一種無直流偏置功放電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本電路應(yīng)用在小功率的音響產(chǎn)品或其他20W以內(nèi)的功放電路中，是一種不需要音頻功放集成電路的小功率功放電路。對于常用的集成電路的功放電路和分立元件的功放電路來說，本電路在電路的結(jié)構(gòu)上相對簡單，無需調(diào)節(jié)電路的工作點。電路的故障率低，電路性能穩(wěn)定等優(yōu)點。
【背景技術(shù)】
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[0002]在所有的分立件的功放電路中，所有的功放末級放大管(俗稱功放管，下同)，都需要一定電壓的偏置來為功放管提供偏置電壓，以達到功放管的最佳工作條件，讓功放管工作在合適的放大區(qū)域，從而盡可能的讓音頻輸出的失真最小化。
[0003]而現(xiàn)在所有的集成電路功放電路中，集成電路的散熱問題一直是各廠家最為頭痛的事情，因為，一片小小的集成電路，里面要包括各種電路和元件，多達數(shù)百個。而內(nèi)部的功率器件的發(fā)熱，是靠外在的散熱片來實現(xiàn)的。這也是目前任何一片音頻功放集成電路都無法解決的，也就是說，只要使用音頻功放集成電路，就一定要考慮到功放集成電路的散熱問題。(功率在5W以下的除外)
[0004]從以上兩個方面來看，所有的功放電路的發(fā)熱，都是因為電路中的功率器件引起的，之所以功率器件會發(fā)熱，除了正常工作時的電流外，在電路沒有音頻信號輸入時。功率管的偏置電壓導(dǎo)致管子本身有很小的導(dǎo)通，從而引起管子產(chǎn)生小電流導(dǎo)通，進而引起管子本身發(fā)熱。這一電流在電路中來說，就是一個無用功，因為在沒有信號輸入的時候，它是在白白的浪費電能。而且讓管子始終工作在微小的放大狀態(tài)，給電路一個始終工作的環(huán)境。雖說在電路設(shè)計的時候，可以讓這一電流變得很小，但不管你怎樣的去調(diào)節(jié)這一電流，它還是始終存在的，并成為發(fā)熱量最大的一個原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]根據(jù)三極管的工作特性，在基極電壓大于0.7V時(NPN)三極管的BE結(jié)導(dǎo)通。那么，如果不給三極管加上偏置電壓，三極管在沒有信號輸入的情況下，是完全不導(dǎo)通的。B極沒有電壓，那么，C極也就沒有無用功的電流產(chǎn)生，三極管在這個條件下是不會發(fā)熱的，這就給電路一個休息的時間。當(dāng)電路中有音頻信號輸入時，在三極管的前面電路，用一個高倍的集成運算放大器來完成音頻信號的放大，使信號在到達三極管的B極時，電壓幅度超過
0.7V。這樣，就能滿足三極管的導(dǎo)通要求，使三極管工作在放大的狀態(tài)。由于，電路中輸入的信號電壓遠遠大于0.7V。所以，三極管輸出的音頻信號不會出現(xiàn)失真的情況。
[0006]那么，在電路工作的時候，讓功放管的B極電壓大于0.7V，在電路不工作的時候，功放管的B極電壓越小越好，比如為0V，這樣就能讓電路在沒有信號時可以休息。不用產(chǎn)生無用功，降低了功放管的發(fā)熱量。在實際應(yīng)用中，可以減小功放管散熱片的體積。
[0007]本電路的設(shè)計方式就是讓前級的電路盡可能的簡化，從而讓輸送到功放管的信號為交流信號，其中沒有直流分量，達到本電路的設(shè)計目的?！靖綀D說明】:
[0008]圖1是電路圖，圖2是實物圖。圖2是根據(jù)圖1電路圖原理搭建的實物圖。
圖1中，四個二級管:D1，D2，D6，D8為電源的整流二級管，將雙16V的交流變壓器送過來的低壓交流電變成24V左右的雙電源。一路為24V正電源，一路為24V的負電源。正電源供給功放管Q5，Q7的集電極，而負電源則供給功放管Q6，Q8的發(fā)射極，為功放管提供電源。正電源和負電源分別經(jīng)過電阻R14，R18，R19，R24的限流過后，再由穩(wěn)壓二極管D3，D4，D5，D7穩(wěn)壓后，正電源約18V送到運算放大器的供電端8腳，負電源約18V送到運算放大器的4腳，為運算放大器提供電源。為了簡化電路和提高電路的穩(wěn)定性，運算放大電路和功放電路都采用了雙電源供電，其目的就是讓輸出的交流信號的電壓幅度足夠大，基本與電源電壓相近，注意本電路的電壓輸出的幅度大小取決于運算入大器和功放管的最高工作電壓，如果功放管和運算放大器的耐壓足夠高，那么從功放管輸出到負載上的電壓就高，則輸出的功率就大。本電路由于采用了常見的功放管和運算放大器的型號，則輸出的功率約為20W左右。在功放管的允許條件下，可以用減小負載的方法來取得更大的功率，但由于負載揚聲器的阻抗過小，會在一定的程度上影響音頻輸出的質(zhì)量。
[0009]電路中，左右聲道的音頻信號分別從電容C3，C4輸入，經(jīng)過第一級運算放大器AR5, AR7放大后從運算放大器的7腳輸出(放大倍數(shù)由電阻R17，R16和電阻R22，R21的比值來決定，本電路的放大倍數(shù)最大為50倍。這是為了保證輸入的電路靈敏度而設(shè)計的。)從運算放大器的7腳送出的音頻信號經(jīng)電阻R13，R23送到后級射隨放大器，由于射隨放大器的電壓放大倍數(shù)為1，所以，在本級的電路中，電路的功能是放大電流，從而更好的與后級功放管匹配。
[0010]最后，放大后的音頻信號從功放管的中點輸出，送到負載揚聲器上面，揚聲器的另一端接地，音頻電流通過揚聲器進行電聲轉(zhuǎn)換而發(fā)聲。
【具體實施方式】
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[0011]按電路圖的元件清單取得電子元件，在萬能電路板或是設(shè)計好的PCB板上，按要求將元件焊好，通電后只要電路沒有焊錯的情況下，不需要進行調(diào)試電路就能工作。前級放大器采用常見的運算放大器MC4558，后級電路的功放管則采用常見的高放大倍數(shù)的三極管TIP41C和TIP42C配對。在實際的電路應(yīng)用中，本電路在20W左右的輸出功率時，基本上功率管的散熱器只有極其少量的發(fā)熱。對電路的穩(wěn)定性起著重要的作用。
【主權(quán)項】
1.電路形式:以運算放大器直接驅(qū)動功率管的基極。2.功放管的基極，不使用偏置電阻或其他偏置電路，而直接使用交流音頻信號來驅(qū)動功放管。
【專利摘要】本電路以運算放大器直接驅(qū)動功率管的基極，應(yīng)用在小功率的音響產(chǎn)品或其他20W以內(nèi)的功放電路中，是一種不需要音頻功放集成電路的小功率功放電路。功放管的基極，不使用偏置電阻或其他偏置電路，而直接使用交流音頻信號來驅(qū)動功放管。對于常用的集成電路的功放電路和分立元件的功放電路來說，本電路在電路的結(jié)構(gòu)上相對簡單，無需調(diào)節(jié)電路的工作點。電路的故障率低，發(fā)熱量低，電路性能穩(wěn)定等優(yōu)點。
【IPC分類】H03F3/45
【公開號】CN105591626
【申請?zhí)枴緾N201410562824
【發(fā)明人】申耀武, 鄧發(fā)云, 姚菲子
【申請人】廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2014年10月21日