tài)范圍較大的音樂(lè)節(jié)目時(shí)，就往往會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象，揚(yáng)聲器將這種波形變成聲音輸出時(shí)，使人聽(tīng)起來(lái)感到不舒服。
本實(shí)用新型的目的是，提供一種在輸入信號(hào)幅度較大的情況下，可使輸出信號(hào)的波形較為平滑，從而在使用時(shí)、所接揚(yáng)聲器發(fā)出聲音有一定改善的功率放大機(jī)的功率放大裝置。
本實(shí)用新型的總的技術(shù)構(gòu)思是，在已有功率放大裝置的基礎(chǔ)上，在功率放大裝置的正負(fù)電源端與功率放大裝置的前級(jí)輸入端之間設(shè)置輸入信號(hào)控制電路，該輸入信號(hào)控制電路的作用是，當(dāng)正、負(fù)電源電壓隨著輸出電壓幅度的加大而絕對(duì)值降低至輸出電壓即將出現(xiàn)平頂失真的數(shù)值時(shí)，輸入信號(hào)控制電路開(kāi)始作用，加在功率放大裝置的前級(jí)輸入端的輸入信號(hào)的一部分流向輸入信號(hào)控制電路，通過(guò)使輸入信號(hào)先發(fā)生圓角鈍化的方法，而使輸出的信號(hào)波形由肩部較陡的平頂失真波形變?yōu)閳A角波形，從而使失真減少。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是，本功率放大裝置具有左聲道功率放大電路及與左聲道功率放大電路的結(jié)構(gòu)基本相同的右聲道功率放大電路，左聲道功率放大電路和右聲道功率放大電路相互獨(dú)立設(shè)置在同一塊電路板上或不同的電路板上；左聲道功率放大電路和右聲道功率放大電路均具有電壓放大電路、電流放大電路、輸出匹配電路及環(huán)路負(fù)反饋電路；左聲道功率放大電路和右聲道功率放大電路均設(shè)有正電源端、負(fù)電源端、音頻信號(hào)輸入端及功率信號(hào)輸出端；電壓放大電路設(shè)有電源端、反饋端、輸入端及輸出端，電流放大電路設(shè)有正電源端、負(fù)電源端、輸入端及輸出端，輸出匹配電路及環(huán)路負(fù)反饋電路均設(shè)有輸入端及輸出端；左聲道功率放大電路和右聲道功率放大電路的正電源端與各自的電壓放大電路的電源端及電流放大電路的正電源端相連，左聲道功率放大電路和右聲道功率放大電路的負(fù)電源端與各自的電流放大電路的負(fù)電源端相連，左聲道功率放大電路和右聲道功率放大電路的音頻信號(hào)輸入端與各自的電壓放大電路的輸入端相連、且該音頻信號(hào)輸入端是可與前級(jí)的相應(yīng)聲道的音量調(diào)節(jié)電位器的輸出端相連的端口，左聲道功率放大電路和右聲道功率放大電路的功率信號(hào)輸出端與各自的輸出匹配電路的輸出端相連、且該功率信號(hào)輸出端是可與后級(jí)的相應(yīng)聲道的揚(yáng)聲器相連的端口；電壓放大電路的輸出端接電流放大電路的輸入端，電流放大電路的輸出端接輸出匹配電路的輸入端及環(huán)路負(fù)反饋電路的輸入端，環(huán)路負(fù)反饋電路的輸出端接電壓放大電路的反饋端；其特征在于，左聲道功率放大電路和右聲道功率放大電路還均具有輸入信號(hào)控制電路；輸入信號(hào)控制電路設(shè)有正電源端、負(fù)電源端及輸入端；電壓放大電路還設(shè)有輸入信號(hào)限值端；左聲道功率放大電路和右聲道功率放大電路的正電源端與各自的輸入信號(hào)控制電路的正電源端相連，左聲道功率放大電路和右聲道功率放大電路的負(fù)電源端與各自的輸入信號(hào)控制電路的負(fù)電源端相連，電壓放大電路的輸入信號(hào)限值端與輸入信號(hào)控制電路的輸入端相連。
本實(shí)用新型具有積極的效果①通常情況下，功率放大裝置輸出的功率信號(hào)的幅度越大，則電源電壓相應(yīng)下降越多，兩者的差值逐漸減少。當(dāng)輸出信號(hào)的幅度上升到一定數(shù)值、而電源電壓下降到一定數(shù)值時(shí)，則電源電壓不再能為輸出功率信號(hào)的幅度增大發(fā)揮作用。此時(shí)，即使輸入的音頻信號(hào)幅度再增加，輸出的功率信號(hào)的幅度也不會(huì)增加。這反映在輸出波形上，對(duì)于對(duì)普通的功率放大裝置來(lái)說(shuō)、是一個(gè)肩部較陡的平頂失真波形，對(duì)于本裝置來(lái)說(shuō)、則是一個(gè)失真度較小的圓頂波形或圓角平頂波形。②本裝置利用PN結(jié)導(dǎo)通時(shí)的正向特性，在輸出電壓的波形即將出現(xiàn)平頂失真直至出現(xiàn)平頂失真時(shí)，使輸入信號(hào)先發(fā)生圓角鈍化、并限制輸入信號(hào)的幅度。這樣，就使輸出信號(hào)的波形由原來(lái)肩部較陡的平頂失真波形變?yōu)閳A頂波形或肩部為圓角的圓角平頂波形。這種波形功率信號(hào)輸至揚(yáng)聲器時(shí)，則使揚(yáng)聲器發(fā)出聲音的失真度較小，特別在欣賞大動(dòng)態(tài)音樂(lè)信號(hào)時(shí)，使人感到聲音很舒服，從而使功率放大器的質(zhì)量得到提高。③本裝置的輸入信號(hào)控制電路設(shè)置轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路時(shí)，則使用本裝置的功率放大機(jī)成為兩用的功率放大機(jī)。當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，則使使用本裝置的功率放大機(jī)成為與普通功率放大機(jī)相同的機(jī)器；當(dāng)閉合轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)時(shí)，則使使用本裝置的功率放大機(jī)成為失真度較小的功率放大機(jī)。④本裝置除具有左聲道功率放大電路及右聲道功率放大電路外，還具有電路結(jié)構(gòu)與左右聲道功率放大電路相同的環(huán)繞聲道功率放大電路、中置聲道功率放大電路以及超低音聲道功率放大電路，各功率放大電路相互獨(dú)立、可設(shè)置在同一塊電路板上或者不同的電路板上。因此本裝置的功率放大電路是一項(xiàng)基本的發(fā)明創(chuàng)造。⑤本裝置除可用于單元功率放大機(jī)外，還可用于各種收音機(jī)、錄音機(jī)等機(jī)器的功率放大線(xiàn)路部分，本裝置的電路既可用分離元件實(shí)現(xiàn)、也可用于功放集成塊電路中。
本實(shí)用新型附圖的圖面說(shuō)明如下

圖1為本實(shí)用新型的一種電路框圖。
圖2為本實(shí)用新型的輸入信號(hào)控制電路的一種電路框圖。
圖3為對(duì)應(yīng)于圖2所示的輸入信號(hào)控制電路框圖的詳細(xì)框圖。
圖4為本實(shí)用新型輸入信號(hào)控制電路的另一種電路框圖。
圖5為本實(shí)用新型輸入信號(hào)控制電路中的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路的電路框圖。
圖6為本實(shí)用新型的一種電原理圖。
圖7為本實(shí)用新型的另一種電原理圖。
圖8為二極管的典型伏安特性曲線(xiàn)圖。
圖9為在幅度較大的正弦波輸入信號(hào)的作用下功率放大裝置輸出肩部較陡的平頂失真波形和圓角平頂波形的示意圖。
圖10為本實(shí)用新型在幅度較大的正弦波輸入信號(hào)的作用下其音頻信號(hào)輸入端波形的示意圖。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1、見(jiàn)圖1，本實(shí)施例的功率放大裝置具有左聲道功率放大電路1及與左聲道功率放大電路1的結(jié)構(gòu)基本相同的右聲道功率放大電路2，左聲道功率放大電路1和右聲道功率放大電路2相互獨(dú)立設(shè)置在同一塊電路板上；左聲道功率放大電路1和右聲道功率放大電路2均具有電壓放大電路11、電流放大電路12、輸出匹配電路13、環(huán)路負(fù)反饋電路14及輸入信號(hào)控制電路15。左聲道功率放大電路1和右聲道功率放大電路2均設(shè)有正電源端、負(fù)電源端、音頻信號(hào)輸入端及功率信號(hào)輸出端。電壓放大電路11設(shè)有電源端、輸入端、輸出端、反饋端及輸入信號(hào)限值端；電流放大電路12設(shè)有正電源端、負(fù)電源端、輸入端及輸出端；輸出匹配電路13及環(huán)路負(fù)反饋電路14均設(shè)有輸入端及輸出端；輸入信號(hào)控制電路15設(shè)有正電源端、負(fù)電源端及輸入端。左聲道功率放大電路1和右聲道功率放大電路2的正電源端與各自的電壓放大電路11的電源端、電流放大電路12的正電源端以及輸入信號(hào)控制電路15的正電源端相連；左聲道功率放大電路1和右聲道功率放大電路2的負(fù)電源端與各自的電流放大電路12的負(fù)電源端以及輸入信號(hào)控制電路15的負(fù)電源端相連；左聲道功率放大電路1和右聲道功率放大電路2的音頻信號(hào)輸入端與各自的電壓放大電路11的輸入端相連，且該音頻信號(hào)輸入端是可與前級(jí)的相應(yīng)聲道的音量調(diào)節(jié)電位器的輸出端相連的端口；左聲道功率放大電路1和右聲道功率放大電路2的功率信號(hào)輸出端是可與后級(jí)的相應(yīng)聲道的揚(yáng)聲器相連的端口。電壓放大電路11的輸出端接電流放大電路12的輸入端；電流放大電路12的輸出端接輸出匹配電路13的輸入端及環(huán)路負(fù)反饋電路14的輸入端；輸出匹配電路13的輸出端即為相應(yīng)的左聲道功率放大電路1或右聲道功率放大電路2的功率信號(hào)輸出端；環(huán)路負(fù)反饋電路14的輸出端接電壓放大電路11的反饋端；電壓放大電路11的輸入信號(hào)限值端與輸入信號(hào)控制電路15的輸入端相連。
見(jiàn)圖2，由圖1給出的左聲道功率放大電路1和右聲道功率放大電路2的輸入信號(hào)控制電路15具有限幅電路15-1、正半周控制電平產(chǎn)生電路15-2及負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路15-3。限幅電路15-1設(shè)有輸入端、正向輸出端及負(fù)向輸出端；正半周控制電平產(chǎn)生電路15-2設(shè)有正電源端、正向控制端及電流輸出端；負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路15-3設(shè)有負(fù)電源端、負(fù)向控制端及電流輸入端。限幅電路15-1的輸入端即為輸入信號(hào)控制電路15的輸入端；限幅電路15-1的正向輸出端與正半周控制電平產(chǎn)生電路15-2的正向控制端相連；限幅電路15-1的負(fù)向輸出端與負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路15-3的負(fù)向控制端相連。正半周控制電平產(chǎn)生電路15-2的正電源端即為輸入信號(hào)控制電路15的正電源端；正半周控制電平產(chǎn)生電路15-2的電流輸出端與負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路15-3的電流輸入端相連。負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路15-3的負(fù)電源端即為輸入信號(hào)控制電路15的負(fù)電源端。
見(jiàn)圖3，由圖2給出的限幅電路15-1由隔直電容、正半周限幅元件及負(fù)半周限幅元件組成。隔直電容的一端即為限幅電路15-1輸入端；隔直電容的另一端、正半周限幅元件的正向輸入端及負(fù)半周限幅元件的負(fù)向輸入端連接在一起；正半周限幅元件的正向輸出端即為限幅電路15-1的正向輸出端；負(fù)半周限幅元件的負(fù)向輸出端即為限幅電路15-1的負(fù)向輸出端。正半周控制電平產(chǎn)生電路15-2由正半周濾波電容及正電源分壓電路組成；正電源分壓電路設(shè)有正電源端、正半周控制電平輸出端及電流輸出端；正半周濾波電容的一端與正電源分壓電路的正半周控制電平輸出端連接在一起，它們的公共接點(diǎn)即為正半周控制電平產(chǎn)生電路15-2的正向控制端；正半周濾波電容的另一端接地；正電源分壓電路的正電源端即為正半周控制電平產(chǎn)生電路15-2的正電源端，正電源分壓電路的電流輸出端即為正半周控制電平產(chǎn)生電路15-2的電流輸出端。負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路15-3由負(fù)半周濾波電容及負(fù)電源分壓電路組成；負(fù)電源分壓電路設(shè)有負(fù)電源端、負(fù)半周控制電平輸出端及電流輸入端；負(fù)半周濾波電容的一端與負(fù)電源分壓電路的負(fù)半周控制電平輸出端連接在一起，它們的公共接點(diǎn)即為負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路15-3的負(fù)向控制端；負(fù)半周濾波電容的另一端接地；負(fù)電源分壓電路的負(fù)電源端即為負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路15-3的負(fù)電源端，負(fù)電源分壓電路的電流輸入端即為負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路15-3的電流輸入端。
上述正半周控制電平產(chǎn)生電路15-2的正電源分壓電路由2至5個(gè)降壓元件串聯(lián)組成，其第一降壓元件的另一端即為正電源分壓電路的正電源端，其最后一個(gè)降壓元件的另一端即為正電源分壓電路的電流輸出端；其各降壓元件之間有1至4個(gè)公共接點(diǎn)，該1至4個(gè)公共接點(diǎn)中的一個(gè)公共接點(diǎn)即為正電源分壓電路的正半周控制電平輸出端。負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路15-3的負(fù)電源分壓電路由2至5個(gè)降壓元件串聯(lián)組成，其第一降壓元件的另一端即為負(fù)電源分壓電路的電流輸入端，其最后一個(gè)降壓元件的另一端即為負(fù)電源分壓電路的負(fù)電源端；其各降壓元件之間有1至4個(gè)公共接點(diǎn)，該1至4個(gè)公共接點(diǎn)中的一個(gè)公共接點(diǎn)即為負(fù)電源分壓電路的負(fù)半周控制電平輸出端。
見(jiàn)圖4，由圖2給出的輸入信號(hào)控制電路15還具有串聯(lián)在正半周控制電平產(chǎn)生電路15-2的電流輸出端與負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路15-3的電流輸入端之間的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路15-4，亦即正半周控制電平產(chǎn)生電路15-2的電流輸出端串聯(lián)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路15-4后由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路15-4與負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路15-3的電流輸入端相連。
見(jiàn)圖5，由圖4給出的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路15-4由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、正向轉(zhuǎn)換電阻及負(fù)向轉(zhuǎn)換電阻組成。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為機(jī)械式開(kāi)關(guān)。機(jī)械式開(kāi)關(guān)的動(dòng)靜觸點(diǎn)中的一端與正向轉(zhuǎn)換電阻的一端相連，正向轉(zhuǎn)換電阻的另一端接地，機(jī)械式開(kāi)關(guān)的動(dòng)靜觸點(diǎn)中的另一端與負(fù)向轉(zhuǎn)換電阻的一端相連，負(fù)向轉(zhuǎn)換電阻的另一端接地。
見(jiàn)圖6，由圖3給出的限幅電路15-1還具有交流偏置電阻R7，交流偏置電阻R7的一端與隔直電容C2和正半周限幅元件的公共接點(diǎn)相連，交流偏置電阻R7的另一端接地。正半周限幅元件為正半周限幅二極管VD6，該二極管VD6的陽(yáng)極即為正半周限幅元件的輸入端，該二極管VD6的陰極即為正半周限幅元件的輸出端。負(fù)半周限幅元件為負(fù)半周限幅二極管VD5，該二極管VD5的陰極即為負(fù)半周限幅元件的輸入端，該二極管VD5的陽(yáng)極即為負(fù)半周限幅元件的輸出端。
見(jiàn)圖6，由圖3給出的正半周控制電平產(chǎn)生電路15-2的正電源分壓電路的降壓元件有3個(gè)，它們是第一降壓元件為穩(wěn)壓管VD2，第二降壓元件為電阻R33，第三降壓元件為電阻R31；第二降壓元件R33和第三降壓元件R31的公共接點(diǎn)即為正電源分壓電路的正半周控制電平輸出端。負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路15-3的負(fù)電源分壓電路的降壓元件有3個(gè)，它們是第一降壓元件為電阻R30，第二降壓元件為電阻R32，第三降壓元件為穩(wěn)壓管VD1；第一降壓元件R30和第二降壓元件R32的公共接點(diǎn)即為負(fù)電源分壓電路的負(fù)半周控制電平輸出端。
本實(shí)施例的具體電路結(jié)構(gòu)由圖6的電原理圖給出。圖中左聲道功率放大電路1和右聲道功率放大電路2的具體電路結(jié)構(gòu)相同。其中電壓放大電路的標(biāo)號(hào)是11，電流放大電路的標(biāo)號(hào)是12，輸出匹配電路的標(biāo)號(hào)是13，環(huán)路負(fù)反饋電路的標(biāo)號(hào)是14，輸入信號(hào)控制電路的標(biāo)號(hào)是15；輸入信號(hào)控制電路15的限幅電路的標(biāo)號(hào)是15-1，其正半周控制電平產(chǎn)生電路的標(biāo)號(hào)是15-2，其負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路的標(biāo)號(hào)是15-3，其轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路的標(biāo)號(hào)是15-4。整個(gè)電路的具體工作過(guò)程分析如下電壓放大電路11中有兩級(jí)放大電路，三極管V1是第一級(jí)電壓放大管，三極管V2及V3組成第二級(jí)電壓放大，三極管V4是V2的基極偏置調(diào)整管。對(duì)靜態(tài)而言，+38V電源電壓經(jīng)變阻器VR1、電阻R13及二極管VD4降壓后，一路經(jīng)電阻R12及R11給三極管V4提供偏置電壓，一路經(jīng)電阻R5(分出一支路電阻R6串聯(lián)二極管VD3接地)、電阻R4、R2及R3給三極管V1提供基極偏置。+38V電源電壓經(jīng)電阻R8加到三極管V4發(fā)射極，且+38V電源電壓經(jīng)R9加到V2的發(fā)射極和V3的集電極提供偏置電壓。由于C18容量較大、可近似接地，故電阻R27給三極管V1提供發(fā)射極自身偏壓。三極管V4集電極的輸出為三極管V1的集電極提供偏置，同時(shí)又提供V2基極偏置。電阻R10給三極管V2集電極和三極管V3基極提供偏置，V3發(fā)射極通過(guò)后級(jí)電路提供偏置電壓。對(duì)交流而言，前級(jí)來(lái)的音頻信號(hào)經(jīng)電解電容C1耦合后，再經(jīng)電阻R2、R3及電容C4組成的低通加到三極管V1的基極。C3是交流負(fù)反饋電容。電阻R27、電容C18及C19組成自身負(fù)反饋電路。信號(hào)從三極管V1的集電極輸出直耦合至三極管V2的基極，經(jīng)第二極電壓放大后由三極管V3發(fā)射極輸出至電流放大電路12。電容C8是級(jí)間交流負(fù)反饋電容，電容C7是平級(jí)交流負(fù)反饋電容。
電流放大電路12基本由作為功放管的三極管V6和V7組成一組達(dá)林頓管、由作為功放管的三極管V8和V9組成另一組達(dá)林頓管、由三極管V5擔(dān)當(dāng)輸出電流調(diào)整管而構(gòu)成。從靜態(tài)來(lái)說(shuō)，電阻R15、R16、R17和變阻器VR2給三極管V5提供偏置，通過(guò)對(duì)變阻器VR2的調(diào)整可以改變?nèi)龢O管V5的工作點(diǎn)，從而改變后極的基極輸入電流，達(dá)到調(diào)整輸出電流的目的。電阻R21是三極管V6、V7、V8及V9的偏置電阻。+36伏的電源電壓+VCC1加到三極管V6及V7的集電極提供集電極電壓；-36伏的電源電壓-VCC1加到三極管V8及V9的集電極提供集電極電壓；-28V的電源電壓經(jīng)電阻R20及R19加到三極管V5的發(fā)射極和V8的基極。從交流來(lái)說(shuō)，經(jīng)三極管V3射極輸出的信號(hào)由達(dá)林頓管進(jìn)行電流放大輸出，由受控開(kāi)關(guān)K2控制送給后級(jí)。電容C10及C13均是高頻旁路電容，電容C11是信號(hào)下半周自舉電容、擴(kuò)展動(dòng)態(tài)。
輸出匹配電路由電容C14、C15、電阻R22、R23及電感L1組成。它們與外接的揚(yáng)聲器組成一個(gè)純電阻網(wǎng)絡(luò)，使負(fù)載不是電感性。這樣即可保護(hù)電流放大電路12中的功放管，同時(shí)也有防振作用。電流放大電路12的輸出信號(hào)經(jīng)該部分電路驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。
環(huán)路負(fù)反饋電路有利于輸出信號(hào)失真度的減小。電流放大電路12的輸出信號(hào)經(jīng)由電阻R26、R24、電容C17及電阻R25組成的反饋網(wǎng)絡(luò)加到三極管V1的發(fā)射極。所以，電阻R27、電容C18及C19所組成的電路既作為第一級(jí)電壓放大的射極偏置電路和該級(jí)本身的負(fù)反饋電路，同時(shí)又是環(huán)路負(fù)反饋的一部分，其反饋系數(shù)F的倒數(shù)決定整個(gè)電路的增益。
輸入信號(hào)控制電路15是本實(shí)用新型的核心部分，該電路由限幅電路15-1、正半周控制電平產(chǎn)生電路15-2、負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路15-3及轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路15-4組成。正半周控制電平產(chǎn)生電路15-2中的電解電容C21為正半周濾波電容；負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路15-3中的電解電容C2`為負(fù)半周濾波電容；轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路15-4中的開(kāi)關(guān)K1為機(jī)械式開(kāi)關(guān)，電阻R29為正向轉(zhuǎn)換電阻，電阻R28為負(fù)向轉(zhuǎn)換電阻。加至三極管V1基極的輸入信號(hào)同時(shí)經(jīng)隔直電容C2耦合加至二極管VD6的陽(yáng)極及二極管VD5的陰極；二極管VD6的陰極與正半周控制電平產(chǎn)生電路15-2的正向控制端相連，正半周控制電平產(chǎn)生電路15-2所產(chǎn)生的控制電平對(duì)加至三極管V1基極的輸入信號(hào)的正半周進(jìn)行限幅；二極管VD5的陽(yáng)極與正半周控制電平產(chǎn)生電路15-3的負(fù)向控制端相連，負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路15-3所產(chǎn)生的控制電平對(duì)加至三極管V1基極的輸入信號(hào)的負(fù)半周進(jìn)行限幅。電路中對(duì)正、負(fù)半周控制電平的數(shù)值有影響的元件的參數(shù)由圖6給出。通過(guò)對(duì)有關(guān)元件參數(shù)的選擇，可使本實(shí)施例的裝置在機(jī)械式開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的狀況下，無(wú)論輸入的音頻信號(hào)如何變化，二極管VD6及VD5均不會(huì)導(dǎo)通，此時(shí)本裝置與普通的功率放大裝置的功能基本相同，不可避免的當(dāng)音頻輸入信號(hào)幅度較大時(shí)、即輸出平頂失真波形的功率信號(hào)。然而，對(duì)有關(guān)元件參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的精確選擇，則可使本實(shí)施例的裝置在機(jī)械式開(kāi)關(guān)接通的狀況下，在輸出電壓的波形即將出現(xiàn)平頂失真直至出現(xiàn)平頂失真時(shí)，使二極管VD6及VD5從開(kāi)始導(dǎo)通至完全導(dǎo)通，而使輸入信號(hào)先發(fā)生圓角鈍化、并限制輸入信號(hào)的幅度；這樣，就使輸出信號(hào)的波形由原來(lái)肩部較陡的平頂失真波形變?yōu)閳A頂波形或肩部為圓角的圓角平頂波形。這種波形功率信號(hào)輸至揚(yáng)聲器時(shí)，則使揚(yáng)聲器發(fā)出聲音的失真度較小，特別在欣賞大動(dòng)態(tài)音樂(lè)信號(hào)時(shí)，使人感到聲音很舒服，從而使功率放大器的質(zhì)量得到提高。具體的數(shù)值計(jì)算如下(1)機(jī)械式開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。
無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，可計(jì)算出圖6中負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路15-3的電流輸入端A點(diǎn)、負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路15-3的負(fù)向控制端也即限幅電路15-1的負(fù)半周限幅元件的負(fù)向輸出端二極管VD5的陽(yáng)極B點(diǎn)、正半周控制電平產(chǎn)生電路15-2的電流輸出端a點(diǎn)及正半周控制電平產(chǎn)生電路15-2的正向控制端也即限幅電路15-1的正半周限幅元件的正向輸出端二極管VD6的陰極b點(diǎn)的電位。
A點(diǎn)電位VA＝[(-VCC1+10)×R28]÷(R28+R30+R32)＝[(-36+10)×1.8]÷(1.8+1.5+18)＝-2.2VB點(diǎn)電位VB＝[(-VCC1+10)×(R28+R30)]÷(R28+R30+R32)＝[(-36+10)×(1.8+1.5)]÷(1.8+1.5+18)＝-4.0Va點(diǎn)電位Va＝[(VCC1-10)×R29]÷(R29+R31+R33)＝2.2V
b點(diǎn)電位Vb＝[(VCC1-10)×(R29+R31)]÷(R29+R31+R33)＝4.0V在音量調(diào)節(jié)電位器的輸入端加上頻率為1KHZ、幅度為500mV的正弦波信號(hào)，調(diào)高音量調(diào)節(jié)電位器，測(cè)得本實(shí)施例的功率放大裝置在輸出功率信號(hào)的幅度約23V時(shí)產(chǎn)生如圖9中的實(shí)線(xiàn)所示的平頂失真波形，此時(shí)正、負(fù)電源電壓±VCC1的絕對(duì)值降為31V左右，再計(jì)算各點(diǎn)的電位得到如下結(jié)果。
VA＝-1.8VVB＝-3.3VVa＝1.8VVb＝3.3V此時(shí)，可以計(jì)算出限幅電路15-1的正半周限幅元件的正向輸入端二極管VD6的陽(yáng)極和負(fù)半周限幅元件的負(fù)向輸入端二極管VD5的陰極C點(diǎn)的交流電位(峰-峰絕對(duì)值)Vc=(23÷Av)×2]]>其中，Av為環(huán)路放大倍數(shù)。
Av＝(R27+R26∥R24)÷R27＝15倍(C17忽略為開(kāi)路)，代入上式得到Vc＝2.3V由此可知，VB和Vb的絕對(duì)值都比Vc高，二極管VD6及VD5均不會(huì)導(dǎo)通，所以，機(jī)械式開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)輸入信號(hào)控制電路15對(duì)音頻輸入信號(hào)不產(chǎn)生作用。
(2)機(jī)械式開(kāi)關(guān)閉合。
無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，可計(jì)算出圖6中A點(diǎn)、B點(diǎn)、a點(diǎn)及b點(diǎn)的電位。
因正半周控制電平產(chǎn)生電路15-2與負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路15-3電路結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性，故VA＝Va＝0VVB＝[(-VCC1+10)×R30]÷(R30+R32)＝-2VVb＝-VB＝2V同樣，在音量調(diào)節(jié)電位器的輸入端加上頻率為1KHZ、幅度為500mV的正弦波信號(hào)，調(diào)高音量調(diào)節(jié)電位器，使本實(shí)施例的功率放大裝置在輸出功率信號(hào)的幅度約23V時(shí)，正、負(fù)電源電壓±VCC1的絕對(duì)值降為31V左右，再計(jì)算各點(diǎn)的電位得到如下結(jié)果。
VA＝Va＝0VVB＝[(-VCC1’+10)×R30]÷(R30+R32)＝-1.6VVb＝-VB＝1.6V而Vc的數(shù)值與機(jī)械式開(kāi)關(guān)斷開(kāi)狀態(tài)下的數(shù)值相等Vc＝2.3V滿(mǎn)足Vc-Vb＝0.7V見(jiàn)圖10，此時(shí)，正好使加在二極管VD6上的電位差達(dá)到其正向?qū)妷?.7V，其實(shí)，在b點(diǎn)及B點(diǎn)的電位絕對(duì)值降至1.9V時(shí)，二極管VD6和VD5即達(dá)到了起始閾值電平0.4V，就開(kāi)始了如圖8所示形狀的正向伏安特性的非線(xiàn)性部分，使音頻輸入波形開(kāi)始發(fā)生圓角鈍化直至音頻輸入信號(hào)被限幅。圖10所示的本裝置音頻信號(hào)輸入端的波形是圓角平頂波形，而此時(shí)在本裝置的功率信號(hào)輸出端輸出如圖9的虛線(xiàn)所示形狀的、將音頻信號(hào)輸入端的波形進(jìn)行了放大的圓角平頂形波形。圖9中字母G表示箭頭標(biāo)出處的局部放大圖。
實(shí)施例2、見(jiàn)圖1至圖5及圖7至圖10，其余與實(shí)施例1相同，不同在于，見(jiàn)圖7，輸入信號(hào)控制電路15的限幅電路15-1的正半周限幅元件為正半周限幅三極管V11，該三極管V11為NPN管，其基極與集電極連接在一起，該三極管V11的集電極即為正半周限幅元件的輸入端，該三極管V11的發(fā)射極即為正半周限幅元件的輸出端，要導(dǎo)通該三極管V11必須有0.4～0.7V的電位差。負(fù)半周限幅元件為負(fù)半周限幅三極管V12，該三極管V12為PNP管，其基極與集電極連接在一起，該三極管V12的集電極即為負(fù)半周限幅元件的輸入端，該三極管V12的發(fā)射極即為負(fù)半周限幅元件的輸出端，導(dǎo)通該三極管V12也必須有0.4～0.7V的電位差。
仍見(jiàn)圖7，輸入信號(hào)控制電路15的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路15-4的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為電子開(kāi)關(guān)。電子開(kāi)關(guān)設(shè)有輸入端、輸出端及控制端。電子開(kāi)關(guān)的輸入端與正向轉(zhuǎn)換電阻的一端相連，正向轉(zhuǎn)換電阻的另一端接地；電子開(kāi)關(guān)的輸出端與負(fù)向轉(zhuǎn)換電阻的一端相連，負(fù)向轉(zhuǎn)換電阻的另一端接地；電子開(kāi)關(guān)的控制端是可與功率放大機(jī)的中央處理器的控制信號(hào)輸出端相連的一端。
權(quán)利要求1.一種功率放大機(jī)的功率放大裝置，具有左聲道功率放大電路(1)及與左聲道功率放大電路(1)的結(jié)構(gòu)基本相同的右聲道功率放大電路(2)，左聲道功率放大電路(1)和右聲道功率放大電路(2)相互獨(dú)立設(shè)置在同一塊電路板上或不同的電路板上；左聲道功率放大電路(1)和右聲道功率放大電路(2)均具有電壓放大電路(11)、電流放大電路(12)、輸出匹配電路(13)及環(huán)路負(fù)反饋電路(14)；左聲道功率放大電路(1)和右聲道功率放大電路(2)均設(shè)有正電源端、負(fù)電源端、音頻信號(hào)輸入端及功率信號(hào)輸出端；電壓放大電路(11)設(shè)有電源端、反饋端、輸入端及輸出端，電流放大電路(12)設(shè)有正電源端、負(fù)電源端、輸入端及輸出端，輸出匹配電路(13)及環(huán)路負(fù)反饋電路(14)均設(shè)有輸入端及輸出端；左聲道功率放大電路(1)和右聲道功率放大電路(2)的正電源端與各自的電壓放大電路(11)的電源端及電流放大電路(12)的正電源端相連，左聲道功率放大電路(1)和右聲道功率放大電路(2)的負(fù)電源端與各自的電流放大電路(12)的負(fù)電源端相連，左聲道功率放大電路(1)和右聲道功率放大電路(2)的音頻信號(hào)輸入端與各自的電壓放大電路(11)的輸入端相連、且該音頻信號(hào)輸入端是可與前級(jí)的相應(yīng)聲道的音量調(diào)節(jié)電位器的輸出端相連的端口，左聲道功率放大電路(1)和右聲道功率放大電路(2)的功率信號(hào)輸出端是可與后級(jí)的相應(yīng)聲道的揚(yáng)聲器相連的端口；電壓放大電路(11)的輸出端接電流放大電路(12)的輸入端，電流放大電路(12)的輸出端接輸出匹配電路(13)的輸入端及環(huán)路負(fù)反饋電路(14)的輸入端，環(huán)路負(fù)反饋電路(14)的輸出端接電壓放大電路(11)的反饋端；輸出匹配電路(13)的輸出端即為相應(yīng)的左聲道功率放大電路(1)和右聲道功率放大電路(2)的功率信號(hào)輸出端；其特征在于，左聲道功率放大電路(1)和右聲道功率放大電路(2)還均具有輸入信號(hào)控制電路(15)；輸入信號(hào)控制電路(15)設(shè)有正電源端、負(fù)電源端及輸入端；電壓放大電路(11)還設(shè)有輸入信號(hào)限值端；左聲道功率放大電路(1)和右聲道功率放大電路(2)的正電源端與各自的輸入信號(hào)控制電路(15)的正電源端相連，左聲道功率放大電路(1)和右聲道功率放大電路(2)的負(fù)電源端與各自的輸入信號(hào)控制電路(15)的負(fù)電源端相連，電壓放大電路(11)的輸入信號(hào)限值端與輸入信號(hào)控制電路(15)的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大機(jī)的功率放大裝置，其特征在于，輸入信號(hào)控制電路(15)具有限幅電路(15-1)、正半周控制電平產(chǎn)生電路(15-2)及負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路(15-3)；限幅電路(15-1)設(shè)有輸入端、正向輸出端及負(fù)向輸出端，正半周控制電平產(chǎn)生電路(15-2)設(shè)有正電源端、正向控制端及電流輸出端，負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路(15-3)設(shè)有負(fù)電源端、負(fù)向控制端及電流輸入端；限幅電路(15-1)的輸入端即為輸入信號(hào)控制電路(15)的輸入端，限幅電路(15-1)的正向輸出端與正半周控制電平產(chǎn)生電路(15-2)的正向控制端相連，限幅電路(15-1)的負(fù)向輸出端與負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路(15-3)的負(fù)向控制端相連；正半周控制電平產(chǎn)生電路(15-2)的正電源端即為輸入信號(hào)控制電路(15)的正電源端，正半周控制電平產(chǎn)生電路(15-2)的電流輸出端與負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路(15-3)的電流輸入端相連；負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路(15-3)的負(fù)電源端即為輸入信號(hào)控制電路(15)的負(fù)電源端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率放大機(jī)的功率放大裝置，其特征在于，限幅電路(15-1)由隔直電容、正半周限幅元件及負(fù)半周限幅元件組成，隔直電容的一端即為限幅電路(15-1)輸入端，隔直電容的另一端、正半周限幅元件的正向輸入端及負(fù)半周限幅元件的負(fù)向輸入端連接在一起，正半周限幅元件的正向輸出端即為限幅電路(15-1)的正向輸出端，負(fù)半周限幅元件的負(fù)向輸出端即為限幅電路(15-1)的負(fù)向輸出端；正半周控制電平產(chǎn)生電路(15-2)由正半周濾波電容及正電源分壓電路組成；正電源分壓電路設(shè)有正電源端、正半周控制電平輸出端及電流輸出端；正半周濾波電容的一端與正電源分壓電路的正半周控制電平輸出端連接在一起，它們的公共接點(diǎn)即為正半周控制電平產(chǎn)生電路(15-2)的正向控制端，正半周濾波電容的另一端接地；正電源分壓電路的正電源端即為正半周控制電平產(chǎn)生電路(15-2)的正電源端，正電源分壓電路的電流輸出端即為正半周控制電平產(chǎn)生電路(15-2)的電流輸出端；負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路(15-3)由負(fù)半周濾波電容及負(fù)電源分壓電路組成；負(fù)電源分壓電路設(shè)有負(fù)電源端、負(fù)半周控制電平輸出端及電流輸入端；負(fù)半周濾波電容的一端與負(fù)電源分壓電路的負(fù)半周控制電平輸出端連接在一起，它們的公共接點(diǎn)即為負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路(15-3)的負(fù)向控制端，負(fù)半周濾波電容的另一端接地；負(fù)電源分壓電路的負(fù)電源端即為負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路(15-3)的負(fù)電源端，負(fù)電源分壓電路的電流輸入端即為負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路(15-3)的電流輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率放大機(jī)的功率放大裝置，其特征在于，限幅電路(15-1)還具有交流偏置電阻，交流偏置電阻的一端與隔直電容和正半周限幅元件的公共接點(diǎn)相連，交流偏置電阻的另一端接地；正半周限幅元件為正半周限幅二極管，該二極管的陽(yáng)極即為正半周限幅元件的輸入端，該二極管的陰極即為正半周限幅元件的輸出端；負(fù)半周限幅元件為負(fù)半周限幅二極管，該二極管的陰極即為負(fù)半周限幅元件的輸入端，該二極管的陽(yáng)極即為負(fù)半周限幅元件的輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率放大機(jī)的功率放大裝置，其特片在于，限幅電路(15-1)還具有交流偏置電阻，交流偏置電阻的一端與隔直電容和正半周限幅元件的公共接點(diǎn)相連，交流偏置電阻的另一端接地；正半周限幅元件為正半周限幅三極管，該三極管為NPN管，其基極與集電極連接在一起，該三極管的集電極即為正半周限幅元件的輸入端，該三極管的發(fā)射極即為正半周限幅元件的輸出端；負(fù)半周限幅元件為負(fù)半周限幅三極管，該三極管為PNP管，其基極與集電極連接在一起，該三極管的集電極即為負(fù)半周限幅元件的輸入端，該三極管的發(fā)射極即為負(fù)半周限幅元件的輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率放大機(jī)的功率放大裝置，其特征在于，正半周控制電平產(chǎn)生電路(15-2)的正電源分壓電路由2至5個(gè)降壓元件串聯(lián)組成，其第一降壓元件的另一端即為正電源分壓電路的正電源端，其最后一個(gè)降壓元件的另一端即為正電源分壓電路的電流輸出端，其各降壓元件之間有1至4個(gè)公共接點(diǎn)，該1至4個(gè)公共接點(diǎn)中的一個(gè)公共接點(diǎn)即為正電源分壓電路的正半周控制電平輸出端；負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路(15-3)的負(fù)電源分壓電路由2至5個(gè)降壓元件串聯(lián)組成，其第一降壓元件的另一端即為負(fù)電源分壓電路的電流輸入端，其最后一個(gè)降壓元件的另一端即為負(fù)電源分壓電路的負(fù)電源端，其各降壓元件之間有1至4個(gè)公共接點(diǎn)，該1至4個(gè)公共接點(diǎn)中的一個(gè)公共接點(diǎn)即為負(fù)電源分壓電路的負(fù)半周控制電平輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率放大機(jī)的功率放大裝置，其特征在于，正半周控制電平產(chǎn)生電路(15-2)的正電源分壓電路的降壓元件有3個(gè)，第一降壓元件為穩(wěn)壓管，第二降壓元件及第三降壓元件均為電阻，第二降壓元件和第三降壓元件的公共接點(diǎn)即為正電源分壓電路的正半周控制電平輸出端；負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路(15-3)的負(fù)電源分壓電路的降壓元件有3個(gè)，第一降壓元件及第二降壓元件均為電阻，第三降壓元件為穩(wěn)壓管，第一降壓元件和第二降壓元件的公共接點(diǎn)即為負(fù)電源分壓電路的負(fù)半周控制電平輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7之一所述的功率放大機(jī)的功率放大裝置，其特征在于，輸入信號(hào)控制電路(15)還具有串聯(lián)在正半周控制電平產(chǎn)生電路(15-2)的電流輸出端與負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路(15-3)的電流輸入端之間的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路(15-4)，亦即正半周控制電平產(chǎn)生電路(15-2)的電流輸出端串聯(lián)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路(15-4)后由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路(15-4)與負(fù)半周控制電平產(chǎn)生電路(15-3)的電流輸入端相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率放大機(jī)的功率放大裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路(15-4)由機(jī)械式開(kāi)關(guān)、正向轉(zhuǎn)換電阻及負(fù)向轉(zhuǎn)換電阻組成；機(jī)械式開(kāi)關(guān)的動(dòng)靜觸點(diǎn)中的一端與正向轉(zhuǎn)換電阻的一端相連，正向轉(zhuǎn)換電阻的另一端接地，機(jī)械式開(kāi)關(guān)的動(dòng)靜觸點(diǎn)中的另一端與負(fù)向轉(zhuǎn)換電阻的一端相連，負(fù)向轉(zhuǎn)換電阻的另一端接地。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率放大機(jī)的功率放大裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路(15-4)由電子開(kāi)關(guān)、正向轉(zhuǎn)換電阻及負(fù)向轉(zhuǎn)換電阻組成；電子開(kāi)關(guān)設(shè)有輸入端、輸出端及控制端；電子開(kāi)關(guān)的輸入端與正向轉(zhuǎn)換電阻的一端相連，正向轉(zhuǎn)換電阻的另一端接地；電子開(kāi)關(guān)的輸出端與負(fù)向轉(zhuǎn)換電阻的一端相連，負(fù)向轉(zhuǎn)換電阻的另一端接地；電子開(kāi)關(guān)的控制端是可與功率放大機(jī)的中央處理器的控制信號(hào)輸出端相連的一端。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種功率放大機(jī)的功率放大裝置部件。在已有功率放大裝置的正負(fù)電源端與功率放大裝置的前級(jí)輸入端之間設(shè)置輸入信號(hào)控制電路,當(dāng)正負(fù)電源電壓隨著輸出電壓幅度的加大而絕對(duì)值降低至輸出電壓即將出現(xiàn)平頂失真的數(shù)值時(shí),輸入信號(hào)控制電路使加在功率放大裝置的前級(jí)輸入端的輸入信號(hào)的一部分流向輸入信號(hào)控制電路,使輸出的信號(hào)波形由肩部較徒的平頂失真波形變?yōu)閳A角波形,從而使失真減少。
文檔編號(hào)H03F3/20GK2365818SQ99227108
公開(kāi)日2000年2月23日 申請(qǐng)日期1999年1月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月14日
發(fā)明者沈益鵬, 史年順 申請(qǐng)人:江蘇新科電子集團(tuán)公司