用于形成表示声音的电信号的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术披露一种用于驱动场效应晶体管、以将表示声音的电信号整形为输出信号的方法。该方法包括将输入信号修改成中间信号，以及将中间信号输出到场效应晶体管以用于将输出信号整形。该方法包括如下步骤：调整场效应晶体管的静态点，以使静态点位于场效应晶体管的转移特性的二次区域中，以及调整中间信号的振幅，以使中间信号的振幅引起栅极端与源极端之间的电位摆动至少部分地位于场效应晶体管的转移特性的二次区域中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于形成表示声音的电信号的方法及其装置
本专利技术在第一方面中涉及用于驱动场效应晶体管以用于将表示声音的电输入信号形成为输出信号的方法，该方法包括将输入信号修改成中间信号，并将中间信号输出到场效应晶体管以用于形成输出信号。在第二方面中，本专利技术涉及配置用于执行所述方法的装置。
技术介绍
如用于记录、播放、放大弦乐器的系统的音乐系统包括配备麦克风和放大器的弦乐器以及最终包括用于声音生成的扬声器。由于从麦克风再现信号中使用的放大器的非线性，此类系统中的放大器将影响听者/音乐家所感知的声音。在最早已知的放大器技术中，使用电子管。许多听者感知这些早期基于电子管的放大器优于基于半导体技术的现代放大器。基于电子管的放大器与先前已知的半导体放大器之间的可听差异的主要原因是所包含的非线性的差异。基于电子管的放大器一般具有高供电电压和输出变压器以用于将阻抗转换至扬声器。电子管还相对较昂贵，且机械上易碎；获得好电子管的渠道也变得越来越有限。所需的输出变压器也相对昂贵且笨重。因此，期望使用现代半导体组件模仿电子管的声音整形性质。已经在较早的若干尝试中实现这一点，这些尝试可以分成主要两组放大器。第一类型的放大器使用标准离散组件，其利用半导体的某种非线性效应。作为此一点的示例，可以提出GB2274367A，其使用高电压MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）晶体管。US4405832A也披露一种声音整形级，其目的在于通过运算放大器和二极管模仿电子管放大器的失真的声音。在第一组中，在因特网上吉他爱好者论坛中披露了所属的放大器。其中可找到所说的“FetzerValve”（参见http://www.runoffgroove.com/fetzervalve.com）。此放大器配备有Fender电子管（Fendertube）放大器的输入级的副本，以JFET晶体管替代电子管。此放大器背后的设想是基于JFET晶体管与电子管呈现相似类型的非线性的认识。但是，“FetzerValve”设计存在若干缺点；从生产角度来说的最严重的缺点是必须利用电位计人工地调整放大器以获得期望的属性。另一个缺点是栅极端的电位利用自动偏压设计来调整。自动偏压导致该设计变得对场效应晶体管的本征变化敏感。另一种放大器是1992年9月28日新闻组论坛(Usenetdiscussionforum)alt.guitar中公布的“Tillman”预放大器。“Tillman”放大器也使用JFET晶体管和栅极端电位的自动偏压。另一组放大器使用数字声音处理来模仿电子管声音。数字声音处理通过将来自吉他的麦克风的输入信号数字化来执行，然后将数字信号馈送到数字信号处理器，数字信号处理器根据程序处理数字信号。该程序设计成仿真电子管放大器呈现的非线性。可以给出专利US5789689作为其示例。
技术实现思路
本专利技术的目的在于实现表示声音的电信号的整形，该整形旨在强化使人耳感到愉悦的声音的非线性再现。通过本专利技术的第一方面，本专利技术的目标通过包括用于驱动场效应晶体管的特殊动作的初始定义的类型的方法来实现，这些动作为：配置场效应晶体管的静态点，以便通过依靠中间信号的直流电压电平调整场效应晶体管的栅极端与源极端之间的电位和调整场效应晶体管的源极端的电位来使得该场效应晶体管的静态点位于场效应晶体管的转移特性的二次区域中，调整该中间信号的振幅以使该中间信号的振幅引起栅极端与源极端之间的电位摆动至少部分地在场效应晶体管的转移特性的二次区域中。通过选择场效应晶体管的转移特性的二次区域中的静态点，将使用与电子管的转移特性紧密相似的转移特性的部分，其中获得优选的声音整形。当在中间信号上叠加信号时，场效应晶体管的栅极端与源极端之间的电位将改变。通过确保此振幅至少部分地在场效应晶体管的该二次区域中工作，确保了始终得到类似电子管的声音。此类似电子管的声音表征为，它包含该二次区域中的晶体管的静态点产生的失真。根据该方法的优选实施例，将中间信号的振幅调整为低于场效应晶体管的阈值电压。通过使之低于场效应晶体管的阈值电压，晶体管将截止，从而输出信号采用硬方式被削波。此硬削波被听者感知为过载的电子管放大器的特性失真的声音。根据本专利技术方法的另一个优选实施例，该方法包括如下步骤：通过设在场效应晶体管的至少漏极端处的至少一个阻抗，限制场效应晶体管的漏极端与源极端之间的最小电位，所述阻抗引起场效应晶体管能够在电路中驱动而不会使晶体管饱和的最大可驱动电流，与修改部件（means）的输出和场效应晶体管的栅极端串联地设置电阻器，调整该中间信号的振幅以使得栅极端与源极端之间的电位达到至少与电路中的最大可能漏电流对应的值。通过这些方法步骤，实现了软削波的技术效果，这是类似电子管的声音的期望性质。在此情况中，该方法包括如下步骤：在场效应晶体管的栅极端与电位之间设置二极管，通过控制进入软削波的电平的可能性，软削波的技术效果得以实现。本专利技术的第二方面通过设为执行该方法的装置来实现，该装置包括从属装置权利要求中描述的特定特征。附图说明参考附图通过下文对本专利技术实施例的详细描述来详细描述本专利技术：图1示出示范声音再现系统的框图，该示范声音再现系统包括用于干净的类似电子管的声音的声音整形级和用于将失真的类似电子管的声音分别进行硬削波或软削波的声音整形级。图2示出耗尽型常用场效应晶体管的转移特性。图3示出干净的类似电子管的声音的示意声音整形级。图4在示意图中图示软失真和硬失真的正弦信号分别在时域上如何呈现。图5以示意图方式分别示出硬失真和软失真的类似电子管的声音的声音整形级。图6示出采用MOSFET晶体管的备选实施例。图7示出采用JFET晶体管和设在其栅极端处的二极管的备选实施例。图8示出用于DC电平的放大和调整的修改部件的实施例。具体实施方式应指出的是这些附图是依据详细描述和所附权利要求的目的、仅为举例说明专利技术理念的图解。因此不应认为本专利技术局限于所示的示意性附图。最初，图1中披露用于再现来自例如电吉他1的声音的音乐系统。由麦克风2捕获声音信号，其中由此获得的弱信号形成至放大器200的输入信号3。在放大器200中，弱输入信号3被用于干净的类似电子管的声音的声音整形器4放大为声音整形器输入信号5，声音整形器输入信号5被馈送到声音整形级100。用于干净的类似电子管的声音的声音整形器4呈现类似电子管的非线性的最优选的非线性。在声音整形级100中，首先通过修改部件6修改声音整形器输入信号5，将此修改的输入信号标明为中间信号7。旨在提供软失真和硬失真的中间信号7的实际声音整形在声音整形级8中执行，形成输出信号9。将输出信号9馈送到功率放大器10，进而驱动扬声器10以进行声音生成。图2示出耗尽型JFET（结型场效应晶体管）J1的转移特性，该转移特性示出：对于晶体管J1的漏极端D与源极端S之间的给定电位差VDS，漏电流ID与场效应晶体管的栅极端G与源极端S之间的电位差VGS成函数关系。基于此示意图，定义了漏电流ID逐渐逼近水平轴VGS时的电压12。此电压12标明为阈值电压。当栅极端G与源极端S之间的电位差VGS是0伏时，定义了饱和电流13。不断增加的电位VGS最终使得栅极端与源极端之间的、晶体管J1的本征二极管达到其阈值电压14，其中本征栅源二极管开始导通与所施加的电位呈指本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.12.28 SE 1051380-21.一种用于驱动场效应晶体管、以将表示声音的电输入信号形成为输出信号的方法，所述方法包括通过修改部件将所述输入信号修改成中间信号，以及将所述中间信号输出到所述场效应晶体管以形成所述输出信号，其特征在于如下步骤：设置所述场效应晶体管的静态点，以便通过依靠所述中间信号的直流电压电平调整所述场效应晶体管的栅极端与源极端之间的电位和调整所述场效应晶体管的所述源极端的电位，来使得所述静态点位于所述场效应晶体管的转移特性的二次区域中，调整所述中间信号的振幅，以使所述中间信号的振幅引起所述栅极端与所述源极端之间的电位摆动至少部分地位于所述场效应晶体管的所述转移特性的所述二次区域中，使所述场效应晶体管的漏极端上的电位对应于供电电压与所述源极端的电位的总和的一半。2.如权利要求1所述的方法，其中将所述中间信号的振幅调整为低于所述场效应晶体管的阈值电压。3.如权利要求1或2中任一项所述的方法，其中所述方法包括如下步骤：通过设在所述场效应晶体管的至少漏极端处的至少一个阻抗，限制所述场效应晶体管的所述漏极端与所述源极端之间的最小电位，所述阻抗引起所述场效应晶体管能够驱动而不会使所述晶体管饱和的最大可能漏电流，与所述修改部件的输出和所述场效应晶体...

【专利技术属性】
技术研发人员：S埃里克森，
申请(专利权)人：莱克桑德电子研究公司，
类型：
国别省市：