带电位交直流耦合放大器.pdf

本发明属于一种放大器电路。
    一个非线性放大器，在对信号进行放大时除了会产生畸变，还会在对多个不同频率的信号同时进行放大时，因差频作用而产生新的信号。在音频放大器中，由于信号频率的广频性，如果放大器单级本身的线性不佳，则将产生新的频率成份，人耳的听觉对信号的幅度不甚敏感，但对新产生的频率却极其敏感，这种放大器对信号放大后其保真度就不高。

    在传统的晶体管功率放大器中，由于追求高水平地静态失真指标，单级的电压增益均较大，失真率也较大，靠输出至输入端的大环路负反馈来降低其失真度，但因为信号在流程中已由于单级的较大非线性而产生了新的频率成份，这种信号在后一级放大器同样被放大，它不可能依靠大环路负反馈去掉。此外，音频功率放大器输出端一般为一电与声双向换能器件（喇叭），由于反射声、谐振、阻尼等等产生的反电势也将通过大环路负反馈加在输入端，新产生的频率将更多，相位亦极其复杂，不可能在全频带内均构成负反馈，从而实际馈送给喇叭的信号产生多种畸变，这就是大反馈功率放大器听感不好的主要原因。

    本发明的目的是通过单级的极低失真（≤0.1%）和运用前后级的失真抵消法来取得极低的开环失真，从而使由放大器的非线性产生的新的频率成份降至最少，并且由于取消了大环路负反馈，把换能器反电势及电声转换所产生的不良反馈去掉，实现高保真的目的。

    本发明由差分电压放大级1、耦合电路2、共射共基电压放大级3、偏置电路4、驱动级5、输出级6和恒温块7组成，其方框图见图1。下面结合图2电原理图进行说明。

    差分电压放大级1是由对管Q₁、Q₂及其外围元件组成的常规差分放大电路。

    由电容器C₁和稳压管Q₁₁所组成的耦合电路2是本发明的特征之一，它是一个带电位的交直流耦合电路，电容器C₁和稳压管Q₁₀并联后其一端接至晶体管Q₁的集电极，另一端接到下一级放大器的输入端，即晶体管Q₃的基极，稳压二极管Q₁₀用于传递直流及低频信号，电容器C₁则用于传递较高频率的信号，建立带电位的交直流耦合电路，使放大器的工作点建立在最佳的工作点，以减少放大器的失真。

    由晶体管Q₄、Q₅及外围元件组成的共射共基电压放大级3具有频响宽、失真低的特点，该级的电压增益约为18db。放大后的信号加到驱动级Q₇及Q₈的基极，驱动级5的工作点由偏置电路4的晶体管Q₆和电容器C₅所偏置，驱动级5的晶体管Q₇、Q₈的发射极输出至输出级6，该级由晶体管Q₉、Q₁₀及电阻R₁₅、R₁₆组成。

    本发明的另一特征是将除输出级以外的晶体管Q₁-Q₈放在恒温块7内，因为晶体管对温度很敏感，将这些晶体管置于恒温块中，使晶体管的工作点不受温度影响。恒温块7是一导热较好的金属块，内置一温度敏感开关K，如双金属开关或温敏半导体可控硅开关或电子式温度调节器均可，还有一个电加热器HR。当环境温度低于设定温度时，温度开关K接通电加热器HR，加热至设定温度时温敏开关K断开，自此周而复始，使恒温块7保持一定的温度范围，其温度范围随选择温敏开关的品种不同而不同，最高可不小于0.1℃，最大允许为5℃左右。

    在本发明电路中，如改变电源供电电压、放大级数和调整相关元件参数，则可改变最大输出功率。

    本发明的优点是由于采用了极低失真的单级放大器，使得非信号频率成份降至最低，同时去掉了传统电路的大环路反馈，从而排除了电声转换中所造成的反馈，从而使放大器整体指标达到了高保真的目的，这种电路特别适用于高保真的音响设备中。

    附图说明：

    图1是本发明的方框图;

    图2是本发明的电原理图;

    图3是本发明中的恒温块示意图;

    实施例：

    实施例的电原理图见图2，其元器件型号或参数如下：

    晶体管Q₁、Q₂、Q₇5551

    晶体管Q₃3DJ6

    晶体管Q₄、Q₅、Q₈5401

    晶体管Q₅9013

    晶体管Q₉、Q₁₀15024、15025

    稳压管Q₁₁2CW54

    电阻器R₁、R₇10K

    电阻器R₂、R₃20K

    电阻器R₄、R₅2K

    电阻器R₆、R₁₂、R₁₃、R₁₄1K

    电阻器R₈39K

    电阻器R₉75K

    电阻器R₁₀100Ω

    电阻器R₁₁5K

    电阻器R₁₅、R₁₆1Ω

    电容器C₁、C₂1μF/100V

    电容器C₃2000PF

    电容器C₄10μF/100V

    电容器C₅0.01μF

    温敏开关K    TDA-8002（余姚温度仪表厂生产）

    电加热器HR    P25烙铁芯

    恒温金属块材料：高×宽×长＝10×30×100铝板

    本实施例的性能指标：

    1、频率响应：5-500000H_Z

    2、失真度：≤0.15%

    3、正弦输出功率：100W（±42V供电，负载6Ω时）

    4、环境温度：-20℃-50℃