專利名稱：音頻功放電流分頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種音頻功放電子分頻器，尤其是能使電子分頻功放結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，造價(jià)降低的電子分頻器。
目前，公知的音頻功放電子分頻器是由電阻、電容組成的無源分頻網(wǎng)絡(luò)或電阻、電容和小功率放大器件組成的有源分頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的。采用電子分頻的音頻功放，電子分頻器的接法是將電子分頻器的輸入端與前級(jí)放大器的輸出端電連接，將分頻器各頻段濾波器輸出端分別與一個(gè)后級(jí)放大器的輸入端電連接。需要幾路分頻，分頻器后面就要配置幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的后級(jí)功率放大器來驅(qū)動(dòng)各頻段的揚(yáng)聲器，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高，故一般僅在成本相對(duì)低一些的中低檔集成電路功放中采用電子分頻。而用分立元件組裝的高級(jí)電子分頻功放，由于結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，成本高昂，難以推廣，廠家也不敢輕易生產(chǎn)有關(guān)電子分頻器及其應(yīng)用的技術(shù)資料，可參見近年音響技術(shù)書刊的有關(guān)技術(shù)文章。
本實(shí)用新型的目的是提供一種分頻器，它能使分立元件高級(jí)電子分頻功放的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，造價(jià)顯著降低。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的按設(shè)計(jì)要求，用電阻、電容組成無源電子分頻網(wǎng)絡(luò)。用輸入阻抗高的場(chǎng)效應(yīng)功率放大管和有關(guān)電阻，電容構(gòu)成個(gè)數(shù)與頻段數(shù)目相同的功率輸出級(jí)電路，使分頻網(wǎng)絡(luò)各頻段濾波器輸出端分別與各自的功率輸出級(jí)電路的輸入端電連接，構(gòu)成一種兼有電子分頻和功率(電流)放大輸出功能的分頻器組合電路。應(yīng)用時(shí)將該組合電路分頻網(wǎng)絡(luò)的輸入端和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)后級(jí)放大器的主電壓放大緩沖級(jí)的輸出端電連接，將該組合電路功率輸出級(jí)電路的輸出端和整機(jī)對(duì)應(yīng)的揚(yáng)聲器接線端子電連接，即可構(gòu)成一個(gè)聲道的電子分頻高級(jí)功放。由于全頻帶信號(hào)經(jīng)后級(jí)放大器主電壓放大級(jí)放大、緩沖，幅度已足夠高，而輸出級(jí)場(chǎng)效應(yīng)管的輸入阻抗又極高，信號(hào)經(jīng)本組合電路分頻網(wǎng)絡(luò)后的衰減量很小，再經(jīng)本組合電路的場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行功率(電流)放大后，便可直接驅(qū)動(dòng)高、低頻段的揚(yáng)聲器。
由于采用上述方案，分頻網(wǎng)絡(luò)在功放系統(tǒng)中的位置后移到后級(jí)放大器的主電壓放大緩沖級(jí)的輸出端，這就省去了一個(gè)或幾個(gè)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且造價(jià)很高的后級(jí)功率放大器的主電壓放大級(jí)，使分立元件高級(jí)電子分頻功放的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，造價(jià)降至最低。為生產(chǎn)和普及高級(jí)電子分頻功放創(chuàng)造了有利條件，且使當(dāng)今迅猛發(fā)展的AV功放系統(tǒng)采用高保真電子分頻技術(shù)成為可能。例如采用上述方案的二分頻功放，與常規(guī)功放相比，只增加了兩只功放管和無源分頻網(wǎng)絡(luò)的十余只阻容件，所需費(fèi)用增加不多。若與輸出級(jí)采用兩對(duì)管子并聯(lián)工作的常規(guī)功放比較，則只增加分頻網(wǎng)絡(luò)阻容件的費(fèi)用(采用優(yōu)質(zhì)元件也不過十幾元錢)。因?yàn)椴捎秒娮臃诸l后，高低音分流，每個(gè)頻段輸出管只用一對(duì)便能滿足要求，總的用管數(shù)量并沒有增加。如果將省去的音箱分頻器上百元的費(fèi)用計(jì)算在內(nèi)，系統(tǒng)的造價(jià)還會(huì)有所降低，況且得到的是電子分頻功放的高保真效果。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型第一個(gè)實(shí)施例的電原理圖。
圖2是圖1中分頻網(wǎng)絡(luò)高通濾波器的等效電路。
圖3是圖1中分頻網(wǎng)絡(luò)低通濾波器的等效電路。
圖4是本實(shí)用新型第二個(gè)實(shí)施例的電原理圖。
圖5是本實(shí)用新型第三個(gè)實(shí)施例的電原理圖。
在圖1的第一個(gè)實(shí)施例中，電阻R1～R16和電容C1～C16組成無源電子三分頻網(wǎng)絡(luò)。輸入阻抗高的場(chǎng)效應(yīng)功率放大管Q1、Q2，Q3、Q4、Q5、Q6與有關(guān)的偏置電阻以及電容等分別構(gòu)成高頻段、中頻段和低頻段的功率輸出級(jí)電路。電子分頻網(wǎng)絡(luò)中的高頻段、中頻段和低頻段濾波器的輸出端分別與各自的功率輸出級(jí)電路的輸入端電連接，構(gòu)成兼有電子分頻和功率(電流)放大輸出功能的分頻器組合電路。本實(shí)用新型取名“電流分頻”，即取其分流放大之意。將這個(gè)組合電路的輸入端(即無源分頻網(wǎng)絡(luò)的輸入端)與一個(gè)后級(jí)功率放大器的主電壓放大緩沖級(jí)的輸出端(即圖中虛線框內(nèi)簡(jiǎn)化了的主電壓放大緩沖級(jí)的輸出端)電連接。再將這個(gè)組合電路三個(gè)頻段功率輸出級(jí)的輸出端與整機(jī)對(duì)應(yīng)的揚(yáng)聲器接線端子電連接。便可構(gòu)成一臺(tái)三分頻電子分頻高級(jí)功放。本組合電路的工作原理如下由主電壓放大緩沖級(jí)送來的全頻帶音頻信號(hào)，經(jīng)C1、C2、R1、R2(兼偏置)和C3、C4、R3、R4(兼偏置)構(gòu)成的兩組無源高通濾波器(等效電路如圖2所示)分別選出高頻段正負(fù)半周信號(hào)(中、高頻段分頻點(diǎn)f1＝4000Hz)。由于信號(hào)經(jīng)主電壓放大級(jí)放大，幅度已足夠大，再經(jīng)輸出管Q1、Q2電流放大后，便可直接驅(qū)動(dòng)高音揚(yáng)聲器。Q1、Q2外圍有關(guān)阻容件構(gòu)成偏置電路。其中D1提供1.6V穩(wěn)定的偏置電壓，W1、W2分別是中點(diǎn)電位和靜態(tài)電流調(diào)節(jié)電阻。C5～C8、R5～R8和C9～C12、R9～R12構(gòu)成兩組無源帶通濾波器(由高、低通濾波器串接而成，中、低頻分頻點(diǎn)f0＝150Hz)。選出的中頻段信號(hào)經(jīng)中頻段輸出場(chǎng)效應(yīng)管Q3、Q4放大后饋給中音揚(yáng)聲器放音。輸出管偏置電路與高頻段同。C13、C14、R13、R14和C15、C16、R15R16構(gòu)成兩組無源低通濾波器(等效電路如圖3所示)，選出的低頻段信號(hào)經(jīng)輸出管Q5、Q6放大后饋給低音揚(yáng)聲器放音。由于Q5、Q6與緩沖級(jí)直接耦合，并從中獲得偏置電壓，故不影響功放DC化。電路工作電壓若取±50V，各頻段均可輸出100W額定功率(8Ω負(fù)載)。
在圖2所示的高通濾波器等效電路中，各R、C的值可按下面的關(guān)系式計(jì)算R＝R1＝R2/n ……n≥3C＝C1＝nC2 ……n≥3C=159f0(Hz)R(KΩ)(μF)]]>式中n為R2與R1的比值。設(shè)計(jì)時(shí)，先設(shè)定一個(gè)合適的R值(不小于22KΩ，以免前級(jí)等效負(fù)載過重)再計(jì)算C值。
在圖3所示的低通濾波器等效電路中，各R、C的值仍可用上面的關(guān)系式計(jì)算。
在圖4所示的第二個(gè)實(shí)施例中，電阻R1～R6和電容C1～C5構(gòu)成無源二分頻網(wǎng)絡(luò)，兩只電子管FU-7(為簡(jiǎn)明起見，已畫成一只三極管)和各自的輸出變壓器分別構(gòu)成高、低頻段的功率輸出級(jí)。二分頻網(wǎng)絡(luò)高、低通濾波器輸出端分別與各自的功率輸出管柵級(jí)電連接，構(gòu)成兼有電子分頻和功率放大功能的分頻器組合電路。把該組合電路的輸入端(即分頻網(wǎng)絡(luò)的輸入端)與一臺(tái)電子管后級(jí)功放的推動(dòng)級(jí)電子管(虛線框內(nèi))的輸出端電連接，再將組合電路兩個(gè)頻段功率輸出級(jí)的輸出端與各自的揚(yáng)聲器接線端子電連接，即可構(gòu)成一臺(tái)二分頻電子管功放。由于受柵漏電阻R3取值的限制(最大500KΩ)，R1的串入會(huì)有一定的損耗，計(jì)算時(shí)R2與R1的比值n要取小些，如取n＝3，把插入損耗控制在1dB以內(nèi)。R5的加入是為調(diào)整高、低頻段的平衡，可看成是R4的一部分。因輸出管工作于單管A類狀態(tài)。分頻網(wǎng)絡(luò)高、低通濾波器只需一組，電路很簡(jiǎn)單。
在圖5所示的第三個(gè)實(shí)施例中，電阻R1～R9和電容C1～C8構(gòu)成無源二分頻網(wǎng)絡(luò)，Q1、Q2、Q5、Q6和Q3、Q4、Q7、Q8以及相應(yīng)的阻容件分別構(gòu)成高、低頻段的功率輸出級(jí)電路，分頻網(wǎng)絡(luò)高、低頻段濾波器的輸出端分別與各自的功率輸出級(jí)的輸入端電連接，構(gòu)成兼有電子分頻和功率(電流)放大輸出功能的分頻器組合電路。將該組合電路的輸入端(即分頻網(wǎng)絡(luò)的輸入端)與一個(gè)后級(jí)功放主電壓放大緩沖級(jí)的輸出端(即虛線框內(nèi)簡(jiǎn)化了的主電壓放大緩沖級(jí)的輸出端)電連接，再將該組合電路兩個(gè)功率輸出級(jí)的輸出端與對(duì)應(yīng)的揚(yáng)聲器接線端子電連接，便可構(gòu)成一臺(tái)電子二分頻高級(jí)功放。由于采用二分頻，本實(shí)施例僅比第一個(gè)實(shí)施例少一個(gè)中頻段濾波器及相應(yīng)的功率輸出電路，故電路原理與圖1高、低頻段電路基本相同，只是D1要選用正向壓降為2V的發(fā)光管，或選用3V的穩(wěn)壓管，Q1～Q4要用中功率場(chǎng)效應(yīng)管，并分別與雙極型功率輸出管Q5～Q8組成復(fù)合管。這主要是為了提高輸出級(jí)的輸入阻抗，減小分頻網(wǎng)絡(luò)的插入損耗。本電路f0＝150Hz，配合3D音箱系統(tǒng)也很合適。
上述三個(gè)實(shí)施例均不介入大環(huán)路負(fù)反饋，負(fù)反饋可在主電壓放大級(jí)實(shí)施。這正是目前人們推崇的低TIM失真電路程式。
可見，本實(shí)用新型適用于各種場(chǎng)效應(yīng)管、電子管、雙極型管分立元件電子分頻后級(jí)音頻功放(含3D功放、AV功放)。能滿足整機(jī)廠專業(yè)化批量生產(chǎn)的要求。有關(guān)廠家還可將本實(shí)用新型制成各種厚膜電路或標(biāo)準(zhǔn)組件，以進(jìn)一步簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。這樣，整機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)或業(yè)余摩機(jī)升檔就更加方便了。
權(quán)利要求1.一種音頻分頻器，按設(shè)計(jì)要求。電阻、電容組成無源電子分頻網(wǎng)絡(luò)，輸入阻抗高的功率放大管和有關(guān)的電阻、電容構(gòu)成個(gè)數(shù)與頻段數(shù)目相同的功率輸出級(jí)電路，其特征是電子分頻網(wǎng)絡(luò)各頻段濾波器輸出端分別與各自的功率輸出級(jí)電路的輸入端電連接，構(gòu)成一種兼有電子分頻和功率(電流)放大輸出功能的分頻器組合電路，組合電路電子分頻網(wǎng)絡(luò)的輸入端與一個(gè)后級(jí)放大器的主電壓放大緩沖級(jí)的輸出端電連接，組合電路各頻段功率輸出級(jí)的輸出端和整機(jī)對(duì)應(yīng)的揚(yáng)聲器接線端子電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分頻器，其特征是分頻器組合電路由電子分頻網(wǎng)絡(luò)和場(chǎng)效應(yīng)管功率輸出級(jí)電路組合而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分頻器，其特征是分頻器組合電路由電子分頻網(wǎng)絡(luò)和場(chǎng)效應(yīng)管與雙極型管構(gòu)成的復(fù)合管功率輸出級(jí)電路組合而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分頻器，其特征是分頻器組合電路由電子分頻網(wǎng)絡(luò)和電子管功率輸出級(jí)電路組合而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分頻器，其特征是分頻器組合電路是由電子分頻網(wǎng)路與各頻段功率輸出級(jí)電路組成的厚膜電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分頻器，其特征是分頻器組合電路是由電子分頻網(wǎng)絡(luò)與各頻段功率輸出級(jí)電路組成的標(biāo)準(zhǔn)組件。
專利摘要本實(shí)用新型屬于音響技術(shù)領(lǐng)域,可解決用現(xiàn)有電子分頻方式制作的分立元件電子分頻功放成本高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不利于生產(chǎn)和普及的難題。其主要特征是在后級(jí)功放主電壓放大緩沖級(jí)之后實(shí)施電子分頻,把電子分頻網(wǎng)絡(luò)與相應(yīng)頻段的功率輸出級(jí)或末前級(jí)結(jié)合起來,可直接驅(qū)動(dòng)相應(yīng)頻段揚(yáng)聲器或末級(jí)輸出管,適用于各種類型的分立元件電子分頻功放。
文檔編號(hào)H03F3/20GK2291750SQ95203319
公開日1998年9月16日 申請(qǐng)日期1995年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月28日
發(fā)明者吳文波 申請(qǐng)人:吳文波