新闻分类

 
 

阅读新闻

功放输入级——差动与共射-共基

更新时间:2016/7/21 18:03:31  来源:本站原创  点击:681

对称和平衡是电路发展的方向对称和平衡也许是世上事物完美的标志之一。

    音乐讲究各声部之间的乎衡与统一,美术以色彩搭配均衡、和谐为美,在服装设计中,常常采取看似不对称的设计,其实质也是为了取得视觉上的均衡。上面所说的都是艺术,对称和平衡给人一种安定、完美的感觉。有意思的是,在功率放大器中,对称和平衡也有类似的效果。

    最初采用对称设计的例子要算互补对称电路了,一上一下的两只异极性晶体管作推挽输出,不仅可以免除笨重的输出变压器,而且电路的偶次谐波失真在推挽的过程中被抵消了,保真度有了很大提高。稍后,人们从运算放大器的设计中得到启迪,将左右对称的差动式电路用于功率放木器的输入级,电路的稳定性和线性都得到改善,这时的电路结构如图六所示,这一结构直至今天都还有人采用。如果以现代的眼光来审评,这一电路是显得过时了一点。电路的主要缺陷在于电压推动级,因为Q1承担了提供电压增益的主要任务,必然是开环失真很大,频带狭窄。此图六典型的OCL放大器外,单管放大的过载能力也很差,这一系列的缺点是不利于电路的动态性能的。围绕着改进电压推动级的性能,人们相继提出了多种结构,共射——共基电路就是一个典型的例子。

    共射——共基电路又叫“猩尔曼”电路,它原先是高频电路中广为采用的结构,但用于音频电路中同样可以发挥出色的性能。

    首先是它的宽频响,由于共基放大管Qs非常低的输入阻抗,使Q,丧失了电压增益,弥勒效应的影响就非常微弱。宽频响的推动级拉开了与输入级极点的距离,相位补偿变得很’容易,而且电容C的容量可以大大减小,这对于改善TIM失真是很有利的。第二个优点是电路的高度线性:共基极电路的输出特性也可以清楚地显示出这一点,有人作过测试,共射一共基电路的失真度比单管共射电路要低一个数量级。

    依然是一种不平衡的设计,这一限制来源于输入级。如果把输入级变动一下,从互补推挽的Q:和Qg的集电极输出信号,那么电压推动级就可以在图七的基础上再增加一组NPN管构成的共射一共基电路,做到推挽输出,这时电路也就非常对称平衡了,几乎达到了完美的程度。

    当今许多最先进的功率放大器采用的也是这种电路结构。图八是另一种电压推动级的形式,其输入信号来自图六中的Ql和Qs,当然此时Qz必须加上集电极负载电阻。电压推动级也采用对称的差动放大,这不仅可以改善输入级的平衡性,提高放大能力和共模抑制比,而且同样可以降低推动级的失真,因为差动式放大电路当输入在一定的范围内时具有线性的传输特性,有的电路还在Qn、Qz的发射极串人负反馈反阻,更加扩大了线性范围。Q2和Qd构成镜像电流源,把Q,的集电极电流转移到Qz上,所以尽管是单端输出,电流推动能力却比原来增大了一倍。PIONEER的M22K功率放大器就是采用的这种电路结构,取得了非常好的效果。对称和平衡不仅体现在电路的结构上,还表现于元器件的参数上。差动电路是集成运放中广泛采用的结构,其性能是建立在两只差分管Hrs和Vss精确匹配的基础之上。同样,推挽电路中,如果两只异极性的晶体管特性不一致时,对波形的两个半周就不能做到一视同仁地放大,这将增力D电路的失真度。

    随着节目源的变化,音乐中包含大量瞬变、高能量的成份,要完美地重现这些细节,就要求放大器具有良好的动态响应,对晶体管配对的要求就不仅是静态的HrR和VBE匹配,而且在动态时也要高度匹配,这无疑对元器件参数的平衡提出了更苛刻的要求。幸运的是,半导体技术的进步为我们提供了这种可能,各种各样的差分对管、晶体管阵列陈出不穷,单个的晶体管一致性也得到较大提高。正是这些优质的元器件,让对称电路设计的优点得以充分体现,今天看到一台全无负反馈的电路也不会觉得惊讶,因为已经有足够好的开环性能了,又何必为了几个仪器上的数据去牺牲放大电路的动态响应呢?

    

 
公司地址:广州市白云区石井大道262号星光广场D栋3楼 邮编:510600
电话:020-66680702/31217002 Copyright©2005-2008 广州市诚普音响有限公司 All Rights Reserved.
技术支持:广州科盾网络