專利名稱：一種音響系統(tǒng)直通型高清功放電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功放電路，特別是一種音響系統(tǒng)直通型高清功放電路。
背景技術(shù)：
回顧功放的發(fā)展歷史，從有輸入變壓器到無(wú)輸入變壓器，從有輸出變壓器到用輸 出電容代替輸出變壓器(稱0TL)，從有輸出電容到無(wú)輸出電容(稱OCL，OCL電路標(biāo)志功放 進(jìn)入HiFi時(shí)代)，盡管表面上僅改動(dòng)一個(gè)元件，但一步一個(gè)腳印，一步一個(gè)跳躍，一步一個(gè)革命。我們知道，音樂可以用四個(gè)方面描述；音質(zhì)、音色、音風(fēng)、音氣。對(duì)音質(zhì)、音色，相信 大家都很清楚，而音風(fēng)、音氣則是本專利申請(qǐng)?zhí)岢龅模旅鎸?huì)看到提出音風(fēng)、音氣這兩個(gè) 概念對(duì)音樂的欣賞和理解，功放的評(píng)價(jià)會(huì)大有幫助。高清功放的音質(zhì)、音色、音風(fēng)、音氣評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)可用“清、純、靚、透”四個(gè)字表述(稱 “四字評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)”)?！扒濉斌w現(xiàn)音質(zhì)?！凹儭斌w現(xiàn)音色。“靚”體現(xiàn)音樂鳳格。“透”體現(xiàn)音樂氣勢(shì)?！八淖衷u(píng)判標(biāo)準(zhǔn)”具體內(nèi)客如下“清”清晰度高。全音域清晰無(wú)失真，.話音可懂性高、親切自然，歌聲吐字清晰、 甜美且富有磁性，音樂層次分明、豐滿厚實(shí).，大信號(hào)氣勢(shì)如虹，小信號(hào)盡顯無(wú)遺，無(wú)掩蔽效 應(yīng).，所有音樂語(yǔ)言信息全部到位?！凹儭币羯冋鎸?shí)，音樂諧波豐富，和諧悅耳，頻響寬廣均勻，無(wú)互調(diào)失真。聲音“靚”具體是指低頻豐厚有力、松而不軟、彈而不散，中頻園潤(rùn)、明亮，高頻纖 細(xì)、絲絲入扣.。我們說(shuō)“靚”體現(xiàn)音樂風(fēng)格，這里應(yīng)包含兩層意思一是音樂本身具有的風(fēng) 格，二是聆聽者的欣賞風(fēng)格、愛好，既有客觀因素亦有主觀因素?！巴浮蓖ㄍ?、逶亮。.流暢、歡快、活躍、收發(fā)自如，動(dòng)態(tài)范圍大，瞬態(tài)響應(yīng)妤，爆發(fā) 力、穿透力強(qiáng)，聲像定位準(zhǔn)確，聲場(chǎng)穩(wěn)定，既寬亦深，極富有現(xiàn)場(chǎng)感、臨場(chǎng)感。“清純靚透”四字評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)所表現(xiàn)的“音質(zhì)、音色、音風(fēng)、音氣”體現(xiàn)出音樂的最高境 界！四字評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)作為高檔次功放評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是很合理的。要達(dá)到上述目的首先要探討放大器的失真向題。我們知道，任何一個(gè)周期性信號(hào) 都可分解為一系列正弦波，因此分析放大器失真實(shí)際上就是分析正弦波通過(guò)放大器的失真 問題，我們還知道，正弦波的三要素是幅度、頻率、相位，如把幅度引伸為波形，則失真問題 可歸結(jié)為正弦波的波形失真、頻率失真、相位失真。波形失真也稱非線性失真，波形畸變、削頂、交越失真等都屬波形失真，波形失真 必然導(dǎo)致諧波失真，即產(chǎn)生額外的有害的高次諧波。造成波形失真原因是放大器工作點(diǎn)設(shè) 置不當(dāng)、動(dòng)態(tài)范圍小、負(fù)載及匹配不良等，波形失真主要影響音質(zhì)、音色。頻率失真；也稱線性失真(波形良好)。表現(xiàn)為頻響窄、不平坦。造成頻率失真主 要原因是電路存在電抗性元件或分布參數(shù)。另外因放大器存在非線性，幾種不同頻率通過(guò) 非線區(qū)必然產(chǎn)生和頻和差頻，形成互調(diào)失真，也可納入頻率失真。頻率失真主要影響音色、首風(fēng)。相位失真也稱相移失真。就是正弦波經(jīng)過(guò)某個(gè)系統(tǒng)、四端網(wǎng)絡(luò)或放大器，輸出的 波形(不包括幅度)沒有變，頻率沒有變，而相位則有超前或滯后。頻率失真必然陪伴相位 失真，因此產(chǎn)生失真的原因也相同。但是，相位失真不一定都會(huì)引起頻率失真。特別強(qiáng)調(diào)指出相位失真影響面很廣，它對(duì)音質(zhì)、音色、音風(fēng)、音氣都有影響，而主 要影響音風(fēng)和音氣。事實(shí)上，音樂的細(xì)節(jié)都由相位打造而成的，音樂沒有細(xì)節(jié)就難以展示音 樂的風(fēng)格，難以展示音樂的氣質(zhì)和藝術(shù)內(nèi)涵。一個(gè)不容否認(rèn)的事實(shí)是扮演立體聲、環(huán)繞聲、家庭影院、3D影院等高層次音樂的 主角是誰(shuí)？相位！還有，音箱的設(shè)計(jì)、音箱位置的擺放，聽音室、會(huì)議室、會(huì)場(chǎng)的聲學(xué)設(shè)計(jì)都 與相位有密切關(guān)系?？梢娤辔辉谝繇懼姓紦?jù)何等重要地位！令人遺憾的是，可能是對(duì)相位失真認(rèn)識(shí)上存在誤區(qū)，相位失真在音晌功放設(shè)計(jì)中 還未引起足夠的重視，或者是找不到理想的解決辦法，心有余而力不足。我們還看到，測(cè) 量波形失真可用示波器、失真度儀，測(cè)量頻率失真可用掃頻儀，卻沒有測(cè)量相移的有效儀器 (多普勒測(cè)量?jī)x是測(cè)相移的，但不用在音響上).這是相位失真不被重視的佐證。.上面提到引起相位失真是電路中存在電抗元件，具體耒說(shuō)就是指信號(hào)傳輸電路中 有耦合電容。通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算可得到一個(gè)低端轉(zhuǎn)折頻率為20周、由4. 7U電容與IOK電阻串 聯(lián)而成的耦合電路，此時(shí)電阻上得到的20周正弦波相移竟達(dá)10度之高！當(dāng)然要消除相移辦法還是有的。例如，加大電容的容量，或者，電路上有微分電容 則補(bǔ)充積分電容，有積分電容則補(bǔ)充微分電容。顯然這是一個(gè)以毒攻毒的辦法，因?yàn)樵黾与?容容量或數(shù)量的做法對(duì)音質(zhì)造成的影響很可能是得不償失，所以此法并不理想。還有一個(gè)辦法是用優(yōu)質(zhì)昂貴的電容取代普通電容，這是音響發(fā)燒友們樂于使用的 方法。但這種方法成本很高。既然電容的存在給我們帶耒那么大的麻煩，干脆取消它，讓信號(hào)直通，行得通嗎？ 沒有隔直作用的耦合電容，功放還能正常工作嗎？這并非匪夷所思，實(shí)踐證明這是可行的。 其實(shí)功放電路的變革一直都圍繞輸出點(diǎn)(稱中心點(diǎn))的直流電位為零的問題轉(zhuǎn)。對(duì)于OCL 電路，有兩種控制中心點(diǎn)電位電路，一是直流負(fù)反饋電路；二是為了取消直流負(fù)反饋必須存 在的交流旁路電容而設(shè)計(jì)的伺服電路，目的都是控制中心點(diǎn)為零電位。直流負(fù)反饋電路因 為存在電容而影響信號(hào)直通，這里可不必討論，需要討論的是伺服電路，這里暫且稱它為單 伺服電路。單伺服電路一種常規(guī)的伺服電路，其取樣點(diǎn)僅是中心點(diǎn)一個(gè)輸出端，僅能控制中 心點(diǎn)；當(dāng)然由于控制環(huán)路的作用單伺服電路也控制了偏置，但這種偏置僅是正負(fù)對(duì)稱而已， 它不能控制偏置的具體數(shù)值，須另設(shè)偏置電路。且另設(shè)的偏置電路沒有外控功能，大多數(shù)偏 置電路還帶有耦合電容，而且調(diào)試也很不方便(它必須在功放全帶電時(shí)才能實(shí)行)，工作也 不是很穩(wěn)定。目前的功放都是電壓輸出模式(稱電壓模輸出電壓與輸入電壓成正比)，功放的 電壓輸出直接與揚(yáng)聲器相接。然而，嚴(yán)格地講，電壓模功放與揚(yáng)聲器并不匹配。首先我們必須弄靖楚揚(yáng)聲器到底是一種什么樣的器件？大家知道，揚(yáng)聲器的音圈 是個(gè)線圈，物理知識(shí)告訴我們通電線圈在磁場(chǎng)中受力作用而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，而受力的大小則與 磁場(chǎng)強(qiáng)度、線圄有效長(zhǎng)度和電流強(qiáng)度(注意是電流強(qiáng)度而不是電壓！)成比。既然揚(yáng)聲器受力與電流強(qiáng)度成正比，所以可以認(rèn)定揚(yáng)聲器是一種電流型器件。為什么電壓模功放與電流型器件的揚(yáng)聲器不匹配呢？道理很簡(jiǎn)單，如果對(duì)音圈施 加的是電壓而不是電流，則必須將電壓除以音圈的阻抗才能得到流過(guò)音圈的電流，顯然，問 題的焦點(diǎn)是音圈的阻抗是否是個(gè)純電阻(常數(shù))，如是則力與電壓成正比，如不是則不成 立。音圈是純電阻嗎？不是！它是個(gè)在運(yùn)動(dòng)的電感，除了與頻率有關(guān)外還受到很多其他因 素的影響，所以其阻抗是很復(fù)雜的，從而導(dǎo)致受力與電壓不成線性關(guān)系；也就是說(shuō)，電壓模 功放雖然能保證輸出電壓與輸入電壓成正比，但不能保證揚(yáng)聲器受力與輸入電壓成正比。 產(chǎn)生這種情況稱為不匹配。不匹配引起的失真，稱匹配失真，它嚴(yán)重影響音質(zhì)。我們知道，在 音響系統(tǒng)中，揚(yáng)聲器是失真“大戶”，就目前的技術(shù)水平，功放電路的波形失真度可達(dá)0。1 % 甚至0。01 %，而失真度能達(dá)到1 %的揚(yáng)聲器就很了不起了！兩者相差竟達(dá)1至2個(gè)數(shù)量級(jí)。 質(zhì)量高的音箱價(jià)格也就不斷上揚(yáng)。因此揚(yáng)聲器失真問題的重要性就不言而喻了。既然電壓模功放與電流型揚(yáng)聲器不匹配，為什么不用電流模(輸出電流與輸入電壓成正比)功放與電流型揚(yáng)聲器相匹配以防止匹配失真？回答是肯定的。有一種所謂“電 流負(fù)反饋功放”電路見諸于雜志，它是在電壓模功放基礎(chǔ)上加入少量的電流負(fù)反饋而提高 功放的“電流性”，但它本質(zhì)上仍是電壓模功放。而且它有兩個(gè)很大的缺陷一是揚(yáng)聲器接地 端因串接電流負(fù)反饋電阻而不能接地，二是電路、揚(yáng)聲器不能接成BTL型式。所以盡管這種 電路對(duì)音質(zhì)有所提高，但仍不被生產(chǎn)廠家采用。上面把功放失真和揚(yáng)聲失真分開論述僅是為了論述方便并符合目前人們的思維 習(xí)慣而已，事實(shí)上，嚴(yán)格地講，匹配失真問題實(shí)質(zhì)仍是個(gè)頻率失真、相位失真問題，何解？上 面始終強(qiáng)調(diào)一個(gè)重要概念一個(gè)系統(tǒng)或四端網(wǎng)絡(luò)，只要存在電抗元件(電抗元件可以是電 客，也可以是電感)，就必然引起頻率失真和相位失真。如果把功放電路和揚(yáng)聲器合為一個(gè) 稱之為“音響系統(tǒng)”的系統(tǒng)，則揚(yáng)聲器的音圈就是這個(gè)系統(tǒng)的電抗元件了，它存在的失真也 就是這個(gè)“音響系統(tǒng)”的頻率失真和相位失真，只不過(guò)功放電路的失真元件是電容，而揚(yáng)聲 器的失真元件是電感而巳。如果是這樣理解(理應(yīng)這樣理解，因?yàn)楣Ψ庞肋h(yuǎn)不能拋棄揚(yáng)聲器而自我吹噓！)， 事情就相當(dāng)明白上面所說(shuō)的“信號(hào)直通”最終概念應(yīng)該改為“從輸入電壓到輸出聲音的直 通”，或者說(shuō)是“音響系統(tǒng)直通”而不是半途而廢的“功放電路直通”。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種線路合理，造價(jià)低廉，性能穩(wěn)定可靠，可解決信號(hào)傳輸 過(guò)程中的相位失真問題以及功放與揚(yáng)聲器匹配失真問題，從而使音質(zhì)、音色、音風(fēng)、音氣都 極佳的音響系統(tǒng)直通型高清功放電路。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到一種音響系統(tǒng)直通型高清功放裝置，包 括音源、放大驅(qū)動(dòng)電路、跟隨電路、電源電路、揚(yáng)聲器，其特征在于還有雙偏置伺服信號(hào)直 通電路、電流模電路，放大驅(qū)動(dòng)電路的輸出端一路與跟隨電路相連接，另一路與雙偏置伺服 信號(hào)直通電路相接，雙偏置伺服信號(hào)直通電路輸出的信號(hào)送回放大驅(qū)動(dòng)電路，電流模電路 的輸入端與跟隨電路相接，輸出端與放大驅(qū)動(dòng)電路相接。本發(fā)明的目的還可以通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到所述的音源、放大驅(qū)動(dòng)電路、跟隨電 路、揚(yáng)聲器、雙偏置伺服信號(hào)直通電路、電流模電路都分為左、右兩個(gè)通道。每個(gè)通道的放大驅(qū)動(dòng)電路有一路輸入腳，直接與音量電位器中間腳相連，音量電位器輸入腳與音源直通。 每個(gè)通道的放大驅(qū)動(dòng)電路有三路輸出腳，分別是正偏置輸出腳、負(fù)偏置輸出腳、零偏置輸出 腳，正偏置輸出腳、負(fù)偏置輸出腳直接與跟隨電路中對(duì)應(yīng)的NPN、PNP三極管基極相連，零偏 置輸出腳空置。每個(gè)通道的電流模電路有兩條電流信號(hào)輸入腳，電流模電路根據(jù)電流信號(hào) 完成電壓一電流轉(zhuǎn)換。在每個(gè)通道的雙偏置伺服信號(hào)直通電路的輸入端還連接有偏置外控 電路，偏置外控電路的輸出信號(hào)控制著雙偏置伺服信號(hào)直通電路。偏置外控電路中設(shè)置一 條偏置外控線，通過(guò)偏置外控線把偏置與大功率輸出管的工作狀態(tài)聯(lián)系起來(lái)。音頻信號(hào)從 音源直到揚(yáng)聲器傳輸全過(guò)程中，電路上沒有任何耦合電容。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1、設(shè)置了雙偏置伺服信號(hào)直通電路，其取樣點(diǎn)是正負(fù)偏置兩個(gè)輸出端，目的是控 制兩個(gè)偏置的具體數(shù)值及其對(duì)稱性，因?yàn)槠脹Q定中心點(diǎn)，自然也就控制了中心點(diǎn)。另還設(shè) 置了偏置外控電路，通過(guò)偏置外控電路中的外控線把大功率輸出管的工作狀態(tài)與偏置緊密 聯(lián)系起來(lái)，這種極為精細(xì)的控制使到整臺(tái)功放始終處于最佳工作狀態(tài)無(wú)失真、穩(wěn)定、可靠。 本電路不僅解決中心點(diǎn)電位問題，同時(shí)也解決偏置問題。相信大家都很清楚，偏置在功放中 的作用極其重要，大方面來(lái)說(shuō)它決定功放的類別甲類、乙類、甲乙類；小方面來(lái)說(shuō)，對(duì)于最 常用的甲乙類，偏置不穩(wěn)定直接影響功放的音質(zhì)；同時(shí)整臺(tái)功放的可靠性、穩(wěn)定性都決定于 偏置，可是說(shuō)偏置是功放的生命線！能同時(shí)解決中心點(diǎn)問題 、偏置問題是本電路的獨(dú)到之 處。2、設(shè)置了電流模電路，把在揚(yáng)聲器要完成的電壓轉(zhuǎn)電流功能放到功放的電子線路 中。畢竟電子線路處理問題要容易得多、方便得多、便宜得多。而且更重要的是要使得功放 的輸出的電流(而不是電壓！)與輸入電壓成正比，輸出電流直接進(jìn)入電流型器件揚(yáng)聲器， 進(jìn)而使得揚(yáng)聲器受力與輸入電壓成正比，從而達(dá)到匹配。就是說(shuō)本電路是電流輸出模式。顯 然其音質(zhì)必定會(huì)遠(yuǎn)高于電壓模功放的音質(zhì)。3、線路簡(jiǎn)單合理、造價(jià)低廉、安裝調(diào)試方便、性能穩(wěn)定、可靠性高，。用極為普通的 元器件組裝的樣機(jī)，試聽表明高清功放的音質(zhì)音色音風(fēng)音氣極佳，除此之外，高清功放還 有一個(gè)預(yù)想不到的效果，200瓦輸出功率的高清功放，其強(qiáng)度感覺與300瓦輸出功率的普通 功放無(wú)異。


圖1為本發(fā)明的電路原理方框圖；圖2為本發(fā)明左、右兩個(gè)通道的電路原理方框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明下面將結(jié)合附圖(實(shí)施例)作進(jìn)一步詳述圖1中，1為音源、2為放大驅(qū)動(dòng)電路、3為跟隨電路、4為電源電路、5為揚(yáng)聲器、6 為雙偏置伺服信號(hào)直通電路、7為電流模電路、8為偏置外控電路。圖2中，1'為左音源、2’為左放大驅(qū)動(dòng)電路、3'為左跟隨電路、4為電源電路、5' 為左揚(yáng)聲器、6'為左雙偏置伺服信號(hào)直通電路、7'為左電流模電路、8為偏置外控電路。 1"為右音源、2”為右放大驅(qū)動(dòng)電路、3"為右跟隨電路、5"為右揚(yáng)聲器、6"為右雙偏置伺服信號(hào)直通電路、7"為右電流模電路。 左、右通道的放大驅(qū)動(dòng)電路都有一路輸入腳，直接與音量電位器中間腳相連，音量電位器輸入腳與對(duì)應(yīng)音源直通。左、右通道的放大驅(qū)動(dòng)電路都有三路輸出腳，分別是正偏置 輸出腳、負(fù)偏置輸出腳、零偏置輸出腳，正偏置輸出腳、負(fù)偏置輸出腳直接與跟隨電路中對(duì) 應(yīng)的NPN、PNP三極管基極相連，零偏置輸出腳空置。左、右通道的電流模電路都有兩條電流 信號(hào)輸入腳，電流模電路根據(jù)電流信號(hào)完成電壓一電流轉(zhuǎn)換。在左、右通道的雙偏置伺服信 號(hào)直通電路的輸入端還連接有偏置外控電路，偏置外控電路中設(shè)置一條偏置外控線，通過(guò) 偏置外控線把偏置與大功率輸出管的工作狀態(tài)聯(lián)系起來(lái)。整個(gè)電路無(wú)耦合電容。
權(quán)利要求
一種音響系統(tǒng)直通型高清功放電路，包括音源(1)、放大驅(qū)動(dòng)電路(2)、跟隨電路(3)、電源電路(4)、揚(yáng)聲器(5)，其特征在于還有雙偏置伺服信號(hào)直通電路(6)、電流模電路(7)，放大驅(qū)動(dòng)電路(2)的輸出端一路與跟隨電路(3)相連接，另一路與雙偏置伺服信號(hào)直通電路(6)相接，雙偏置伺服信號(hào)直通電路(6)輸出的信號(hào)送回放大驅(qū)動(dòng)電路(2)，電流模電路(7)的輸入端與跟隨電路(3)相接，輸出端與放大驅(qū)動(dòng)電路(2)相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種音響系統(tǒng)直通型高清功放電路，其特征在于所述的音 源⑴、放大驅(qū)動(dòng)電路⑵、跟隨電路⑶、揚(yáng)聲器(5)、雙偏置伺服信號(hào)直通電路(6)、電流模 電路(7)都分為左、右兩個(gè)通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種音響系統(tǒng)直通型高清功放電路，其特征在于每個(gè) 通道的放大驅(qū)動(dòng)電路(2)有一路輸入腳，直接與音量電位器中間腳相連，音量電位器輸入 腳與音源(1)直通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種音響系統(tǒng)直通型高清功放電路，其特征在于每個(gè) 通道的放大驅(qū)動(dòng)電路⑵有三路輸出腳，分別是正偏置輸出腳、負(fù)偏置輸出腳、零偏置輸出 腳，正偏置輸出腳、負(fù)偏置輸出腳直接與跟隨電路(3)中對(duì)應(yīng)的NPN、PNP三極管基極相連， 零偏置輸出腳空置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種音響系統(tǒng)直通型高清功放電路，其特征在于每 個(gè)通道的電流模電路(7)有兩條電流信號(hào)輸入腳，電流模電路(7)根據(jù)電流信號(hào)完成電 壓-電流轉(zhuǎn)換。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種音響系統(tǒng)直通型高清功放電路，其特征在于在每個(gè)通 道的雙偏置伺服信號(hào)直通電路(6)的輸入端還連接有偏置外控電路(8)，偏置外控電路(8) 的輸出信號(hào)控制著雙偏置伺服信號(hào)直通電路(6)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種音響系統(tǒng)直通型高清功放電路，其特征在于偏置外控 電路(8)中設(shè)置一條偏置外控線，通過(guò)偏置外控線把偏置與大功率輸出管的工作狀態(tài)聯(lián)系 起來(lái)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種音響系統(tǒng)直通型高清功放電路，其特征在于音頻信號(hào) 從音源(1)直到揚(yáng)聲器(5)傳輸全過(guò)程中，電路上沒有任何耦合電容。
全文摘要
一種音響系統(tǒng)直通型高清功放電路，包括音源、放大驅(qū)動(dòng)電路、跟隨電路、電源電路、揚(yáng)聲器，其特征在于還有雙偏置伺服信號(hào)直通電路、電流模電路，放大驅(qū)動(dòng)電路的輸出端一路與跟隨電路相連接，另一路與雙偏置伺服信號(hào)直通電路相接，雙偏置伺服信號(hào)直通電路輸出的信號(hào)送回放大驅(qū)動(dòng)電路，電流模電路的輸入端與跟隨電路相接，輸出端與放大驅(qū)動(dòng)電路相接。本發(fā)明線路合理，造價(jià)低廉，性能穩(wěn)定可靠，可解決信號(hào)傳輸過(guò)程中的相位失真問題以及功放與揚(yáng)聲器匹配失真問題，使音質(zhì)音色音風(fēng)音氣都達(dá)到極佳的水平。
文檔編號(hào)H03F1/32GK101834569SQ20101017712
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者方炳鈞 申請(qǐng)人:方炳鈞