光電耦合動態(tài)甲類偏置電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于功率放大器技術領域，涉及到甲類功率放大器未級功率管的偏置電壓和基本電流(靜態(tài)電流)的產生和控制技術。
【背景技術】
[0002]甲類功率放大器在所有類型放大器中具有最好的放大信號保真度，但它又是效率最低，耗能最高的放大器，而且不論輸出信號的功率大小，所消耗的電能幾乎是一樣大的；以一個功率電源為正負50伏的音頻功放為例，如果它的額定音箱阻抗為8歐姆的話，那么它的未級靜態(tài)電流應當為3A才能保證最大峰值輸出時還能工作在甲類狀態(tài)，這樣的功率放大器兩個聲道就要消耗600瓦電能，而且還有熱散困難和制造成本高等問題，為此，有些放大器采取折中方法，即采取較小的未級靜態(tài)電流，如上述放大器的未級靜態(tài)電流只用
1.5A，這樣就能節(jié)省一半的電能，而放大器在中小功率輸出時工作在甲類狀態(tài)，在大功率輸出時就進入乙類狀態(tài)，因此也不是一種較理想的放大器。
[0003]現(xiàn)在有一些所謂的動態(tài)甲類功率放大器也僅是通過動態(tài)偏置電路給功放的未級推挽互補對管提供一個跟隨放大信號變化的動態(tài)同步偏壓，放大信號的電壓上升時偏置電壓跟隨上升，放大信號電壓下降時偏置電壓也跟隨下降，其作用是在推挽對管的兩邊功率管在輸出交流信號的正負半周輪流輸出時，沒有輸出的那一邊功率管能保持低量導通狀態(tài)而避免進入截止狀態(tài)，這樣就能較好地消除了放大器的開關失真，但是放大器還是工作在乙類狀態(tài)。
[0004]甲類功率放大器工作時，即使沒有放大信號輸出，它的未級上下兩組推挽對管也要同時通過一個較大(大概為幾安培)的基本電流，這個電流也稱為靜態(tài)電流；輸出功率放大的交流信號時，當上組功率管的電流在基本電流的基礎上放大上升，下組功率管的電流就在基本電流的的基礎上等量下降減小，反之上組管的電流減小時下組管的電流就增大，輸出到負載上的電流就等于上下兩組管之間所通過的電流之差，當交流信號過零時，上下兩組管的電流回復到基本電流。對于甲類放大器的要求是在最大峰值功率輸出時，其中一組功率管的電流放大到接近于基本電流的兩倍，另一組功率管的電流則減小到接近于零但不能進入截止區(qū)。在實際使用中，由于音頻信號具有很大的動態(tài)范圍，音頻信號的強度總是起起伏伏的，功率放大器輸出信號的極大部分都沒有達到最大峰值功率，網此它的未級功率管的極大部分時間都是工作在遠離截止區(qū)，在這種情況下，如果能夠跟隨放大器輸出信號的大小變化自動調節(jié)未級管的基本電流，使未級管總是跟隨放大信號工作到靠近截止區(qū)但又不會超越它，這樣既能保證功率放大器不論在任何信號強度下都能工作在甲類狀態(tài)，又能使放大器基本電流的平均值大大減小，既能獲得甲類放大器的高保真度，又大大的減小了電能的浪費，這種放大器才是真正的動態(tài)甲類放大器，能夠自動控制放大器未級功率管的基本電流跟隨輸出信號強度變化的電路就是動態(tài)甲類偏置電路。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的光電耦合動態(tài)甲類偏置電路的基本特征在于把功率放大器的輸入或輸出信號經過處理后通過光電耦合器和偏置電路轉換成跟隨信號強度變化的動態(tài)偏置電壓。電路中采用電容器蓄存信號的峰值電壓，然后按設定的時間常數(shù)放電并推動光電耦合器控制偏置電路的電壓，在下一個高于電容器上即時電壓的信號峰值補充進來之前，偏置電壓隨著電容器的放電電壓逐漸下降，因而放大器耒級管的基本電流也逐漸下降，當新的信號峰值補充進電容器時，耒級基本電流又從新上升到一個新的高度，因此放大器的基本電流總是不斷的跟隨放大信號峰值的起伏變化。另外，甲類放大器的靜態(tài)電通常都要有幾個安培，而采用本發(fā)明的動態(tài)甲類放大器靜態(tài)時(無信號輸出時)的未級電流僅有幾十毫安，與乙類放大器一樣，只是在有信號輸出時依照功率輸出電流峰值的大小相應地增加基本電流。
[0006]本發(fā)明的光電f禹合動態(tài)甲類偏置電路由信號處理電路,光電I禹合器和偏置電路3個部分組成，圖1是這本發(fā)明的組成方框圖。下面解說本發(fā)明的基本原理:
[0007]圖2A和圖2B是現(xiàn)有技術的固定偏壓偏置電路，以圖2A為例，它產生的偏置電壓就等于R和RH兩個電阻上的電壓之和，由于電阻RH與三極管VT的be極并聯(lián)，因此RH上的電壓即為be極上的壓降，基本穩(wěn)定在0.7伏，改變RH的電阻值就相應地改變了通過它的電流，雖然它的電壓不會變化，但電流的變化會導致R上的電壓變化，因此就導致了偏置電壓發(fā)生變化。同樣，在圖2B的偏置電路中，改變電阻RH的電阻值也會導致它的偏置電壓發(fā)生變化。本發(fā)明的基本設想就是采用一個光敏元件(光敏電阻、光敏三極管或光電池等元件)代替RH，通過改變照射到光敏元件上的光量來改變它的電阻或電流，因此也就改變了偏置電路的電壓。本發(fā)明采用放大器的輸入或輸出音頻信號(相對于音頻功率放大器而言)來控制發(fā)光元件的光量，使得光敏元件的電流跟隨音頻信號的強度變化，因此也就導致偏置電壓跟隨著音信號的強度變化。為了防止交流信號過零時偏置電壓也即時下降，在電路中采用了一個電容器來蓄存信號的峰值電壓，這就使得偏置電壓一旦上升后就不會因信號過零而陡然下降，而是按電容的放電時間常數(shù)緩慢下降，在下一個高于電容上即時電壓的峰值信號補充進電容時，偏置電壓又會再次陡然上升，然后又緩慢下降，如此反復進行，就形成跟隨音頻信號強度的節(jié)奏起伏的動態(tài)偏壓，因此偏置電壓是受音頻信號強度的調制的。圖4顯示了被調制的偏置電壓波形與音頻信號強度之間的連系，圖中的偏壓是指加載到未級對管的射極電阻上的偏壓部分，其耒級基本電流就是由加在這兩個射極電阻上的電壓決定的。其中動態(tài)偏置電壓的每一個峰值都與音頻信號的峰值對等，但它的下降曲線總是高于音頻信號，這就保證了放大器總是工作在甲類狀態(tài)，而它動態(tài)的基本電流的平均值又大大小于按最大峰值功率輸出所設定的同定靜態(tài)電流，所以能在很大的程度上節(jié)省了甲類功率放大器的耗電量。
[0008]圖5為本發(fā)明的基本電路，由信號處理電路、光電I禹合器和偏置電路構成，其信號處理電路由信號放大電路和信號峰值蓄存電容以及光電耦合器激勵電路組成，而信號處理電路中的放大電路又由一級差分放大電路和二級電流放大組成，交流信號經差分放大后其信號的正半周和負半周分別經過VT4和VT5耦合到VT6，然后蓄存進電容器C2，蓄存在C2上的電量通過發(fā)光激勵電路的VT7和VT8 二級be結向射極電阻R8放電，并激勵VT7和VT8推動光電耦合器VD中的發(fā)光元件發(fā)光，光電耦合器中的光敏元件接受到發(fā)光元件的照射而導致通過電流變化，其電流的變化又導致偏置電路中的R9上的電壓發(fā)生變化，R此就導致了偏置電壓的變化。
【附圖說明】