降低 JLH1969 放大器 THD 失真的電路分析研究

wzx740120

楼主辛苦了，感谢楼主的实验。

wensan

JLH1969 放大器的原始電路並沒有對靜態電流進行溫度補償，它不像一般互補推挽輸出電路由一個偏壓電路控制輸出管的靜態電流。JLH1969 放大器的靜態電流是由 R1、R2 提供固定的 Ib 給 Q2 來控制的。那麼將 R2、R9 改成 22Ω 顯然會令靜態電流隨溫度產生較大的變化，但畢竟靜態電流仍受 R1、R2 所控制，不至於會“失控”。若想讓靜態電流的溫度漂移更小，在 R1 加 PTC 熱敏電阻或在 R8 加 NTC  熱敏電阻來進行溫度補償也很容易！

下圖是我將 2N3055A 的工作溫度調為 120℃ 所做的仿真。

JLH1969-3055-THD-Ot

JLH1969-3055-THD-Ott



JLH1969-3055-THD-NN22-FINt

JLH1969-3055-THD-NN22-FINtt

仿真顯示JLH1969 放大器的原始電路靜態電流上升至 1.45A。將 R2、R9 改成 22Ω 的電路靜態電流上升至 1.81A。

wensan

B-E极的I-V曲线越陡削的管，在降低R2、R9后，静态电流会越不稳。
下面是輸出管工作溫度 120℃ 的仿真。

abbaaa

受益匪浅。谢谢！

chri88

wensan 发表于 2014-4-10 08:16
下圖可看出各級靜態電流。

楼主很专业的分析，可否继续仿真一下Q1Q2的放大倍数选择问题，上下管由于工作状态不同，放大倍数不会是简单地相等就可以。
我认为甲类状态，Q1Q2是不需要配对的。因为两个管都同时工作，不存在截止的单独工作可能。
但是甲乙类时候，或超出甲类工作点时，会有急剧的不对称失真出现。
比如我没有大散热器，所以电流只是调整到0.5A，音量小时没问题，但大于0.5A音量时候，相信不对称失真会急剧加大。
因此我想你仿真一下以下情形：
Q1Q2静态电流为1ma(乙类)；R4变为0欧姆（相当于开环）；负载为8欧姆。
这时候Q1Q2的放大倍数分别是多少输出才是对称？

wensan

chri88 发表于 2014-4-12 04:42
楼主很专业的分析，可否继续仿真一下Q1Q2的放大倍数选择问题，上下管由于工作状态不同，放大倍数不会是 ...

即使工作在 A 類狀態，兩個輸出管的電流放大倍數不相等會導致 THD 失真上升。

下圖是將 Q1 的電流放大倍數減半的仿真。



下圖是將 Q2 的電流放大倍數減半的仿真。

忧郁绵羊

wensan 发表于 2014-4-12 22:40
即使工作在 A 類狀態，兩個輸出管的電流放大倍數不相等會導致 THD 失真上升。

下圖是將 Q1 的電流放大 ...

我感觉  这两个图 都没有调到  静态电流1.2A  和中点13.5v
这样当然是失真增大了

chri88

wensan 发表于 2014-4-12 22:40
即使工作在 A 類狀態，兩個輸出管的電流放大倍數不相等會導致 THD 失真上升。

下圖是將 Q1 的電流放大 ...

你设置输入信号太大以至于超出线性范围，减小输入信号再看看。
理论上A类由于两个管都在同时工作，输出电流等于两管迭加，正负半周是相等的Q1+Q2=Q1+Q2。不存在对称失真，即使你把Q2换成放大倍数为0的电阻或恒流源也不会有失真Q1+0=Q1+0.
乙类由于总有一个工作另一个截止，正负半周不一定相等Q1+0≠Q2+0
你把R4改为0欧姆，C3保留，这时候就是交流开环无反馈状态，你应该会发现即使你用了放大倍数一样的Q1和Q2,输出也是不对称的。

wensan

chri88 发表于 2014-4-12 07:21
你设置输入信号太大以至于超出线性范围，减小输入信号再看看。
理论上A类由于两个管都在同时工作，输出 ...

下圖是將 Q1 的電流放大倍數減半的仿真。Q1 的 Idc=1.20A，Q2 的 Idc=1.21A，中點為 13.6V，從兩管的電流波形可看出距離截止還很遠。



下圖是將 Q2 的電流放大倍數減半的仿真。Q1 的 Idc=1.24A，Q2 的 Idc=1.24A，中點為 13.5V，從兩管的電流波形可看出距離截止還很遠。



實際上，電晶體在任何工作狀態下都存在非線性！
對於推挽輸出電路的情況，上下管對稱地工作，一個電流增加，另一個電流就減少，這樣可以起互補作用，減少非線性，降低失真。
對於非推挽的單端輸出電路的情況，由於不能起互補作用，不能減少非線性，所以失真較大。

下圖是將 Q2 改成恆流源，電路變成非推挽的單端輸出電路的仿真。請注意！這是“閉環”不是“開環”。






各位若對電晶體失真的探討有興趣，可參考下面這個帖子。

偶次諧波失真與奇次諧波失真

wensan

忧郁绵羊 发表于 2014-4-12 06:47
我感觉  这两个图 都没有调到  静态电流1.2A  和中点13.5v
这样当然是失真增大了

我已經提供仿真文件給大家下載，各位可下載仿真文件自行仿真驗證，不須要把我當佣人使喚！

宝宝在线

楼主可否说一下15024的管子在多大的电压和电流才好听一点，

wensan

宝宝在线 发表于 2014-4-12 16:56
楼主可否说一下15024的管子在多大的电压和电流才好听一点，

No, I cannot !









PS: I don't have to.

忧郁绵羊

wensan 发表于 2014-4-13 02:37
我已經提供仿真文件給大家下載，各位可下載仿真文件自行仿真驗證，不須要把我當佣人使喚！

   这个我想说下
首先    能者多劳嘛   
再者  您的主题帖子里   其他人再发表  有喧宾夺主的感觉    如果不回复自己光验证   又少了交流的精神
最后  您挑起的头 就由您一把抓到底   我们只负责挑刺。
再最后   看你楼顶发了那么多图   就觉着不是个嫌麻烦的人  所以大家都想“使唤”你

chri88

wensan 发表于 2014-4-13 02:22
下圖是將 Q1 的電流放大倍數減半的仿真。Q1 的 Idc=1.20A，Q2 的 Idc=1.21A，中點為 13.6V，從兩管的電 ...

很有参考价值，多谢了。

楼主2004年的文章，可惜图片都挂了，但文字还是看懂了。

wensan

chri88 发表于 2014-4-13 00:02
很有参考价值，多谢了。

楼主2004年的文章，可惜图片都挂了，但文字还是看懂了。

圖在9~14樓已经補了，只是網站更新，圖片地址對不上而已。
你須要看看26樓和29樓。

chenang39

壮观，学习！

LAOQIANG

岂敢岂敢！老兄帮人帮到底嘛，谢谢啦！

LAOQIANG

看这情形还不错，听感是比较柔软。再次感谢楼主的帮助！

wensan

前面將兩個輸出管其中一個電流電流增益減半的仿真說明輸出管必須配對才能將 THD 失真降到最低。

接下來還是繼續來瞎掰有關推挽 A 類放大器在喇叭的阻抗變低，喇叭需求的電流超過 A 類的工作範圍時，會越過 A 類的工作範圍變成 AB 類的方式工作的問題。

下面這個表是 QUAD 的兩款靜電式揚聲器 ESL 2812 和 ESL 2912 廠方公布的規格。

Quad ESL

從這個規格表中可看出兩個揚聲器的標示阻抗都是 8Ω，但是阻抗變化範圍 ESL 2812 是 4Ω~15Ω，ESL 2912 是 4Ω~20Ω。也就是說它們的標示阻抗都是 8Ω，但是最低阻抗會低到 4Ω。

下面這個表是 Infinity P363 揚聲器阻抗─頻率的實測曲線圖，

Infinity P363



Infinity P363 揚聲器的標示阻抗也是 8Ω，但由這個圖可看出 Infinity P363 揚聲器的最低阻抗是 3.8Ω。

一個依照 8Ω 做為負載來設定輸出級偏流的推挽 A 類放大器，在附載阻抗變低成為 4Ω 時會發生什麼狀況？

下圖為一般常見的推挽輸出電路架構。其偏流依照 8Ω 做為負載來設定，從輸出管的電流波形可看出工作時上下管都沒有截止。

SEPP8

下圖是將負載由 8Ω 改成 4Ω 的狀況。從輸出管的電流波形可看出工作時上下管交替截止，電路工作在 AB 類的狀態。

SEPP4

這就是一般依照 8Ω 做為負載來設定輸出級偏流的推挽 A 類放大器會被譏為“高偏流 AB 類”的原因。那麼推挽 A 類放大器的輸出級偏流該如何來設定才能確保輸出管在工作時不會截止呢？各種標示阻抗為 8Ω 的喇叭的最低阻抗到底是多少？Infinity P363 揚聲器的最低阻抗為 3.8Ω 是最極端的例子嗎？萬一還有更低的呢？將輸出級的偏流設定高到令放大器電源利用效率低到 3%、5%，有這個必要嗎？這個爭論不休、永遠不會有結果的問題，就留給各位自己去思考吧！

下圖是將上管改成恆流源、形成單端輸出的電路架構。由示波器波形可看出輸出管截止時，負載上的電壓波形發生削波的現象。

SEPP4I

上圖這種單端輸出的電路架構只會在電壓波形的上方發生削波，但 JLH1969 原始電路為何會上下方都發生削波呢？當 Q3 截止時會令負載上的電壓波形的上方發生削波。那麼負載上的電壓波形的下方發生削波是為什麼？

下圖的仿真顯示出負載上的電壓波形的下方發生削波是因為 R2 阻值太大，令 Q3 飽和了！

1969Q3SAT

有人說 JLH1969 原始電路中的 R2 阻值那麼大是為了讓 C1、R2 這個“自舉”電路成為一個“恆流源”。

下圖是將“自舉”電路改成“恆流源”的仿真。仿真顯示“恆流源”會令 Q3 更快飽和。

1969Q3SATC

如果將 R2 阻值改小，小到令 Q3 不會飽和，那麼 JLH1969 放大器就可以在喇叭的阻抗變低，喇叭需求的電流超過 A 類的工作範圍時，越過 A 類的工作範圍變成 AB 類的方式工作。

下圖是 R2、R9 為 22Ω 的仿真。仿真顯示 Q3 沒有飽和，負載上的電壓波形也沒有削波。

1969Q3-22

所以證明了將 R2、R9 阻值改小可以解決 JLH1969 原始電路在喇叭的阻抗變低，喇叭需求的電流超過 A 類的工作範圍時，無法越過 A 類的工作範圍變成 AB 類的方式工作的“缺陷”。

忧郁绵羊

wensan 发表于 2014-4-19 23:09
前面將兩個輸出管其中一個電流電流增益減半的仿真說明輸出管必須配對才能將 THD 失真降到最低。

接下來還 ...

呵呵   我经过好多次仿真  之前也发现了   而且 r2  和r9 要一样大  失真才小   
但hood  好想是故意让r2  很大 因为这样偶次失真大     我觉得它不可能不知道r2变小  r1变大失真会更小  这样只是让偶次谐波变小了