一种A类音频功率放大器的超前随动偏置方法及放大器技术

一种A类音频功率放大器的超前随动偏置方法及放大器。超前随动偏置方法是对选择需要放大的音频信号进行延时并将延时后的音频信号所对应的模拟音频信号作为输入功率放大器的需要放大的音频信号，同时，将选择需要放大的音频信号所对应的模拟音频信号用于控制产生随延时音频信号幅值变化的偏置且使功率放大输出电路处于A类工作状态。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，还包括延时电路，需要放大的音频信延时后进音频功率放大输出电路；需要放大的音频信所对应的模拟音频信号经过电路处理后用于控制电压或电流偏置电路的偏置电压或偏置电流的输出。本发明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】

本专利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
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种A类音频功率放大器的超前随动偏置方法及放大器，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。本专利技术采用如下技术方案：本专利技术所述的一种A类音频功率放大器的超前随动偏置方法，对选择需要放大的音频信号进行延时并将延时后的音频信号所对应的模拟音频信号作为输入功率放大器的需要放大的音频信号，同时，将选择需要放大的音频信号所对应的模拟音频信号作为用于控制电压偏置电路或电流偏置电路的超前的交流偏置控制信号，并经过电路处理产生随延时的需要放大的音频信号的幅值变化的偏置电压或偏置电流，且所述的偏置电压或偏置电流供给功率放大输出电路并使功率放大输出电路处于对应的延时的需要放大的音频信号所需的A类工作状态。本专利技术可以采取以下技术措施实现所述超前随动偏置方法的进一步优化：在延时的需要放大的音频信号输入功率放大输出电路之前，顺序经音频缓冲放大电路、数字音量调节电路及音频电压放大电路处理，所述音频缓冲放大电路，用于音频信号的阻抗匹配和电压放大；所述数字音量调节电路，用于调节聆听音量；所述音频电压放大电路，用于音频信号的电压放大。经过电路处理产生随延时的需要放大的音频信号的幅值而变化的偏置电压或偏置电流的电路处理方法如下：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，再经过幅值保持电路和转换电路处理后形成用于控制电压或电流偏置电路的超前随动偏置控制信号，电压或电流偏置电路根据超前随动偏置控制信号产生随延时的音频信号的幅值而变化的偏置电压或偏置电流；其中，幅值保持电路用于保证功率放大输出电路能够可靠地工作于A类工作状态，当输入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脉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脉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脉动缓降偏置控制信号的电压值瞬间上升；转换电路用于将超前脉动缓降偏置控制信号根据偏置电路的需要进行同相或反相变换或调整幅值，使之转换成为幅值适合电压或电流偏置电路的超前随动偏置控制信号。选择需要放大的音频信号可以是模拟音频信号，也可以是数字音频信号，可以分别采用以下方法进行处理：选择需要放大的音频信号为模拟音频信号，则采用模拟信号延时电路进行延时。选择需要放大的音频信号为模拟音频信号，则在对模拟信号进行模数转换后，再采用数字音频信号延时电路延时，最后经数模转换电路转换成输入给功率放大输出电路的延时的需要放大的音频信号。选择需要放大的音频信号为数字音频信号，则采用数字音频信号延时电路延后，再使用数模转换电路将数字音频信号转换成输入给功率放大输出电路的延时的需要放大的音频信号，同时，将选择需要放大的数字音频信号转换成模拟音频信号并用于产生超前随动偏置控制信号。本专利技术所述的一种放大器，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，幅值保持电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种A类音频功率放大器的超前随动偏置方法，其特征在于，对选择需要放大的音频信号进行延时并将延时后的音频信号所对应的模拟音频信号作为输入功率放大器的需要放大的音频信号，同时，将选择需要放大的音频信号所对应的模拟音频信号作为用于控制电压偏置电路或电流偏置电路的超前的交流偏置控制信号，并经过电路处理产生随延时的需要放大的音频信号的幅值变化的偏置电压或偏置电流，且所述的偏置电压或偏置电流供给功率放大输出电路并使功率放大输出电路处于对应的延时的需要放大的音频信号所需的A类工作状态。

【技术特征摘要】
1.一种A类音频功率放大器的超前随动偏置方法，其特征在于，对选择需要放大的音频信号进行延时并将延时后的音频信号所对应的模拟音频信号作为输入功率放大器的需要放大的音频信号，同时，将选择需要放大的音频信号所对应的模拟音频信号作为用于控制电压偏置电路或电流偏置电路的超前的交流偏置控制信号，并经过电路处理产生随延时的需要放大的音频信号的幅值变化的偏置电压或偏置电流，且所述的偏置电压或偏置电流供给功率放大输出电路并使功率放大输出电路处于对应的延时的需要放大的音频信号所需的A类工作状态。2.根据权利要求1所述的A类音频功率放大器的超前随动偏置方法，其特征在于，选择需要放大的音频信号为模拟音频信号，则采用模拟信号的延时电路进行延时。3.根据权利要求1所述的A类音频功率放大器的超前随动偏置方法，其特征在于，选择需要放大的音频信号为模拟音频信号，则在对模拟信号进行模数转换后，再采用数字音频信号延时电路延时，最后经数模转换电路转换成输入给功率放大输出电路的延时的需要放大的音频信号。4.根据权利要求1所述的A类音频功率放大器的超前随动偏置方法，其特征在于，选择需要放大的音频信号为数字音频信号，则采用数字音频信号延时电路延后，再使用数模转换电路将数字音频信号转换成输入给功率放大输出电路的延时的需要放大的音频信号，同时，将选择需要放大的没有延时的数字音频信号转换成模拟音频信号并用于产生超前随动偏置控制信号；所述超前随动偏置控制信号用于产生随延时的需要放大的音频信号的幅值变化的偏置电压或偏置电流。5.根据权利要求2、3或4所述的A类音频功率放大器的超前随动偏置方法，其特征在于，在延时的需要放大的音频信号输入功率放大输出电路之前，顺序经音频缓冲放大电路、数字音量调节电路及音频电压放大电路处理，所述音频缓冲放大电路，用于音频信号的阻抗匹配和电压放大；所述数字音量调节电路，用于调节聆听音量，同时，采用数字音量调节方式可以方便地联动调节偏置控制信号的幅值，使偏置控制信号能够更加精准地控制偏置电路；所述音频电压放大电路，用于音频信号的电压放大。6.根据权利要求1所述的A类音频功率放大器的超前随动偏置方法，其特征在于，经过电路处理产生随延时的需要放大的音频信号的幅值而变化的偏置电压或偏置电流的电路处理方法如下：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，再经过幅值保持电路和转换电路处理后形成用于控制电压或电流偏置电路的超前随动偏置控制信号，电压或电流偏置电路根据超前随动偏置控制信号产生随延时的音频信号的幅值而变化的偏置电压或偏置电流；其中，幅值保持电路用于保证功率放大输出电路能够可靠地工作于A类工作状态，当输入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脉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脉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脉动缓降偏置控制信号的电压值瞬间上升；转换电路用于将超前脉动缓降偏置控制信号根据偏置电路的需要进行同相或反相变换或调整幅值，使之转换成为幅值适合电压或电流偏置电路的超前随动偏置控制信号。7.一种放大器，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（11...

【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：发明
国别省市：江苏;32