公司新闻

【涨姿势】 对称与平衡是电路发展的方向

22年前《发烧友》预言对称和平衡将是电路发展的方向(连载-中)


前文回顾:


在上篇文章中,小编与大家分享了


1.元器件的进步使晶体管功率放大器的技术指标产生了质的飞跃

2.瞬态互调失真的提出使人们更加注重放大器的动态指标




对称与平衡是电路发展的方向


对称与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平衡与统一,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,不仅可以革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大器的输入级,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。


20180423_140907_000.png


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Q3 承担了提供电压增益的主要任务,必然是开环失真,频带狭窄。此外,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 见(图七)。


20180423_140907_001.png


共射一一共基电路又叫“渥尔曼”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 Q2 非常低的输入阻抗,使 Q1,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。


图七的结构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 见(图九)。


20180423_140907_002.png


从互补推挽的 Q1 和 Q3 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 Q1 和 Q2,当然此时 Q2 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。


20180423_140907_003.png


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Q1、Q2 的发射极串入负反馈反阻,更加扩大了线性范围。Q3 和Q4构成镜像电流源,把Q1 的集电极电流转移到Q2 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Hre和VBZ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,这将增加电路的失真度。


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HPE 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。正是这些优秀的元器件,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?

上一条: 【涨姿势】 极端重视电源的现代放大器

下一条: 可以像积木一样拓展升级,玩法多样的组合:Audiolab 8300A/CD

返回列表
  • 微信公众号

  • 微博公众号

联系我们

公司地址:广东省深圳市宝安区西乡镇九围新村先歌文化产业园

咨询电话:400-6565-787

公司网址:www.iaggroup.cn

在线咨询