一种基于超前随动偏置的A类音频功率放大器制造技术

一种基于超前随动偏置的A类音频功率放大器，包括电压或电流偏置电路、全波整流电路、幅值保持电路、转换电路和音频功率放大输出电路，音频功率放大输出电路接收音频信号且用于产生控制电压或电流偏置电路的超前的交流偏置控制信号，电压或电流偏置电路为音频功率放大输出电路提供偏置电压或偏置电流，音频功率放大输出电路所接收需要放大的音频信经延时电路延时后进入音频功率放大输出电路；音频信号经过电路处理后产生超前随动偏置控制信号并从电压或电流偏置电路的控制信号输入端输入，用于控制其偏置电压或偏置电流的输出。本实用新型专利技术适时降低偏置以实现降低功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超前随动偏置的A类音频功率放大器
本技术涉及音频功率放大领域，具体涉及一种A类音频功率放大器的超前随动偏置方法和采用该方法的A类音频功率放大器。
技术介绍
目前，随着多媒体技术的发展，家用音频功率放大器、专业音频功率放大器、汽车音响音频功率放大器、便携式多媒体设备音频功率放大器都在飞速发展，可以分为A、B、AB、D、G、H等类型。其中，B类音频功率放大器，功率放大输出管在整个的信号周期中有一半的时间是截止的，虽然理论上的效率可达78.5％，但存在严重的交越失真问题，重放声音很糟糕；AB类音频功率放大器，功率放大输出管在中小信号时是全导通的，以A类的方式工作，在大信号时是半导通的，效率可达50％以上，好的设计，重放声音不错，是目前使用最多的类型，但仍然存在交越失真问题，高频失真也比较大，线性不够好；D类音频功率放大器，是以开关方式工作的，效率高达90％以上，但音质不好，运用在音质要求不高、追求效率、体积小巧的场合；G类和H类音频功率放大器，以A类、AB类的方式工作，通过切换电源电压来提高效率，效率超过50％以上，但电路复杂，成本较高，并容易产生动态失真。而A类音频功率放大器，功率放大输出管在整个的信号周期中连续导通，没有交越失真，静态失真和动态失真都很小，线性非常好，能够最好地重放音乐和保证音质，听感是最好的。一般情况下，为了不出现限幅，A类功率放大输出管的静态工作电流选定为最大输出电流的50％，这对模拟电路中的线性最有好处，但不管有没有音频信号输入需要放大，相当于额定功率的两倍都给无声无息地消耗掉了，需要臃肿的散热系统。在A类音频功率放大器中，最简单的单端输出电路的效率为12.5％，推挽式输出电路的效率有50％，这需要持续的正弦波全功率输出且负载阻抗最优化才能达到。不过，音乐信号，即音频信号的峰值与平均值比总是变化的，信号也是经常不对称的，在实际应用中的效率，与理论值相比总是很低的，一般可以得到1/4～1/5的样子，例如，在实际中单端输出电路的效率为2.5％，推挽式输出电路的效率为10％左右。所以，典型的A类音频功率放大器存在用电量多发热量大、重量大价格高的致命缺点，除了在少数高端的高保真音响以及少数不打折扣的录音室里有些应用以外，其它场合应用很少，更是难以普及。由于A类音频功率放大器具有公认的好音质好听感，而且结构相对简单，所以不少音频功率放大器的设计师不断地针对A类音频功率放大器，围绕提高效率与改善音质进行一些折衷设计，期望能获得更为均衡的性能。常见有滑动偏置、动态偏置、实时偏置、持续高偏置或者超级A类等形式，这些形式匠心独到，但普遍存在改善粗糙、改善有限的问题，特别是建立这些偏置和调整电压或电流要花费更多的时间，明显滞后于输入信号，产生了更多的失真、失去了真正的A类音频功率放大器的好音质好听感，还有一些是偏置的大小和偏置持续的时间不合适，效率提高不明显。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种基于超前随动偏置的A类音频功率放大器，其不仅能够非常明显地提高A类音频功率放大器的工作效率，而且能够充分发挥音频功率放大器的优点，即失真很小、线性很好、听感最佳，在充分保证放大器处于A类工作状态的前提下，以适时地降低偏置来减少功率放大输出电路的静态电流，以实现降低功耗。本技术采用如下技术方案：本技术所述的一种基于超前随动偏置的A类音频功率放大器，包括电压或电流偏置电路、全波整流电路、幅值保持电路、转换电路和音频功率放大输出电路，所述音频功率放大输出电路用于接收需要放大的音频信号所对应的模拟音频信号，且所述需要放大的音频信号所对应的模拟音频信号用于产生控制电压或电流偏置电路的超前的交流偏置控制信号，所述电压或电流偏置电路为音频功率放大输出电路提供偏置电压或偏置电流，所述放大器还包括延时电路，且音频功率放大输出电路所接收需要放大的音频信经所述延时电路延时后进入音频功率放大输出电路；所述需要放大的音频信所对应的模拟音频信号经过全波整流电路、幅值保持电路及偏置电压转换电路后产生超前随动偏置控制信号，超前随动偏置控制信号从电压或电流偏置电路的控制信号输入端输入并控制电压或电流偏置电路的偏置电压或偏置电流的输出；所述全波整流电路用于对超前的交流偏置控制信号进行全波整流，得到偏置控制信号的绝对值，形成超前脉动偏置控制信号；所述的幅值保持电路用于产生保证功率放大电路工作于A类工作状态，当输入所述幅值保持电路的超前脉动偏置控制信号的幅值相对变小时，幅值保持电路延缓幅值保持电路输出的超前随动缓降偏置控制信号的电压值下降，当输入幅值保持电路的超前随动偏置控制信号的幅值相对变大时，幅值保持电路输出的超前随动缓降偏置控制信号的电压值瞬间上升；所述的偏置电压转换电路用于将脉动偏置控制信号进行同相和反相变换并调整幅值，使之转换成为幅值适合电压或电流偏置电路需要的超前随动偏置控制信号。本技术可以采取以下技术措施实现所述放大器的进一步优化：所述幅值保持电路由电容C24、电阻R29和运算放大器U7A组成，并且其输入端与全波整流电路连接，输出端与转换电路连接；其中电容用于保持输入的电压不下降，电阻用于释放电能。所述放大器包括音频缓冲放大电路、数字音量调节电路和音频电压放大电路，所述音频缓冲放大电路用于对延时电路延时后的模拟音频信号进行阻抗匹配和电压放大，所述数字音量调节电路用于对音频缓冲放大电路处理后的模拟音频信号进行聆听音量的调节，所述音频电压放大电路用于对数字音量调节电路处理后的模拟音频信号进行电压放大，电压放大后的模拟音频信号作为音频功率放大输出电路的输入信号。需要放大的音频信号为模拟信号，延时电路为数字音频信号延时电路并在所述放大器中设置模数转换电路及数模转换电路104、106，音频信号输入选择电路输出的模拟信号经过模数转换电路转换后形成数字音频信号，所述模数转换电路输出的数字音频信号经过数模转换电路处理后形成超前的交流偏置控制信号，同时，所述模数转换电路输出的数字音频信号经数字音频信号延时电路延时并经数模转换电路转换后形成模拟音频信号并作为音频功率放大输出电路的输入信号。需要放大的音频信号的音频信号也可以是数字信号，延时电路为数字音频信号延时电路。与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：在选择需要放大的音频信号以后，本技术把所选择的需要放大的音频信号进行适当的传输延时获得延时的音频信号，同时直接将所选择的需要放大的音频信号(即不经传输延时的音频信号)作为交流偏置控制信号；然后，延时的音频信号经过缓冲、电压放大等处理后，最终传输到功率放大输出电路进行功率放大；而交流偏置控制信号经全波整流、幅值保持和转换等电路的处理，获得A类音频功率放大器的功率放大输出电路所需要的偏置电压或偏置电流。其中，偏置控制信号、偏置电压或偏置电流与经延时的音频信号相比较，是超前的，可以称之为超前的偏置控制信号、超前的偏置电压或超前的偏置电流；同时，偏置控制信号的来源就是音频信号，与延时的音频信号，即最后经功率放大的音频信号是对应的，而且是每一个声道的信号都是对应的，所以偏置电压或偏置电流的幅值是随着延时的音频信号的幅值按照一定的比例而变化的，即是随动的，经常规电路设计，完全可以使得偏置电压或偏置电流的幅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超前随动偏置的A类音频功率放大器，包括电压或电流偏置电路（112）、全波整流电路（115）、幅值保持电路（114）、转换电路（113）和音频功率放大输出电路（111），所述音频功率放大输出电路（111）用于接收需要放大的音频信号所对应的模拟音频信号，且所述需要放大的音频信号所对应的模拟音频信号用于产生控制电压或电流偏置电路（112）的超前的交流偏置控制信号，所述电压或电流偏置电路（112）为音频功率放大输出电路（111）提供偏置电压或偏置电流，其特征在于，所述放大器还包括延时电路（108），且音频功率放大输出电路（111）所接收需要放大的音频信经所述延时电路（108）延时后进入音频功率放大输出电路（111）；所述需要放大的音频信所对应的模拟音频信号经过全波整流电路（115）、幅值保持电路（114）及偏置电压转换电路（113）后产生超前随动偏置控制信号，超前随动偏置控制信号从电压或电流偏置电路（112）的控制信号输入端输入并控制电压或电流偏置电路（112）的偏置电压或偏置电流的输出；所述全波整流电路（115）用于对超前的交流偏置控制信号进行全波整流，得到偏置控制信号的绝对值，形成超前脉动偏置控制信号；所述的幅值保持电路（114）用于产生保证功率放大电路工作于A类工作状态，当输入所述幅值保持电路（114）的超前脉动偏置控制信号的幅值相对变小时，幅值保持电路（114）延缓幅值保持电路输出的超前随动缓降偏置控制信号的电压值下降，当输入幅值保持电路（114）的超前随动偏置控制信号的幅值相对变大时，幅值保持电路输出的超前随动缓降偏置控制信号的电压值瞬间上升；所述的偏置电压转换电路用于将脉动偏置控制信号进行同相和反相变换并调整幅值，使之转换成为幅值适合电压或电流偏置电路需要的超前随动偏置控制信号。...

【技术特征摘要】
1.一种基于超前随动偏置的A类音频功率放大器，包括电压或电流偏置电路（112）、全波整流电路（115）、幅值保持电路（114）、转换电路（113）和音频功率放大输出电路（111），所述音频功率放大输出电路（111）用于接收需要放大的音频信号所对应的模拟音频信号，且所述需要放大的音频信号所对应的模拟音频信号用于产生控制电压或电流偏置电路（112）的超前的交流偏置控制信号，所述电压或电流偏置电路（112）为音频功率放大输出电路（111）提供偏置电压或偏置电流，其特征在于，所述放大器还包括延时电路（108），且音频功率放大输出电路（111）所接收需要放大的音频信经所述延时电路（108）延时后进入音频功率放大输出电路（111）；所述需要放大的音频信所对应的模拟音频信号经过全波整流电路（115）、幅值保持电路（114）及偏置电压转换电路（113）后产生超前随动偏置控制信号，超前随动偏置控制信号从电压或电流偏置电路（112）的控制信号输入端输入并控制电压或电流偏置电路（112）的偏置电压或偏置电流的输出；所述全波整流电路（115）用于对超前的交流偏置控制信号进行全波整流，得到偏置控制信号的绝对值，形成超前脉动偏置控制信号；所述的幅值保持电路（114）用于产生保证功率放大电路工作于A类工作状态，当输入所述幅值保持电路（114）的超前脉动偏置控制信号的幅值相对变小时，幅值保持电路（114）延缓幅值保持电路输出的超前随动缓降偏置控制信号的电压值下降，当输入幅值保持电路（114）的超前随动偏置控制信号的幅值相对变大时，幅值保持电路输出的超前随动缓降偏置控制信号的电压值瞬间上升；所述的偏置电压转换电路用于将脉动偏置控制信号进行同相和反相变换并调整幅值，使之转换成为幅值适合电压或电流偏置电路需要的超前随动偏置控制信号。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶鼎，周卫平，
申请(专利权)人：叶鼎，
类型：新型
国别省市：江苏,32