專利名稱：電流音頻功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及音頻功率放大器。
現(xiàn)有技術(shù)的音頻功率放大器，采用電壓負(fù)反饋方式來進(jìn)行音頻功率放大存在如下缺陷①．功放輸出端電壓Vo能通過電壓負(fù)反饋使其穩(wěn)定，不受揚(yáng)聲器阻抗Z的影響。但音頻功放的輸出功率Po和輸出電流Io會(huì)受揚(yáng)聲器阻抗Z的影響，且成反比例關(guān)系。
在低頻段和高頻段，隨著揚(yáng)聲器阻抗Z的增大，當(dāng)功放輸出端電壓Vo不變時(shí)，揚(yáng)聲器音圈中流過的電流Io定會(huì)減小，使音圈在揚(yáng)聲器磁場(chǎng)中所受的電磁振蕩力(F=BIL)降低，音圈和紙盆是組合在一起的，紙盆壓迫空氣振蕩的能力也就減弱，從而引起聲波聲壓和聲強(qiáng)降低，高低頻信號(hào)的響度降低。
我們知道，高低頻信號(hào)本身在傳輸過程中損耗就比較大，如果再用這樣的功率放大器驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器放送出來，必然會(huì)改變?cè)纛l信號(hào)中的頻譜能量分配，使整個(gè)音頻段中各頻率信號(hào)的響度比例發(fā)生改變。同時(shí)，高低頻信號(hào)又對(duì)音色影響很大，決定著音頻信號(hào)的真實(shí)感、空間感和方向定位準(zhǔn)確性。如果無故減弱和改變它們所占的響度比例，就不可能全部真實(shí)地重放出原來的聲音。②．取樣于功放輸出端的負(fù)反饋電壓Vf要受揚(yáng)聲器阻抗Z的影響。由于揚(yáng)聲器阻抗Z是頻率f的函數(shù)，為非線性元件，故負(fù)反饋電壓Vf同揚(yáng)聲器音圈電流Io不是一一對(duì)應(yīng)的線性關(guān)系，會(huì)存在著一定的相位差。當(dāng)揚(yáng)聲器音圈中電流Io變化時(shí)，Vf就不可能及時(shí)跟上Io的變化，準(zhǔn)確調(diào)節(jié)功放電路的輸出電流，及時(shí)控制揚(yáng)聲器音圈(紙盆)所受的電磁振蕩力，從而產(chǎn)生和出現(xiàn)瞬態(tài)失真。另一方面，把超前或滯后于音圈電流Io的負(fù)反饋電壓Vf再送回功放輸入端，又會(huì)對(duì)原輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，帶來更為嚴(yán)重的互調(diào)失真。所以，晶體管電壓負(fù)反饋音頻功率放大器必然會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)互調(diào)失真。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種保真度高的電流音頻功率放大器。
本實(shí)用新型技術(shù)方案如下方案1電流音頻功率放大器，包括兩個(gè)對(duì)稱的放大電路，反饋方式為電流負(fù)反饋，第一個(gè)放大電路為信號(hào)VS的輸入端接電阻R1，電阻R1接放大電路AMP1的反向輸入端，放大電路AMP1的同向輸入端接地，放大電路AMP1的輸出端接揚(yáng)聲器SP1的輸入1端，反饋回路由電阻R1、R2組成，R2一端接放大電路AMP1的反向輸入端，R2的另一端接揚(yáng)聲器SP1的2端；第二個(gè)放大電路為
信號(hào)VS的輸入端接電阻R3，電阻R3接放大電路AMP2的反向輸入端，放大電路AMP2的同向輸入端接地，放大電路AMP2的輸出端接電流取樣電阻R5后再接揚(yáng)聲器SP1的輸入2端，反饋回路由電阻R3、R4組成，R4一端接放大電路AMP2的反向輸入端，R4的另一端接電流取樣電阻R5。
方案2用兩個(gè)揚(yáng)聲器作負(fù)載，具體連接方式在上述方案1的基礎(chǔ)上有改變?cè)诜糯箅娐稟MP2的輸出端和電流取樣電阻R5之間串聯(lián)第二個(gè)揚(yáng)聲器SP2，電阻R4接揚(yáng)聲器SP2的3端。
電路原理為音頻激勵(lì)信號(hào)通過VS端輸入，正半周AMP1中的NPN管和AMP2中的PNP管導(dǎo)通放大音頻信號(hào)，負(fù)半周AMP1中的PNP管和AMP2中的NPN管導(dǎo)通放大音頻信號(hào)，電壓VC幾乎全部加于負(fù)載揚(yáng)聲器兩端，揚(yáng)聲器上的輸出電壓峰值是OCL結(jié)構(gòu)的2倍，輸出功率峰值提高約4倍，反向放大器AMP1的反饋回路由電阻R1、R2組成，反向放大器AMP2的反饋回路由電阻R3、R4組成，R5是負(fù)載揚(yáng)聲器上的電流取樣電阻，通過R5將負(fù)載揚(yáng)聲器中的電流變化轉(zhuǎn)換成電壓變化，并將這種變化值經(jīng)過電阻R2和R4線性地反饋到AMP1和AMP2的負(fù)輸入端，使功率放大器AMP正負(fù)實(shí)際輸入信號(hào)值幅度發(fā)生改變，從而達(dá)到控制放大器輸出電流的目的，起到電流功率放大的作用。它的電路模型是壓控電流源(VCCS)類型。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于保真度高，它不存在瞬態(tài)互調(diào)失真，能使電源繞組及濾波電容得到全程利用，負(fù)載端又有不怕相間短路、對(duì)地短路等優(yōu)點(diǎn)。所以，很適合于應(yīng)用在大功率專業(yè)音頻功率放大器中。并且適合與前級(jí)分頻方式的放大電路配套使用。本結(jié)構(gòu)電流負(fù)反饋音頻功放的特點(diǎn)有①．功放電路的負(fù)載端電壓Vo、輸出功率Po會(huì)隨著負(fù)載揚(yáng)聲器阻抗Z的變化而成正比例關(guān)系改變。也就是說電流負(fù)反饋對(duì)阻抗Z隨頻率變化有一定的功率補(bǔ)償作用，它的負(fù)載特性同電壓負(fù)反饋功放剛好相反；②．功放輸出到揚(yáng)聲器負(fù)載的音圈電流Io不再受揚(yáng)聲器阻抗Z的影響，完全由輸入信號(hào)Vs來控制和決定。因此，負(fù)載揚(yáng)聲器兩端短路也不會(huì)給功放電路帶來過流現(xiàn)象，而負(fù)載揚(yáng)聲器兩端開路時(shí)，輸出端電壓Vo的上升又受到電源電壓的限制，也不可能給末級(jí)功率管帶來危害，故大大簡(jiǎn)化了功放保護(hù)電路；③．反饋信號(hào)電壓Vf同揚(yáng)聲器音圈電流Io是線性的比例關(guān)系，不存在相位差，從而在電路結(jié)構(gòu)上避免了出現(xiàn)瞬態(tài)互調(diào)失真。
④．本電路結(jié)構(gòu)能使雙電源繞組及濾波電容得到全程利用，避免了輪換使用兩只大濾波電容時(shí)因容量、容抗等參數(shù)偏差帶來功放低頻自激聲和正負(fù)半周波形畸變失真等現(xiàn)象。
⑤．阻抗Z值變化對(duì)揚(yáng)聲器音圈電流Io的影響幾乎為零。所以，即使阻抗Z是非線性的、時(shí)變的或者是頻率的函數(shù)，對(duì)本結(jié)構(gòu)功放輸出電流Io值的影響都極為微小。
⑥．本電流音頻功率放大器使用高電壓裕度和恒定電流方式來適應(yīng)負(fù)載阻抗和大動(dòng)態(tài)信號(hào)的變化要求，比已有技術(shù)電壓負(fù)反饋功率放大器用大電流裕度和恒定電壓方式來，具有更高的溫度穩(wěn)定性。能使本電流音頻功率放大器自身和電源部分的體積、重量大大減小，制作成本大大降低，在電聲能量轉(zhuǎn)換過程中具有更低的損耗和更高的效率。


圖1電流音頻功率放大器基本線路圖。
圖2電流音頻功率放大器驅(qū)動(dòng)雙負(fù)載線路圖。
圖3電流音頻功率放大器實(shí)施例1線路圖。
實(shí)施例1圖3中，電流音頻功率放大器包括在放大電路AMP1和AMP2的前級(jí)有A、輸入靈敏度調(diào)節(jié)以及負(fù)載阻抗選擇電路包括音頻信號(hào)的輸入接口CP1，音量電位器CPW，DIP開關(guān)SK1是4Ω和8Ω負(fù)載選擇切換開關(guān)，DIP開關(guān)SK2是不同輸入信號(hào)靈敏度VS選擇開關(guān)，電阻R2～R6和運(yùn)放IC1；B、單端不平衡信號(hào)到雙端平衡信號(hào)的變換電路包括運(yùn)放IC2及電阻R7～R11；放大電路AMP1和AMP2為三級(jí)放大電路C、功放的首級(jí)信號(hào)放大包括運(yùn)放塊IC3、IC4，電位器P1、P2，補(bǔ)償電容C2、C3，電阻R12-R17。
D、第二級(jí)電壓放大包括BG1、BG2和BG3、BG4兩組中功率三極管和電阻R18-R25、電位器P3-P6。
E、輸出末級(jí)包括BG5、BG6和BG7、BG8兩組大功率管，電阻R26-R34，電位器P7-P10，揚(yáng)聲器SP。
還有F、電源部分接口為CP2、CP3。
G、電阻R13、R14，R15、R16分別是兩半橋路的負(fù)反饋電阻，R13接IC2的1腳，R13的另一端接IC3的2腳和R14，R14接揚(yáng)聲器SP的2端；R15接IC2的7腳，R15的另一端接IC4的2腳和R16，R16接R34后接揚(yáng)聲器SP的2端；R34是負(fù)載揚(yáng)聲器SP的電流取樣電阻。R13、R15的取值范圍應(yīng)控制在1KΩ-47KΩ，R15、R16的取值范圍應(yīng)控制在1KΩ-10KΩ，R34的取值范圍應(yīng)控制在0.2Ω-0.8Ω。
H、各集成塊型號(hào)為IC1為NE5532，IC2為NE5532，IC3為NE5534，IC4為NE5534工作原理音頻信號(hào)從接口CP1輸入，CPW是音量電位器接口，對(duì)電流音頻功率放大器音量進(jìn)行控制。DIP開關(guān)SK1組成4Ω和8Ω負(fù)載選擇切換，DIP開關(guān)SK2是不同輸入信號(hào)靈敏度VS選擇開關(guān)，它們同電阻R2～R6和運(yùn)放IC1A組成輸入靈敏度調(diào)節(jié)以及負(fù)載阻抗選擇電路。
運(yùn)放IC2及電阻R7～R11組成從單端不平衡信號(hào)到雙端平衡信號(hào)的變換電路，以滿足電流音頻功率放大器的正負(fù)雙信號(hào)輸入要求。
功放的首級(jí)信號(hào)放大用運(yùn)放IC3、IC4來完成，在此之所以選用運(yùn)放，主要是考慮到用高性能運(yùn)放比用分立元器件的對(duì)稱一致性更有保證，適合于工業(yè)化大批量制作生產(chǎn)。電位器P1、P2主要用于調(diào)整功放輸出端零電位，電容C2、C3是補(bǔ)償電容，防止運(yùn)放自激。
第二級(jí)電壓放大由BG1、BG2和BG3、BG4兩組中功率三極管和電阻組成，輸出末級(jí)由BG5、BG6和BG7、BG8兩組大功率管及電阻組成。
電位器P3～P10用來分別調(diào)整8只三極管BG1～BG8的靜態(tài)工作點(diǎn)，免去事前必須對(duì)NPN和PNP型三極管進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)試配對(duì)的麻煩。而且，這種在實(shí)際應(yīng)用電路和環(huán)境溫度中，進(jìn)行配對(duì)調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)，針對(duì)性更強(qiáng)，PNP/NPN管的配對(duì)性能也更有保證。P1～P10電位器的具體調(diào)整方法如下①．在通電之前，開關(guān)SK1、SK2選擇好相對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸入靈敏度Vs和負(fù)載阻抗Zo值。將電位器P1P2的滑動(dòng)觸頭旋至中間位置，P3～P10電位器的滑動(dòng)觸頭旋至圖中A、B點(diǎn)位置；②．調(diào)P1、P2電位器，使負(fù)載SP兩端電壓差V1-V2≤±10mV；③．兩兩輪流調(diào)P3P4、P5P6兩組電位器，使這級(jí)的靜態(tài)電流在10mA左右(測(cè)VP7-P10≈2V)；④．兩兩輪流調(diào)P7P8、P9P10兩組電位器，使這級(jí)的靜態(tài)電流在100mA左右(測(cè)VR30-R33≈20mV)；⑤．重調(diào)P1、P2電位器，使負(fù)載SP兩端電壓差V1-V2≤±10mV。
實(shí)施例1中電路連接關(guān)系CP11腳接CPW的1腳，3腳接CPW的3腳、R1、1C2B的5腳、IC4的3腳；CPW2腳接C1；IC1B5腳接R1、C1，6、7腳相接，并接R2、R3，SK11、2腳接R2、R3，5-8腳接R4-R6，SK21-3腳接R4-R6，5-8腳接IC1A的1腳，IC1A1腳接IC2A的3腳3腳接R7、R98腳接IC2A的4腳、CP2的1腳，2腳接SK1的8腳4腳接IC2A的8腳IC2A1腳接R13，2腳接R7、R8，3腳接IC1A的1腳，4腳接CP2的1腳，8腳接CP2的3腳，IC2B5腳接IC4的3腳，6腳接R10、R117腳接R11、R15IC33腳接CP2的2腳，
7腳接R12、CP2的1腳，R12接P1的動(dòng)端，1、8腳接P1，5、8腳接C2，6腳接P3、P4，4腳接CP2的3腳，2腳接R14，IC42腳接R15、R16，3腳接IC2B的5腳，CP2的2腳，4腳接CP2的3腳，5、8腳接C3，1、8腳接P2，7腳接R17后接P2動(dòng)端，7腳并接CP2的1腳，6腳接P5、P6，BG1基極接R19，R19接P3動(dòng)端，發(fā)射極接P7集電極接R18，R18接P3一端，P3另一端接P4，BG2基極接R20，R20接P4動(dòng)端，發(fā)射極接P8，P8接P7，集電極接R21，R21接P4另一端和BG6集電極和CP3的3腳，BG3、BG4的連接方式和BG1、BG2相同，BG5基極接R26，R26接P7的動(dòng)端，發(fā)射極接R30，R30接R31、揚(yáng)聲器SP集電極接BG1集電極和CP3的1腳，BG6基極接R27，R27接P8動(dòng)端，發(fā)射極接R31后接揚(yáng)聲器SP，集電極接BG2集電極和CP3的3腳，BG7、BG8的連接方式與BG5、BG6相同。
權(quán)利要求1.電流音頻功率放大器，其特征包括兩個(gè)對(duì)稱的放大電路，反饋方式為電流負(fù)反饋，第一個(gè)放大電路為信號(hào)VS的輸入端接電阻R1，電阻R1接放大電路AMP1的反向輸入端，放大電路AMP1的同向輸入端接地，放大電路AMP1的輸出端接揚(yáng)聲器SP1的輸入1端，反饋回路由電阻R1、R2組成，R2一端接放大電路AMP1的反向輸入端，R2的另一端接揚(yáng)聲器SP1的2端；第二個(gè)放大電路為信號(hào)VS的輸入端接電阻R3，電阻R3接放大電路AMP2的反向輸入端，放大電路AMP2的同向輸入端接地，放大電路AMP2的輸出端接電流取樣電阻R5后再接揚(yáng)聲器SP1的輸入2端，反饋回路由電阻R3、R4組成，R4一端接放大電路AMP2的反向輸入端，R4的另一端接電流取樣電阻R5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流音頻功率放大器，其特征包括用兩個(gè)揚(yáng)聲器作負(fù)載，在放大電路AMP2的輸出端和電流取樣電阻R5之間串聯(lián)第二個(gè)揚(yáng)聲器SP2，電阻R4接揚(yáng)聲器SP2的3端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流音頻功率放大器，其特征包括在放大電路AMP1和AMP2的前級(jí)有A、輸入靈敏度調(diào)節(jié)以及負(fù)載阻抗選擇電路包括音頻信號(hào)的輸入接口CP1，音量電位器CPW，DIP開關(guān)SK1是4Ω和8Ω負(fù)載選擇切換開關(guān)，DIP開關(guān)SK2是不同輸入信號(hào)靈敏度VS選擇開關(guān)，電阻R2～R6和運(yùn)IC1；B、單端不平衡信號(hào)到雙端平衡信號(hào)的變換電路包括運(yùn)放IC2及電阻R7～R11；放大電路AMP1和AMP為三級(jí)放大電路C、功放的首級(jí)信號(hào)放大包括運(yùn)放塊IC3、IC4，電位器P1、P2，補(bǔ)償電容C2、C3，電阻R12-R17。D、第二級(jí)電壓放大包括BG1、BG2和BG3、BG4兩組中功率三極管和電阻R18-R25、電位器P3-P6。E、輸出末級(jí)包括BG5、BG6和BG7、BG8兩組大功率管，電阻R26-R34，電位器P7-P10，揚(yáng)聲器SP。F、電源部分接口為CP2、CP3。G、電阻R13R14，R15R16分別是兩半橋路的負(fù)反饋電阻，R13接IC2的1腳，R13的另一端接IC3的2腳和R14，R14接揚(yáng)聲器SP的2端；R15接IC2的7腳，R15的另一端接IC4的2腳和R16，R16接R34后接揚(yáng)聲器SP的2端；R34是負(fù)載揚(yáng)聲器SP的電流取樣電阻。H、各集成塊型號(hào)為IC1為NE5532，IC2為NE5532，IC3為NE5534，IC4為NE5534。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流音頻功率放大器，其特征包括電路連接關(guān)系CP11腳接CPW的1腳，3腳接CPW的3腳、R1、IC2B的5腳、IC4的3腳；CPW2腳接C1；IC1B5腳接R1、C1，6、7腳相接，并接R2、R3，SK11、2腳接R2、R3，5-8腳接R4-R6，SK21-3腳接R4-R6，5-8腳接IC1A的1腳，IC1A1腳接IC2A的3腳3腳接R7、R98腳接IC2A的4腳、CP2的1腳，2腳接SK1的8腳4腳接IC2A的8腳IC2A1腳接R13，2腳接R7、R8，3腳接IC1A的1腳，4腳接CP2的1腳，8腳接CP2的3腳，IC2B5腳接IC4的3腳，6腳接R10、R117腳接R11、R15IC33腳接CP2的2腳，7腳接R12、CP2的1腳，R12接P1的動(dòng)端，2、8腳接P1，5、8腳接C2，6腳接P3、P4，4腳接CP2的3腳，2腳接R14，IC42腳接R15、R16，3腳接IC2B的5腳，CP2的2腳，4腳接CP2的3腳，5、8腳接C3，1、8腳接P2，7腳接R17后接P2動(dòng)端，7腳并接CP2的1腳，6腳接P5、P6，BG1基極接R19，R19接P3動(dòng)端，發(fā)射極接P7，集電極接R18，R18接P3一端，P3另一端接P4，BG2基極接R20，R20接P4動(dòng)端，發(fā)射極接P8，P8接P7，集電極接R21，R21接P4另一端和BG6集電極和CP3的3腳，BG3、BG4的連接方式和BG1、BG2相同，BG5基極接R26，R26接P7的動(dòng)端，發(fā)射極接R30，R30接R31、揚(yáng)聲器SP集電極接BG1集電極和CP3的1腳，BG6基極接R27，R27接P8動(dòng)端，發(fā)射極接R31后接揚(yáng)聲器SP，集電極接BG2集電極和CP3的3腳，BG7、BG8的連接方式與BG5、BG6相同。
專利摘要電流音頻功率放大器,其特征包括:兩個(gè)對(duì)稱的放大電路,反饋方式為電流負(fù)反饋,反饋回路由電阻R1、R2組在,R2接于放大電路AMP1的反向輸入端和揚(yáng)聲器SP1的2端之間;反饋回路由電阻R3、R4組成,R4接于放大電路AMP2的反向輸入端和電流取樣電阻R5之間。保真度高,不存在瞬態(tài)互調(diào)失真,能使電源繞組及濾波電容得到全程利用,負(fù)載端又有不怕相間短路、對(duì)地短路。很適合于應(yīng)用在大功率專業(yè)音頻功率放大器中。
文檔編號(hào)H03F1/42GK2422778SQ0022269
公開日2001年3月7日 申請(qǐng)日期2000年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月3日
發(fā)明者吳平 申請(qǐng)人:吳平