发布具有里程碑意义的电路发明

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一种信号输出阻抗失真开环反馈补偿装置
技术领域
本实用新型涉及一种电路信号输出失真的补偿装置，特别是采 用电压—电流线性转换的信号输出阻抗失真补偿电路装置。
背景技术
当今的音视频(宽频)信号放大输出电路一般都采用末级回路 负反馈或局部负反馈技术用于降低输出端的失真。音频功率放大器 根据其末级功率管的静态工作电流可分为甲类、甲乙类、乙类等。 它们之间即使仪器检测的失真度指标相同且低至百万分之几的量 级，其声音的音质表现通常也存在明显的差距，而且音质的表现还 与末级功率放大源器件的技术特性相关。因此可以认定，现代的仪 器测试所提供的失真度指标并不能准确反映功率放大器还原信号的 能力，且确有非仪器可测失真的存在。所以广泛使用的末级回路负 反馈技术对于解决末级输出(非仪器可测)失真尚存在很多不足。 而且现实情况使用的源器件难于具备理想的特性，总存在线性或非 线性阻抗，且负载多存在非线性电流，产生非线性失真，这些都是 传统的负反馈技术难于完全消除的，从而限制了电路的性能。若使 用高性能源器件克服上述的缺点则又会造成高成本。美国专利说明 书US-5126687公开了一种了类似的能自动把信号失真减少到最低 程度的放大器系统，该系统包括一个功率放大器，一个信号失真检 测回路，还有一个失真补偿回路、控制回路，该功率放大器由于自 身难于具备理想的特性会造成在输出端产生信号失真，检测回路是 通过比较标准输入信号与输出信号之间的差异检测判断出信号失真 的情况，输出一个代表失真程度的信号，其中的补偿回路则是根据 检测到的信号失真情况给功率放大器的输入端输送一个补偿信号减 少输出端的信号失真，控制回路负责调整检测回路输出的代表失真 程度的信号，但是该系统在反馈输入补偿信号的过程中仍然存在不 足。
因现今使用的源器件难以具备理想的特性，总存在线性或非线 性失真，负载又多存在非线性电流，产生非线性失真，传统的负反 馈技术难以消除上述缺点，电路性能往往受到限制。且现代的仪器 测试所提供的失真度指标并不能准确反映功率放大器还原信号的能 力，确有非仪器可测失真的存在，传统采用的末级回路负反馈技术 难于解决末级输出(非仪器可测)失真。针对末级回路负反馈技术 无法解决的现代仪器可测及不可测但可闻的由末级源器件特性不良 所造成的各类型失真，本实用新型在于克服现有不足，而设计的一 种新型装置。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种有源开环补偿反馈电路，可以方 便的连入采用以达林顿推挽电路工作的各类型功率放大器电路中。 为解决上述技术问题，本实用新型的基本构思是采用射随电压—电 流线性转换电路，检测到失真输出电压，产生失真输出电流，馈入 放大器输入端进行电流—电压转换，从而产生失真电压的补偿电压， 减少信号失真。由二个不同极性的半导体三极管射随放大电路串接 组成的电压-电流线性转换电路，将输出源器件产生的阻抗失真电压 线性转换至源器件输入端进行电压补偿。
作为实现本实用新型基本构思的第一种技术方案，装置内部采 用电压放大反向输入补偿电路，包括一个电压放大电路、偏置及电 流输出电路、失真电压-电流转换电路，电压放大电路由一个电压放 大器、三个电阻，一个电容组成，偏置及电流输出电路由一个偏置 电路、两个电阻、两个复合晶体管组成，失真电压-电流转换电路则 由三个三极管、七个电阻、一个偏置二极管、一个恒流源组成。偏 置电路的输出端分别与复合晶体管的基极连接，两复合晶体管的基 极间串接电阻，两复合晶体管的发射极间串接两个电阻，两个电阻 的接点与三极管的基极相接，并且接信号输出端，三极管的发射极 间串接电阻，电阻另一端相连接后串接一个恒流源，三极管的集电 极与三极管的基极相连并且相连的接点与三极管的发射极之间按顺 序串接偏置二极管、电阻，电压放大电路中电压放大器的正相输入 端接信号，反相输入端与输出端之间串接电阻并且这两者的接点与 地之间串接电容、电阻，电阻的接点与三极管的集电极相连，三极 管的基极检测到由复合晶体管组成的达林顿输出电路的输入端与输 出端产生的动态失真电压在电阻上，由集电极输出产生的动态电流， 在电阻上产生动态压降，推动三极管组成的射随电路，由集电极输 出动态电流在电阻的作用下，电阻非地端产生动态失真电压，通过 电压放大器放大，使得电压放大器输出与失真电压等幅的补偿电压， 由此形成一个回路补偿电路。
作为实现本实用新型基本构思的第二种技术方案，装置内部采 用晶体管单端射极跟随器局部正向输入补偿电路，包括一个输入电 阻，一个电容、六个电阻，两个电压电流转换半导体三极管，一个 射极跟随电流输出源件，两个电压电流转换半导体三极管的偏置二 极管。其中电阻一端接信号输入，一端与射极跟随电流输出源件三 极管的基极相连，电压电流转换半导体三极管的发射极串接电阻， 电阻与三极管的基极之间顺序串接电阻、偏置二极管，电阻、偏置 二极管的接点与电压电流转换半导体三极管的基极相连，电阻的接 点与集电极间顺序串接电阻、偏置二极管，电阻的接点与三极管的 集电极相连，三极管的集电极与偏置二极管的接点与三极管的基极 相连，三极管的发射极与基极之间串接电阻接点与电阻相连，三极 管的发射极之间串接电阻，三极管的集电极与三极管的基极之间串 接电容，当该电路连入达林顿电路工作时，，三极管的基极可以检测 到达林顿电路输入与输出端产生的产生动态压降在电阻上，三极管 集电极输出产生的动态电流，在电阻上产生动态压降推动三极管、 电阻的射随电路，三极管集电极输出动态失真电流至电压放大电路 中，通过电阻的作用转换为符合强度要求的输入补偿电压，形成一 个局部正向输入补偿电路。
作为实现本实用新型基本构思的第三种技术方案，装置内部采 用晶体管复合互补射极跟随局部正向输入补偿电路，包括一个偏置 电路PZ、两个输入电阻，四个电阻，两个电压平衡电阻，两个交流 耦合电容，两个复合互补电流输出三极管，一个偏置二极管、两个 失真电压电流转换三极管，其中电阻共同构成失真电压变换电阻， 偏置电路一端接信号输入端，两输出端分别接电阻，电阻与复合互 补电流输出三极管基极相连，电阻与三极管的基极，且这两个相连 接点间串接交流耦合电容，复合互补电流输出三极管的两个发射极 间串接两个电阻电压平衡，两个电阻的接点与电容的接点间串接电 阻，两个电阻的接点与失真电压电流转换三极管集电极之间串接电 阻，三极管与三极管串接，三极管的发射极与三极管的集电极之间 按顺序串接偏置二极管、电阻，且三极管发射极与三极管集电极相 连，三极管的集电极与电容的接点相连，电阻与两个电阻的接点接 电路输出端，三极管、电阻组成射极跟随电路，检测到功率达林顿 电路输入与输出端的动态失真电压降在电阻上，使三极管的集电极 输出电阻产生的动态电流，在电阻上产生动态压降推动三极管、电 阻的射随电路，三极管集电极输出动态电流，经过失真电压变换电 阻的作用转换成符合强度要求的输入补偿电压，并通过交流耦合电 容进行交流耦合到输入端，形成一个局部补偿电路，使输出失真电 压得到补偿。
由于上述装置中采用了有源开环检测补偿电路，该电路可以方 便的插入采用以达林顿推挽电路工作的各类型功率放大器电路中， 能较为及时地检测到信号的失真电压，并采用了电压—电流及电流 —电压线性转换电路，通过适当的转换将该失真电压转换为失真电 流，之后又转换为符合强度要求的输入电压反馈输入到电路的输入 端，形成回路反馈或局部反馈补偿电路，减少了信号输出的失真， 能够较好的保证信号的输出保真度，从而可以消除甲类、乙类，甲 乙类等功率放大器存在的仪器可测及不可测但人耳可闻的各类型失 真，能有效的还原声音信号的真实品质，且本装置使用的电路对于 末级功率管的性能及参数配对要求无需较高的即可实现电路的高保 真重放。装置中的电路稳定可靠使声音的表现力及宽厚轻松感提升 明显，置入多种成品的功率放大器中可发现不同功率放大器在该电 路的存在作用下，音质差异变小。
该装置中包含一种有源开环补偿反馈电路，可以方便的连入采 用以达林顿推挽电路工作的各类型功率放大器电路中。基本构思是 采用电压—电流线性转换电路，检测到达林顿输入与输出端的失真 输出电压ΔU，产生失真输出电流ΔI，反馈输入到放大电路输入端， 进行电流—电压转换，从而产生适当的、等幅的失真电压ΔU的补偿 电压，减少信号失真。利用这种基本构思的装置内部可以设计成正 向或反向输入补偿电路，由一个电压放大电路、偏置及电流输出电 路、失真电压-电流转换电路组成；还有晶体管单端射极跟随局部反 馈正向输入补偿电路；晶体管复合互补射极跟随局部反馈正向输入 补偿电路，主要是由三极管射极跟随电压—电流线性转换电路、电 流放大电路组合而成，为设计该装置的电路利用到了电压放大器、 电阻、电容、复合晶体管、三极管、偏置二极管、电压电流转换半 导体三极管、射极跟随电流输出源件、复合互补电流输出三极管、 偏置电路、恒流源等电学器件。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明：
图1为实用新型回路反馈反向输入仆偿联接图；
图2为实用新型晶体管单端射极跟随局部反馈正向输入补偿联 接图；
图3为实用新型晶体管复合互补射极跟随局部反馈正向输入补 偿联接图。
具体实施方式
图1描述的线路图包括一个电压放大电路、偏置及电流输出电 路、失真电压-电流转换电路，电压放大电路由电压放大器A1、电阻 R1、电阻R2、电阻R、电容C、组成，偏置及电流输出电路由一个偏 置电路PZ、还有两个电阻Re、复合晶体管NTR、复合晶体管PTR组 成、失真电压-电流转换电路则由三极管TR1、TR2、TR3，电阻R3、R4、 R5、R6、R7、R8、一个恒流源H、一个偏置二极管D组成，其中偏置 电路PZ的输出端分别与复合晶体管NTR、复合晶体管PTR的基极连 接，两复合晶体管的基极间串接电阻R3、R4，两复合晶体管的发射 极间串接两个电阻Re起到平衡电压的作用，电阻R3、R4的接点与三 极管TR1的基极相接，两个电阻Re的接点与三极管TR2的基极相接， 并且接信号输出端，三极管TR1、TR2的发射极间串接电阻R5、R6， 电阻R5、R6另一端相连接后串接一个恒流源H，三极管TR2的集电极 与三极管TR3的基极相连并且相连的接点与三极管TR3的发射极之间 按顺序串接偏置二极管D、电阻R7、R8，电压放大电路中电压放大 器的正相输入端接信号，反相输入端与输出端之间串接电阻R2并且 这两者的接点与地之间串接电容C、电阻R1、R，电阻R1、R的接点 与三极管TR3的集电极相连。
利用该线路图的装置工作时，两复合晶体管的集电极之间加电 压EL，电阻R7、R8的接点与电阻R5、R6的接点间加电压Ec，信号输 入时三极管TR1、TR2的基极检测到由复合晶体管NTR、复合晶体管 PTR组成的达林顿输出电路的输入端与输出端产生的动态失真电压 降ΔU在R6上，由TR2集电极输出R6产生的动态电流，在电阻R7上 产生动态压降，推动三极管TR3、R8组成的射随电路。由TR3集电极 输出动态电流到电阻R，在电阻R的作用下，在电阻R非地端产生 动态失真电压ΔU1，通过电压放大器放大，使得电压放大器A1输出与 失真电压ΔU等幅的补偿电压，由此形成一个回路补偿电路。电路中 失真电压ΔU经线性电压转换成动态失真电压ΔU1时，其幅度必须降低 R2：(R1+R)倍，也就是(R6:R7)*(R8:R)＝R2R1+R)，通 常取R6＝R7时，R8:R＝R2：(R1+R)。当该装置工作时，电路中的 输出电压降AB端高、F端低的时候，电阻R6、R7、R8的电压升高， 动态失真电压ΔU1降低，电压放大器A1输出端电压升高，反之同理。
图2描述的线路图由输入电阻R9、电容C3、电阻R10、R11、R12、 R13、R14、R15,电压电流转换半导体三极管TR4、TR5，射极跟随电流 输出源件TR6，电压电流转换半导体三极管TR4、TR5的偏置二极管 D1、D2组成，其中电阻R9一端接信号输入，一端与三极管TR6的基极 相连，三极管TR4的发射极串接电阻R15，电阻R15与三极管TR6的基 极之间顺序串接电阻R14、偏置二极管D1，电阻R14、偏置二极管D1的接点与三极管TR5的基极相连，电阻R14、R15的接点与三极管TR5的集电极间顺序串接电阻R13、偏置二极管D2，电阻R14、R15、R13的 接点与三极管TR6的集电极相连，三极管TR5的集电极与偏置二极管 D2的接点与三极管TR4的基极相连，三极管TR6的发射极与TR4的集 电极之间串接电阻R10接点与电阻R11相连，三极管TR5、TR6的发射 极之间串接电阻R12，三极管TR4的集电极与三极管TR6的基极之间 串接电容C3，三极管TR6发射极与电阻R12的接点与信号输出端相 连。
利用该线路图的装置工作时，三极管TR5、R12检测到TR6输入与 输出端产生的动态压降在电阻R12上，三极管TR5集电极输出R12产 生的动态电流，在电阻R13上产生动态压降推动三极管TR4、R15组成 的射随电路，三极管TR4集电极输出动态失真电流ΔI2至电阻R10，通 过电阻R9、R10的作用转换为符合强度要求的输入补偿电压，形成一 个局部反馈正向输入补偿电路。
图3描述的线路图是由一个偏置电路PZ、输入电阻R16、R17，电 阻R18、R19、R20、R21，两个电阻Rel,交流耦合电容C1、C2，复合互 补电流输出三极管TR7、TR9，偏置二极管D3、失真电压电流转换三 极管TR8、TR10组成，其中电阻R16、R17、R18共同构成失真电压变换 电阻，偏置电路PZ一端接信号输入端，两输出端分别接电阻R16、 R17,电阻R16与三极管TR9基极相连，电阻R17与三极管TR7的基极， 且这两个相连接点间串接交流耦合电容C1、C2，三极管TR7、TR9的两个发射极间串接两个电阻Rel两个电阻Re1的接点与电容C1、 C2的接点间串接电阻R18，两个电阻Re1的接点与失真电压电流转换三 极管TR8集电极之间串接电阻R18，三极管TR9与三极管TR10基极相 连，三极管TR8的发射极与三极管TR10的集电极之间按顺序串接偏 置二极管D3、电阻R20、R21，三极管TR10发射极串接电阻R19至两个电 阻Rel的接点接电路输出端，三极管TR8的集电极与电容C1、C2的接 点相连。
利用该线路图的装置工作时，复合互补电流输出三极管TR9的 的集电极与电阻R20、R21的接点共同接外加电压的正极，复合互补电 流输出三极管TR7的集电极则接外加电压的负极。三极管TR10、电阻 R19组成的射极跟随电路，检测到功率达林顿电路输入与输出端的动 态失真电压降在电阻R19上，TR10的集电极输出R19产生的动态电流 ΔI3，在电阻R2。上产生动态压降推动三极管TR8、R21组成的射随电路， 使三极管TR8集电极输出动态电流，经过失真电压变换电阻R16、R17、 R18的作用转换成符合强度要求的输入补偿电压，并通过交流耦合电 容C1、C2进行交流耦合到输入端，形成一个局部补偿电路，使输出 失真电压得到补偿。
本实用新型中的电路不采用输出末端回路负反馈，而采用电压 放大器输出端负反馈及局部负反馈，对末级功率管的性能及参数配 对无需较高要求。可以设计成高效率的乙类环保功放可以有效降低 高保真功率放大器的成本。本电路所采用的构思也可以作为通用电 路应用于功率放大器的设计中，也可以设计成电路模块或集成电路 置入各种装置中。

daoren

咳，楼主辛苦啊，同情。

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这是专利的三个主要附图。

tb3008940

daoren 发表于 2014-1-26 19:49
咳，楼主辛苦啊，同情。

楼主是辛苦，可你同情什么呢？创新是一种快乐！

tb3008940

根据楼主的话，看来音响放大电路设计即将迎来一场变革！

tb3008940

tsyg99 发表于 2014-1-26 20:25
这电路跟ALA会有点相识，只是ALA可以用IC简单设计

是的，和ALA功放没有本质的区别！各有特点，共同缺点是反馈电路本身的失真无法消除，而且反馈本身的速度产生的时间差也是一种失真，最终的结果是用新的失真去减少旧的失真，最后可能更多失真。

楼主的“里程碑”主要为了解决三极管输出管be结引起的电流失真问题，MOS管没有be接的问题，因此，用MOS管做功放，无需楼主07年专利电路之类的改进，而且可能越改越糟糕。建议楼主先玩熟MOS管，烧几斤MOS管再说，特别是正温管。


“简洁至上”，有很深的哲理，这才是最佳的妥协。

daoren

中国人想到的东西，外国人早就想到了。那个反馈也是早有了，不行。

阿杜

本人目前已申请过3项专利，最早应该是在94年，07年的是实用新型就是上面翻出来的，实际上满实用的，专利推广比发明还难，后来放弃了。这次发布的是13年9月的申请，已经可以涉及到基础理论的范畴了，技术上应该更成熟，应用范围更广，可以更彻底解决音响存在的问题。

阿杜

tb3008940 发表于 2014-1-26 19:38
楼主，是不是这个专利，这可是2007年申请的，7年了。

不是的，这个已经放弃了。

天地松音

阿杜 发表于 2014-1-26 11:09
没问题的欢迎交流。

好的!机机正在收尾工作,到时完工了通知你。

tb3008940

阿杜 发表于 2014-1-27 09:46
本人目前已申请过3项专利，最早应该是在94年，07年的是实用新型就是上面翻出来的，实际上满实用的，专利推广 ...

专利推广的确比发明难，中国已经是世界专利数量第一的国家，发明最后形成规模经济的是微乎极微，原因不外乎两个，一是发明现实运用意义不大，二是ZF没有真正重视发明对一个国家的战略意义。

daoren

我们总是要解决短板问题，音响最短的短板是音箱，其次是电源，功放不是短板。

daoren

我们如果能低成本做出一对好音箱，那功德才是无量啊！

阿杜

tsyg99 发表于 2014-1-27 23:01
所以感觉参数甚远，一年后才可以共享资料的

现在本人发布的资料不会比专利资料少，至于电路参数及细节有待适当的时机公布。

阿杜

tsyg99 发表于 2014-1-28 01:17
当你明白什么是顶级机时，才会发现电路几乎是没有价值的。

错了！在所谓的顶级机群体中，能够成为经典的往往电路也有亮点，但是无论多顶级的机器，沿用的还是传统的有缺陷的电路，那么它的表现就始终有缺陷。记得有个德国的资深发烧友说过：“当今功放的设计一直在变化,仅仅是变化而不是进步,其实是在用一个错误去弥补上一个错误”。看来我需要做出一台可以傲视群雄的功放来说明问题了。