專利名稱：一種大動態(tài)差動放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于音頻功率放大器輸入級或前置放大器輸入級的大動態(tài)差動放大器。
差動放大器為提高共模抑制比而加恒流源是必要的，然而恒流源將差動放大器所能達(dá)到的最大電流輸出值限死。在差動放大器承受上升速率很高的輸入信號時(shí)，差動放大器給不出相應(yīng)于輸入峰值信號的峰值電流輸出。這種在輸入級過載時(shí)的瞬間產(chǎn)生的瞬態(tài)互調(diào)失真是一種非線性失真，這是導(dǎo)致音響設(shè)備中聽感不好的重要原因之一。
本發(fā)明的目的在于提供一種帶有兩個(gè)鏡象恒流源的雙差動放大器，它既具有一般差動放大器的優(yōu)點(diǎn)，又改進(jìn)了一般差動放大器動態(tài)范圍窄、反饋響應(yīng)不夠迅速的技術(shù)缺陷。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的用8個(gè)三級管組成帶雙鏡象恒流源的雙差動放大器。每個(gè)差動放大器由兩個(gè)三級管組成，每個(gè)鏡象恒流源也由兩個(gè)三級管和恒流源組成，兩個(gè)差動放大器分別對輸入信號的正半周和負(fù)半周進(jìn)行差分放大。
采用本發(fā)明差動放大器，使輸出電流的動態(tài)范圍比已有的一般差動放大器的輸出電流的動態(tài)范圍大β倍。
以下將結(jié)合附圖對發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1是本發(fā)明的電路原理圖。
圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖。
圖3是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖。
圖4是本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖。
圖5是本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖。
圖6是本發(fā)明的最后一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖。
參照圖1，上恒流源I'與三級管T1、T2組成一個(gè)鏡象恒流源，下恒流源I與三級管T7、T8組成另一個(gè)鏡象恒流源。三級管T1和T3、T2和T4、T5和T7、T6和T8的發(fā)射級分別互相聯(lián)接。T2和T8的集電極分別聯(lián)接各自的基極。T1、T5的集電極分別通過電阻R1和R2聯(lián)接正電源(+Ec)，T6的集電極也聯(lián)接+Ec。T3、T7的集電極分別通過電阻R6和R5聯(lián)接負(fù)電源(-Ec)，T4的集電極也聯(lián)接-Ec，T3與T5的基極聯(lián)接信號Vi1，T4和T6的基極聯(lián)接信號Vi2。
建立靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，取T1、T2管及T7、T8管各參數(shù)相同，即β1＝β2，β7＝β8，Ube1＝Ube2，Ube7＝Ube8，電阻R1＝R2＝R5＝R6，則有Ic2＝I'-Ib1-Ib2＝I'-2Ib。
其中，β1、β2、β7、β8和Ube1、Ube2、Ube7、Ube8分別為T1、T2、T7、T8的放大倍數(shù)和be結(jié)壓降，Ib1、Ib2分別為T1、T2的基極電流，Ic2為T2的集電極電流。
因?yàn)镮'》2Ib，所以Ic2≈I'。
又因?yàn)棣?＝β2，所以Ic1＝Ic2≈I'。
其中，Ic1是T1的集電極電流。
同理，Ic7＝Ic8＝I則Ic1＝Ic2＝Ic3＝Ic4≈I'Ic7＝Ic8＝Ic5＝Ic6≈I其中，Ic7、Ic8為T7和T8的集電極電流。
另外，取β3＝β4，Ube3＝Ube4，β5＝β6，Ube5＝Ube6。
其中，β3、β4、β5、β6和Ube3、Ube4、Ube5、Ube6分別為T3、T4、T5、T6的放大倍數(shù)和be結(jié)壓降。
可見，如果T1～T8各管參數(shù)相同，且滿足I＝I'，則電路中各管的靜態(tài)工作點(diǎn)也完全相同。
即Ic1＝Ic2＝Ic3＝Ic4＝Ic5＝Ic6＝Ic7＝Ic8電路工作時(shí)，在輸入信號Vi正半周時(shí)，由T5和T7的集電極輸出，T5的輸出Vo1與Vi1反相，T7的輸出Vo1與Vi1同相，在Vi的負(fù)半周時(shí)，由T3、T1的集電極輸出，T3的輸出Vo2與Vi1反相，而T1輸出Vo2'與Vi1同相。Vi正半周時(shí)，Vo1和Vo1'幅度相等，相位相反。同理在Vi負(fù)半周時(shí)，對應(yīng)的輸出是Vo2和Vo2'。四個(gè)輸出Vo1、Vo1'、Vo2、Vo2'可根據(jù)需要任意取舍，也可以全部使用。
在T1～T8管參數(shù)相同，且R1＝R2＝R5＝R6時(shí)，則I＝Ib7+Ib8+Ic8∵Ib8+Ic8＝Ie8又∵Ie8＝Ie6∴I＝Ib7+Ie6因此可以看出，電路在靜態(tài)時(shí)，恒流源的電流等于T7的基極電流Ib7與T6的發(fā)射極電流Ie6之和，這一點(diǎn)與現(xiàn)有技術(shù)的差動電路不同。
同理I'＝Ib1+Ib2+Ic2＝Ib1+Ie4上述各式中，Ie8、Ie4和Ib1、Ib2分別為T8、T4的發(fā)射極電流和T1、T2基極電流。
當(dāng)輸入信號Vi在正半周時(shí)，即Vi1＞Vi2時(shí)，Vi的增大，將引起Ube5、Ueb7增加，而Ueb8、Ube6減少，此時(shí)T5和T7的集電極電流都將增大，而T6、T8的集電極電流及發(fā)射極電流都將減少。
Ube5、Ube6和Ueb7、Ueb8分別為T5、T6和T7、T8的be結(jié)壓降和eb結(jié)壓降。
由于Vi的增大，使得T7的基極電流Ib7增加，增加量用△Ib7表示，T6的發(fā)射極電流Ie6減少，減少量用△Ie6表示，根據(jù)I＝Ib7+Ie6則有I＝Ib7+△Ib7+Ie6-△Ie6當(dāng)Vi增大到一定值時(shí)，會有△Ie6＝Ie6此時(shí)，I＝Ib7+△Ib7或△Ib7＝1-Ib7∵△Ib7＝ (△Ic7)/(β)∴ (△Ic7)/(β) ＝I-Ib7即△Ic7＝β(I-Ib7)又∵I》Ib7∴△Ic7≈βI∵電路中各管參數(shù)相同，∴△Ic7＝△Ic5＝βI可見，Vi信號的正半周的幅度增大到一定值時(shí)，T5、T7兩管的最大輸出電流是恒流源I的β倍。此時(shí)，T6的發(fā)射極電流已減少到零。即Ie6-△Ie6＝0。只要△Ic5＜βI時(shí)，T6管就始終工作在放大區(qū)，T6對后級負(fù)載的反饋信號的響應(yīng)將是迅速有效的。
當(dāng)Vi在負(fù)半周時(shí)，即Vi1＜Vi2時(shí)
T5、T7管的集電極電流將減少，而T6的集電極和發(fā)射極電流將隨Vi的增大而增加，Ie6的增加會使Ib7進(jìn)一步減小，直至T5、T7管截止。此時(shí)，F(xiàn)點(diǎn)的電位將隨Vi的增加而同步增大，致使Ie6不再增加，這時(shí)△Ie6＝Ib7?？梢娫赩i信號負(fù)半周時(shí)，T6管的發(fā)射極電流最大僅增加了Ie6的1/1+β倍。也就是說T6管的輸出電流很小，因此，對Vi信號負(fù)半周的放大需由T1～T4各管完成。其工作過程與Vi正半周時(shí)T5～T8各管的工作過程完全相同，最后結(jié)果將是△Ic1＝△Ic3≈βI'即T1、T3管的最大輸出電流是恒流源I'的β倍。其中，△Ic1、△Ic3分別為Ic1、Ic3的變化量。
參照圖2，由三極管T9、T10、T1、T2電阻R7、發(fā)光二極管LED1和T11、T12管、T7、T8電阻R8、LED2分別構(gòu)成二個(gè)改進(jìn)型鏡象恒流源電路，適合于鏡象恒流源采用低β管，配合差動放大器工作。
參照圖3，T7、T1的集電極分別接到T11、T9的發(fā)射極，適合于采用低β管做鏡象恒流源，配合差動放大器工作。
參照圖4，除T1、T2、T7、T8外，輸入級其它各管均采用場效應(yīng)管。
參照圖5，輸入級采用了基本鏡象恒流源電路配合差動放大器工作。
電阻R9＝R10＝ (Ec-2Ube-IcQRe)/(IcQ)其中，IcQ是各管集電極的靜態(tài)電流，
Re是差動放大器的發(fā)射極所接電阻。
權(quán)利要求
1.一種用于放大電路輸入級的差動放大器，由鏡象恒流源，差動放大器，電源等構(gòu)成，其特征是該差動放大器由兩個(gè)鏡象恒流源和雙差動放大器組成，恒流源I′與T1、T2管；恒流源I與T8、T7管分別構(gòu)成二個(gè)鏡象恒流源，T5與T6，T3與T4分別組成雙差動放大器，T2、T8的集電極分別聯(lián)接T2、T8的基極。
2.按照權(quán)利要求1所述的差動放大器，其特征是T1與T3、T2與T4、T5與T7、T6與T8的發(fā)射極分別互相聯(lián)接。
3.按照權(quán)利要求1所述的差動放大器，其特征是T1、T5的集電極分別通過電阻R1和R2聯(lián)接正電源，T6的集電極也聯(lián)接正電源。
4.按照權(quán)利要求1所述的差動放大器，其特征是T3是T5的基極共同聯(lián)接輸入信號Vi1，T4與T6的基極共同聯(lián)接輸入信號Vi2。
5.按照權(quán)利要求1所述的差動放大器，其特征是在輸入信號Vi的正半周時(shí)，由T5、T7的集電極輸出Vo1和Vo1';在Vi的負(fù)半周時(shí)，由T3、T1的集電極輸出Vo2和Vo2'，Vo1和Vo1'，Vo2和Vo2'輸出幅度相同，相位相反。
6.按照權(quán)利要求1所述的差動放大器，其特征是二個(gè)恒流源和雙差動放大器可采用場效管。
全文摘要
一種用于放大電路輸入級的大動態(tài)差動放大器，由2個(gè)鏡象恒流源和雙差動放大器構(gòu)成。雙差動放大器分別對輸入信號的正半周和負(fù)半周進(jìn)行放大，采用本發(fā)明提供的大動態(tài)差動放大器，可使輸出電流的動態(tài)范圍比一般差動放大器的輸出電流的動態(tài)范圍大β倍。
文檔編號H03F3/45GK1066944SQ9210382
公開日1992年12月9日 申請日期1992年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月29日
發(fā)明者王生長 申請人:王生長