專利名稱：晶體管功放電路的附加電路的制作方法
在晶體管電子音響技術(shù)領(lǐng)域中，有靜態(tài)降噪之說，在靜態(tài)(不放音)時，人們最討厭揚(yáng)聲器中發(fā)出各種不應(yīng)有的噪聲，例如交流嗡聲，背景噪聲，磁帶暫停不放音或快進(jìn)快倒時的嘶嘶噪聲，開機(jī)關(guān)機(jī)時的沖擊噪聲等等，一些功放集成塊雖然設(shè)有靜噪控制引出腳，但它們只是被用來克服開機(jī)沖擊噪聲，或被用來在轉(zhuǎn)換使用功能時暫時地關(guān)閉功放電路，筆者查閱了近十年來的各種電子技術(shù)期刊，檢索了相關(guān)的專利文獻(xiàn)，考察并聆聽了大量的音響產(chǎn)品放音，均未發(fā)現(xiàn)有與筆者發(fā)明相似與雷同的針對晶體管功放電路可實現(xiàn)無信號靜態(tài)噪聲自動切斷的電路。
對于大功率輸出的功放電路，防止過流與過熱問題尤為重要，對此以往的技術(shù)中已采取了各種保護(hù)措施，筆者同樣通過上述查閱與檢索，尚未發(fā)現(xiàn)有與筆者發(fā)明的針對單電源橋式功放電路的輸出端過載與短路保護(hù)和功放管過熱保護(hù)的附加電路相似與雷同者。
本發(fā)明的目的是試圖提供對晶體管功放實現(xiàn)無信號靜態(tài)噪聲自動切斷，以及對單電源橋式功放實現(xiàn)輸出端過載與短路保護(hù)和功放管過熱保護(hù)的簡潔實用的附加電路。
圖2為本發(fā)明的對單電源功放實現(xiàn)無信號靜態(tài)噪聲自動切斷附加電路的實例(并希注意后面還將說明它的變形應(yīng)用;圖3為本發(fā)明的對單電源橋式功放實現(xiàn)輸出端過載與短路保護(hù)和功放管過熱保護(hù)的附加電路實例(并希注意后面還將說明它的變形應(yīng)用);圖41，圖4-2為本發(fā)明的對單電源橋式功放實現(xiàn)輸出端過載與短路保護(hù)的光電耦合式附加電路實例;圖8為本發(fā)明的對雙電源功放實現(xiàn)無信號靜態(tài)噪聲自動切斷附加電路的實例;圖9為圖2電路的輸出端與功放電路的輸入端對接的另一種接法圖;

圖10為圖2電路的另一種變形應(yīng)用例。
圖1，圖5，圖6，圖7示出了上述發(fā)明的各附加電路的部份實施應(yīng)用舉例，圖1為被稱為交叉負(fù)反饋橋式功放的現(xiàn)有技術(shù)，其中圖1-2、1-1、1-3、的電路分別工作于純乙類、甲乙類、滑動甲類偏置狀態(tài)，它們的共同特點之一是整個功放電路的靜態(tài)電流可通過圖中可調(diào)電陰W～點調(diào)定，圖1～3中的W使電路調(diào)在純甲類狀態(tài)，而工作點的滑動是靠可變電阻三極管實現(xiàn)的，圖1電路中A、B為輸入端，C、D為輸出端，為了便于理解起見，后面敘述中涉及到的所有說明書附圖中，凡標(biāo)有相同字母的點或箭頭，是為了說明各圖之間相互對接關(guān)系，它們有“O、Q、A、I、E、F、P、K”等字母;以上各圖中相同標(biāo)出的C1表示功放輸入耦合電容;A表示功放輸入端點，Vs表示信號源，各圖中相同標(biāo)出的RT、CT、D、RF3、RS、RP、CK、RY、RD等表示它們在各個電路中所起的作用相同，BG3為功放輸入差級恒流管，特此說明。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的(請配合上述實施應(yīng)用舉例各圖理解)當(dāng)有用節(jié)目信號(過去了)暫無時;當(dāng)上述橋式功放輸出端出現(xiàn)過載或短路或功放管溫升超過設(shè)定值時，使得(1)自動地將功放輸入端迅速短地;(2)或迅速將輸入差分級恒流源三極管的基極短地;(3)或迅速將上述恒流管的發(fā)射極通過電阻后到地通路斷開，迫使整個功放電路無法輸入噪聲信號(即處于無信號輸出狀態(tài))或停止工作來達(dá)到無信號靜態(tài)噪聲切斷、保護(hù)的目的，在具體應(yīng)用中上述(1)，(2)，(3)三種方法可靈活交叉使用或單獨使用。
在此特別指出，圖2，圖6中的BG15，圖3圖5中的BG16，圖7中的BG18，圖8中的BG19，圖9中的BG15，圖10中的BG20，它們的工作實質(zhì)均是在數(shù)字信號(高、低電平)作用下起開、關(guān)作用，因而它們往往可由其他類型的電子數(shù)控開關(guān)所代替，例如某些集成化雙向開、P溝道結(jié)型場管等。為便于理解起見，在后面的敘述中筆者統(tǒng)一使用“數(shù)控開關(guān)”這一名詞。
下面作進(jìn)一步說明圖2電路中A1、A2為運(yùn)放組成的兩級交流放大器，A3為負(fù)反饋型比較器，J點為輸入端，它被接到前置電路音量電位器的信號輸入臂上(或更前面的信號傳輸通路的某個節(jié)點上)，數(shù)控開關(guān)BG15不接地的那一端上的箭頭所指的符號表示可以被選接圖1和圖5中所標(biāo)出的一個對應(yīng)點上，無信號時A3的正相輸入端的預(yù)置電位VR1遠(yuǎn)大于反相端電位(雖從前級傳入的已被放大的靜噪信號已被加到A3反相端上)，BG15處于低阻態(tài);當(dāng)有用信號一到時，經(jīng)A1、A2放大使A3反相端電位一躍而超過正相端電位，BG15便迅速轉(zhuǎn)為高阻態(tài)，結(jié)合以上分析不難看到，BG15的開關(guān)即可達(dá)到無信號靜態(tài)噪聲自動切斷的目的，如將圖1電路中的P點到地的連線切斷，將P點改接到圖2電路中BG15不接地的一端上，再將A3的正反相輸入端子的接法對調(diào)一下，并取消RF3，也可達(dá)到同樣的目的(參閱圖6)，在圖3電路中，A4為開環(huán)比較器RY為取樣電阻，數(shù)控開關(guān)BG16、三極管BG17一端上的箭頭所指的符號表示它可以被選接到圖1、圖6中所標(biāo)明的其中一對應(yīng)點上，將圖1電路中的兩個PNP功放管BG13、BG14的集電極到地的接點斷開，改接到圖3電路中的K點上，當(dāng)從功放管流出的電流i超過整定值時，i在Ry上產(chǎn)生的壓降將大于A4反相端預(yù)置電位VR2，于是BG16便由原來高阻狀態(tài)轉(zhuǎn)為低阻態(tài)，不難看到BG16的開關(guān)即可起到功放輸出端過載與短路保護(hù)作用，如將BG16的不接地端接到圖1電路中的P點(P點到地的連線斷開)，再將A4的正反相輸入端的接法對調(diào)一下，也可達(dá)到同樣的目的(見圖5);利用圖3電路中的三極管BG17的VBE負(fù)溫度特性，將它緊貼在功放管散熱片上作溫度檢測之用，調(diào)RX使基極電位被預(yù)置在一個該管尚未導(dǎo)通的設(shè)定值上，當(dāng)它隨功放管溫升到某一定值時，BG17即轉(zhuǎn)為低阻狀態(tài)，可使它起到功放管過熱保護(hù)作用，有時，設(shè)計者為了提高功放指標(biāo)，將橋式功放電路的供電分為前后級高低壓分開供電方式，這時可采用圖4-1、圖4-2的電路，因為光電耦合器可以把發(fā)光管與光敏三極管兩個部分的接地回路隔開，便于這兩個地分別接往高、低壓電源的接地點上，圖4-1，圖4-2電路中的光敏三極管的集電極箭頭所指的符號表示它可被選接到圖1，圖5，圖6電路中所標(biāo)明的其中一個對應(yīng)點上，特別強(qiáng)調(diào)一點，圖4-2電路中L′、M′兩接點是串接在兩個NPN功放管BG11、BG12的集電極公共供電回路中的(見圖4-2中標(biāo)出的Vcc、O、Q符號并與圖1對照)，圖5為稍加變形的圖3電路(A4的兩個輸入端接法對調(diào))和圖2、圖4-1、圖4-2電路的應(yīng)用實例，圖6為稍加變形的圖2電路(A3的兩個輸入端接法對調(diào))和圖2、圖4-1、圖4-2電路的應(yīng)用實例，圖6為稍加變形的圖2電路(A3的兩個輸入端接法對調(diào)并取消反饋電阻RF3)和圖3，圖4-1，圖4-2電路的應(yīng)用實例，圖7為稍變形的圖2電路和稍加變形的圖3電路的應(yīng)用實例，以上僅為舉例，不難看出，上述舉例的無信號噪聲自動切斷的附加電路，同樣適用于單電源功放電路的輸入端，以及輸入差動級恒流管的基極或發(fā)射極上。
值得提出它還對上述舉例的單電源橋式功放(當(dāng)BG15的輸出端接在輸入級差動電路恒流管發(fā)射極或基極上)具有節(jié)省靜態(tài)電流的作用，當(dāng)用戶打開放大器電源而長時間不輸入信號時，功放電路各級均無工作電流并處于絲毫無聲的關(guān)閉狀態(tài)，這對電子樂器尤為適用，演奏者可以慢慢地讀譜練琴，不按下琴鍵時功放幾乎不消耗電能(這對于節(jié)約干電池的靜態(tài)消耗來說有很大意義)，并且，徹底消除了與樂器的特性不相稱的不演奏時還要發(fā)出來的煩人的靜噪聲。
圖2電路中從V+到VR1接入的電解電容可有效地抑制開機(jī)沖擊噪聲，負(fù)反饋電阻RF3的作用更不可忽視，它對克服數(shù)控開關(guān)動作時揚(yáng)聲器發(fā)出“嗒、嗒”的開關(guān)聲起著重要作用，與數(shù)控開關(guān)并聯(lián)的電阻RP也起同樣作用;電阻RS作用是在BG15呈低阻態(tài)時，造成對從前置放大級傳來的靜噪信號的很大的分壓，這樣從功放輸入端得到的靜噪聲電壓就微乎其微了。電解CK的作用則為對信號源的直流電位隔直，以防止BG15在狀態(tài)轉(zhuǎn)換時，信號源的直流電位沖擊功放輸入端而發(fā)出開關(guān)聲。圖2電路具有響應(yīng)速度快，對音頻號信號不會產(chǎn)生截頭去尾的毛病，也無噪聲拖尾現(xiàn)象，它在一首樂曲信號從弱漸強(qiáng)以及從強(qiáng)漸弱的情況下均可以使功放完美地放音，而在有用信號剛剛結(jié)束時使功放自動地進(jìn)入靜噪聲被切斷狀態(tài)。實際上對于連續(xù)的音頻信號，數(shù)控開關(guān)BG15并不是不斷地在變換狀態(tài)的，因為由二極管D的導(dǎo)通電阻與CT組成的充電時間常數(shù)小于由CTRT組成的放電時間常數(shù)，并且，由于D在靜態(tài)時已處于正向偏置，因此保證了圖2電路對信號前鋒來到時具有極塊的響應(yīng)速度。當(dāng)然，對于劣質(zhì)音源(如劣質(zhì)唱片與唱針磨擦發(fā)出幅度很大的尖峰脈沖、低檔的無磁帶放音降噪系統(tǒng)的)以及對于整機(jī)防噪設(shè)計與工藝低下(如接地不良)的產(chǎn)品，無法依靠圖2電路實現(xiàn)無信號自動靜噪，因為，此種情況下，圖2電路輸入端已經(jīng)混進(jìn)了足以置數(shù)控開關(guān)于單一開啟狀態(tài)的無用的噪聲信號。
按照高保真放聲理論與實踐，要實現(xiàn)家庭高保真放音，功率放大器的最大不失直正弦功率應(yīng)比揚(yáng)聲器的標(biāo)稱功率大3～5倍，但在家用音響產(chǎn)品的設(shè)計中，因受便攜式家用音響產(chǎn)品干電池電源電壓及容量的限制，很難提高放大器的輸出功率。雖然采用集成BTL橋式功放可提高4倍輸出功率，但靜態(tài)耗電增加及無有用信號時的靜噪聲變大成為兩大阻力，本發(fā)明可以克服上述矛盾，對提高家用音響產(chǎn)品放音質(zhì)量具有重要實用意義。圖1所示舉例的橋式功放雖然為分立元件電路，但因它沒有輸出電容、自舉及滯后補(bǔ)償電容，它的瞬態(tài)互調(diào)失真(TIM)指標(biāo)比一般的功放集成IC優(yōu)越，高音通透明亮，并且具有靜耗小的優(yōu)點。
圖9為圖2電路稍加變形的應(yīng)用又一例，其區(qū)別為將圖2電路中的CK改接到功放輸入端與數(shù)控開關(guān)之間，其余原理和圖2完全相同，但實際應(yīng)用效果比圖2差。
圖10為圖2電路的另一種變形用例，其區(qū)別為數(shù)控開關(guān)的兩端是橫向放置的，但實際應(yīng)用效果也不及圖2電路好。
圖8為適用于正負(fù)雙電源供電的功放的無信號靜態(tài)噪聲自動切斷電路，圖中V+、V-為前置放大電路的供電電源，其他工作原理與圖2相同，BG19為數(shù)控開關(guān)。
另應(yīng)指出，圖2、圖9、圖10電路接在功放輸入端的用法，同樣適用于前置放大電路為單電源供電，功放電路為雙電源供電的場合，只是應(yīng)當(dāng)注意功放輸入電容C1的極性不要接反。
另外，圖8電路中的數(shù)控開關(guān)，BG19也可以參照圖10采用橫放的方式，這時仍應(yīng)如圖10那樣在BG19的兩個開關(guān)端接有RS、RP、CK三個元件(詳細(xì)的示圖不再畫出);同樣地圖8電路也可以參照圖9將電容CK接在功放輸入端與數(shù)控開關(guān)不接地的那個開關(guān)端子上(略圖)，而其中RS、RP仍為不可缺少的元件。在某些高級音響產(chǎn)品中，有用信號的有無是可以通過控制系統(tǒng)(如電腦)輸出高、低電平的數(shù)控信號來體現(xiàn)的，這時也可將這類信號直接接到本文中所述及的無信號靜態(tài)噪聲自動切斷電路中二極管D的正極上，這時A1、A2兩級交流放大取消(如果上述數(shù)控信號直接作用于數(shù)控開關(guān)的控制端上，會產(chǎn)生開關(guān)“嗒”聲)。
權(quán)利要求
1.晶體管功放電路的附加電路，其中對單電源功放實現(xiàn)無信號靜態(tài)噪聲自動切斷的附加電路的主要特征在于它的輸出端是一個負(fù)反饋運(yùn)放比較器的輸出端，該運(yùn)放輸出端通過一個電阻接到它的反相端和通過另一電阻接到數(shù)控開關(guān)的控制端上，該運(yùn)放的反相端通過一個電阻接一個電解電容(它的兩端并接一個電阻)到地和接一個二極管的負(fù)極，該二極管正極接到作兩級交流放大的運(yùn)放的輸出端上，上述所有三個運(yùn)放，是單電源供電的，上述負(fù)反饋比較器運(yùn)放的正相端接一個電阻到地和接另一個電阻(它的二端并一個電容)到電源正極；其中對單電源橋式功放實現(xiàn)輸出端過載和短路保護(hù)附加電路的輸出端是一個開環(huán)運(yùn)放比較器的輸出端，它通過一個電阻接數(shù)控開關(guān)的控制端，該數(shù)控開關(guān)的一端接地，另一端可以接到單電源橋式功放的輸入端、單電源橋式功放輸入差動級恒流管的基極、以及一個反相器輸入端上，上述開環(huán)運(yùn)放比較器的反相端分別接一個電阻到地和接一個電阻到電源正極，它的正相端接一個另一端接地的取樣電阻和接到兩個PNP型功放管不接地的集電極上；其中對單源式橋式功放實現(xiàn)功放管過熱保護(hù)附加電路的輸出端是發(fā)射極接地的溫度檢測三極管的集電極(它可分別接到單電源橋式功放的輸入端上和接到反相器的控制端上)，其基極通過一個電阻到地和通過另一個電阻接到兩個串接著的二極管的正極端上，并再接一個電阻到電源正極，上述兩個串接二極管的另一端接地；其中對單電源橋式功放實現(xiàn)光電耦合式輸出端過載與短路保護(hù)附加電路的輸出端是發(fā)射極接地的光敏三極管的集電極(它可分別接到單電源橋式功放的輸入端上和該功放輸入差動級恒流管的基極上以及接到反相器的控制端上)，而發(fā)光管與取樣電阻并接，靠發(fā)光管負(fù)極的一端接地，另一端接到兩個PNP功放管不接地的集電極上；其中對單電源橋式功放實現(xiàn)光電耦合式輸出端過載與短路保護(hù)附加電路的另一種程式與上述的特征的區(qū)別在于并接的取樣電阻與發(fā)光管是被串接在兩個NPN型功放管集電極的公共供電回路中的，靠發(fā)光管負(fù)極的一端是供電電流流出端，而另一端則是流入端；其中對雙電源功放實現(xiàn)無信號靜態(tài)噪聲自動切斷的附加電路，它與上述對單電源功放實現(xiàn)無信號靜態(tài)噪聲自動切斷附加電路的區(qū)別僅在于它的三個運(yùn)放均由正負(fù)電源供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對單電源功放實現(xiàn)無信號靜態(tài)噪聲自動切斷的附加電路，其特征是數(shù)控開關(guān)的一個端點是接地的，另一個端點可以分別直接接到一個反相器的控制端上、單電源橋式功放輸入差動級恒流管的基極上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對單、雙電源功放實現(xiàn)無信號靜態(tài)噪聲自動切斷的附加電路，其特征在于數(shù)控開關(guān)的一端接地而另一端與功放輸入端的輸入耦合電容相接以及通過串接著的一個電容一個電阻接到信號源上，并且接著一個電阻到地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對單、雙電源功放實現(xiàn)無信號靜態(tài)噪聲自動切斷附加電路，其特征與權(quán)利要求3的區(qū)別僅僅在于權(quán)項3中所述的從功放輸入端到信號源之間的那個串接電容被改接到功放輸入端與數(shù)控開關(guān)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對單、雙電源功放實現(xiàn)無信號靜態(tài)噪聲自動切斷的附加電路，其特征在于數(shù)控開關(guān)的一個端點接到功放輸入電容上和接一個電阻到地，另一個端點通過串接著的一阻一容與信號源相聯(lián)接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對單電源功放實現(xiàn)無信號靜態(tài)噪聲自動切斷的附加電路，其特征的區(qū)別在于負(fù)反饋運(yùn)放比較器的兩個輸入端接法對調(diào)并且取消了輸出端與反相端之間的反饋電阻，并且數(shù)控開關(guān)不接地的那端通過一個電阻接到單電源橋式功放輸入差動級恒流管發(fā)射極上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對單電源橋式功放實現(xiàn)輸出端過載和短路保護(hù)的附加電路，其特征的區(qū)別在于開環(huán)運(yùn)放比較器的兩個輸入端子對調(diào)，數(shù)控開關(guān)不接地的一端是通過一個電阻接到上述功放輸入差動級恒流管的發(fā)射極上的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對單電源橋式功放實現(xiàn)輸出端過載和短路保護(hù)附加電路以及對單電源功放實現(xiàn)無信號靜態(tài)噪聲自動切斷的附加電路，其特征在于上述二個電路的運(yùn)放比較器的輸出端各自接一個二極管的正極，而它們的負(fù)極共同接一個電阻到地和接一個數(shù)控開關(guān)的控制端，該數(shù)控開關(guān)一端接地，另一端與上述橋式功放輸入電容相接與接一個電阻到地，并通過串接著的一阻一容接到信號源上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的附加電路，其特征的區(qū)別在于數(shù)控開關(guān)不接地的那一端是直接接到單電源橋式功放輸入差動級恒流管的基極上的。
全文摘要
本發(fā)明分別從晶體管功放電路輸入端以及單電源功放電路輸入差動級恒流管基極發(fā)射極著手，設(shè)置了相應(yīng)的附加電路，以實現(xiàn)無信號靜態(tài)噪聲自動切斷，功放管過載與短路保護(hù)，功放管過熱保護(hù)功能。
文檔編號H03F1/00GK1085360SQ9310110
公開日1994年4月13日 申請日期1993年1月19日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月19日
發(fā)明者陳國偉 申請人:陳國偉