[發明專利]反接制動音頻高保真功率放大電路

無效

• 申請號: 96102641.3
• 申請日: 1996-01-26
• 公開（公告）號: CN1056487C
• 公開（公告）日: 2000-09-13
• 發明（設計）人: 陳國富
• 申請（專利權）人: 陳國富
• 主分類號: H03F3/20
• 分類號: H03F3/20;H03F3/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及的是制作反接制動音頻高保真(Hi-F_i)放大器，其特征是，該放大器對揚聲器系統的控制通過反接制動方式實現。

現有技術中聲頻功率放大器通過阻尼方式實現對揚聲器系統的控制。由于揚聲器紙盆存在慣性，當輸入揚聲器的驅動信號為另時，揚聲器的紙盆并不能立刻停止振動，因慣性其音圈將繼續在磁場中振動，并產生感生電壓。現有技術中之各種功率放大器電路(不管半導體或是電子管)，均靠末級功放器件的內阻及濾波電容對揚聲器音圈中的感生聲頻電壓短路而實現對揚聲器慣性振動的阻尼制動。這一方式稱為阻尼制動，類似于沖擊式電流計在將其線圈短路時實現的阻尼制動。

放大器對揚聲器系統慣性振動控制的優劣是衡量音響系統最為重要的指標，對一個理想的音響系統而言，放大器應當實現對揚聲器完完全全的控制。亦即是，揚聲器在完成上個“音符”的振動后，立即停止(即沒有慣性)并立刻開始下一個“音符”的振動。事實上揚聲器系統不可能沒有質量、也不可能沒有慣性。因此，能否使揚聲器立即停止慣性振動，其關鍵是放大器的制動功能。如前所述，現有技術中的頂級高保真放大器之諸電路，依靠短路時音圈在磁場中運動的阻力而制動，亦即是慣性振動，因受到阻尼而最終停止，所以，這一制動的時間較長，現有技術中衡量這一阻尼過程的指標稱為阻尼系數，近似等于揚聲器系統的電阻與末級功放元件之內阻與連接線電阻之和之比值：Fd＝RL/(Ri+Rc)，按照此公式，為了增強放大器對揚聲器的控制，現有技術中采取了以下辦法：

A)減少末級功放元件的內阻Ri，其辦法是將多只末級功放元件并聯，譬如，在金噪子A100中末級功放每一橋臂由10只MOSFET管構成；

B)制造低電阻的傳輸線材，如此產生了各種昂貴的所謂神經線，如荷蘭高度風8N(99.999999％)喇叭神經線，甚至用貴重金屬金、銀制作傳輸線材等。

本發明的目的是采取另一種完全不同于現有技術的方式，即反接制動方式實現功率放大器對揚聲器系統慣性振動之更為完美的控制。這一方法類似于交流三相異步電機通過繼電器使二相反接，利用外電源使電機反轉的力量(配合速度繼電器)強制電機制動。因為反接制動利用強大的外電源能量，實現了強制制動，因此制動時間很短，其效果優于阻尼制動。

在聲頻功率放大器中如何實現對揚聲器慣性振動之反接制動呢？本發明中實現這一制動方式的奧妙是，在末級功放電器中巧妙地連接半導體二級管，一方面，該二級管對揚聲器慣性振動產生的復雜電訊號整流，經整流后的直流訊號的極性恰好與外電源極性相反，因此，強大的外電源將極性相反的揚聲器慣性電壓中和，而強制揚聲器的慣性振動停振，換句話說，流經音圈的中和電流產生的振動與慣性振動的方向恰好相反，因而強制音圈停振，另一方面，鑒于二極管的電壓、電流特性，選擇適當的二級管時，在末級功效管正常工作的范圍內，二級管的電壓降恒定在0.3-0.8伏之間，因此毫不影響末級功效的正常工作，當功放元件電流達到飽和時，二級管的電壓降增加，因而實現了柔性剪峰。此外，對破壞性電流，此二極管還兼有保護功放管的功能，以下是常見的三種類型末級功放改成反接制動功放之電路：

(一)反接制動OCL功放電路[附圖(1)、附圖(2)]

附圖(1)中電路是大家熟知，使用音響對管(NPN，PNP)及推動管的末級OCL功放典行電路。唯一不同的是，本發明將4只二級管D1、D2、D3、D4分別與三級管T1、T2、T3、T4串聯。等效電路為附圖(2)中電路。

揚聲器音圈在磁場中慣性振動時，在M點與接地點G之間感生了一個復雜的電訊號(有各種不同的頻率分量及相位，不能視為簡單正弦波)。這一感生電壓被整流后，在P點產生一個相對地為負的直流電壓，在N點產生一個相對地為正的直流電壓，因為直流電壓不能通過濾波電容，所以不能形成回路，但由于此電壓正好與外電源的極性相反，故被外電源中和，強制音圈停止慣性振動。

如果沒有二級管，則音圈中的感生電壓將通過三級管的內阻及濾波電容短路，這便是傳統技術中的阻尼制動，而不是反接制動。

(二)反接制動橋式功放(BTL)電路[附圖(3)、附圖(4)]