差分功放IC应用 低成本发烧精髓--最简单的单差分OCL功放电路

小编 2024-10-06 方案设计 23 0

低成本发烧精髓--最简单的单差分OCL功放电路

现代功放随着性能不断提高,电路结构越来越复杂,使得初学者以及业余制作深感不便。下面向大家介绍一个最简单的功放电路,看看能简化到什么程度,又能达到怎样的性能,这也是一个令人感兴趣的问题。下图是本功放电路图:

单差分OCL电路

功放部分元器件连晶体管在内仅有20个左右,乍看想一个简化图,但确确实实是一个可付诸使用的功放,而且它可以以较低的谐波失真向负载提供50—120W的输出功率。电路原理分析:

输入BG1—BG2按惯例采用差分放大级,但与一般常见电路稍不同的是采用PNP管,这与釆用NPN管相比,两管配对容易且一致性好,噪声较低。对简单的电路结构,这昰需要加以尽量考滤的。

第二级B3为主电压放大级,它提供大部分电压增益,但末采用常见的“自举”路。大功率放大器采用“自举”电路对增大输出功率意义不大,且能省去个对音质有影响的电解电容,并有利减少元件简化电路。C2是相位 补偿电容。

末级由BG4—BG7以最简方式复合而成的互补输出級,元件少无调整,使采用功率较小的推动管BG4、BG5也足以满足推动未级输出100W以上的要求。未级静态电流的设定以减小低输出功率时的交越失真为主,通常取40 —50mA。至于大功率时的交越失直因掩蔽效应,景响不明显。对静态电流也未作热补偿,工作时随着温度上升静态电流也相应上升,但试用中并未出现失控。这样做可简化安装工艺、减少调试手续,此外,稍大的 静态电流也能降低一些大输出时的交越失真,C3作电源高频退耦。

本机总体负反馈后的堆增益约20倍(26dB),但取消总体负反馈后也能很好工作,满功率输出波形仍是对称的,用示波器观察未见波形失真,用失真仪测试谐波失真,与加负反馈后相比升高并不大(仅0.2%左右)。可以 看岀,本机的开环性能不错。负反馈的目的主要用以补偿BG3参数离散性,保证整机增益的稳定,而不是主要用于降低失真。

由于绝大多数前级放大器输出端有隔直电容,所以本机输入端隔直电谷可以省去。当前级(或CD唱机)采用无输岀隔直电容的直流输岀设计时,也可与本功放直接耦合。只是要注意后连后本机输岀中点电压勿超岀 土300mV,对电路性能和工作可靠性并不会带采什么景响。现代CD已可录制低达几Hz.的超低频信号,如果不想让这些信号在重放中失落,有必要考虑采用直接耦合的问题。

本电路看似不起眼,性能却令人刮目相看,样机实测性能如下:

BG6、BG7送择不同互补大功率管时,其额定输出功率为

2N3055/MJ2955(±35V8欧)50W

2SA1943/2SC5200(±45V8欧)120W

总谐波失真:

额定输出功率1kHz0.35%

10W(RMS)1kHz0.015%

信噪比115dB

功率带宽(—3dB)100kHz

频率响应(1W,士1dB)2Hz-110kHz

阳尼系数(8欧)90

本电路具有很强的通用性,只要配用相应的输出管和电源容量,无需改变电路即能获得50—120W的输出功率。电路已简单到几乎不能减少一个元件的地步,而性能与一些高档功放作听音对比,本功放的音质表现是令人满意的。

如此简单的电路为何有较低的失真和较好的音质,是由于电路结构特点使得前后级失真相互补偿抵消的缘故,较低的开环失真为获得良好的音质奠定了基础。

有的朋友会认为:这不就是经典的850电路么?其实该电路跟850是有区别的,850输入差分级是用的NPN管,复合输出级850推动级射级是接有分流电阻的,

850电路

而本电路是达林顿结构;还有850是同极性末级,而这里是全互补输出,

达林顿互补输出

对消除偶次谐波失真是大有益处的。对此电路感兴趣的爱好者们可以组装试听,由于电路简单,用洞洞板安装难度不大。感谢阅读!

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差分信号和差分电路讲解 差分放大电路应用

1、什么是差分信号?为什么要用差分信号?

两个芯片要通信,我们把它们用一根导线连接起来,一个传输 1,另一个接受 1,一个传输 0,另一个接受 0,不是很好吗?为什么还要搞其他的花花肠子。

因为有干扰,各种各样的干扰,比如温度,电磁辐射等等,这些干扰使得传输的 1 不再是理想的 1,传输的 0 也不再是理想的 0,但是这些干扰几乎都有一个共同的特点,就是它对这条导线的干扰和它对这条导线附近导线的干扰是一样的。

利用这个特点,我们用两个导线传输信号,一条导线传输我们要传输的信号 1010,另一条导线传输和他相反的信号 0101,在接收端,我们把这两个信号做差,那么就会接收到 1 -1 1 -1 这样的信号,再通过电平转换或其他的手段就可以恢复出 1010 这个我们要传输的信号。干扰在做差的过程中被消除掉了。

2、差分放大电路基本结构

所有的电子元器件的特性都会受到温度的影响,其中半导体材料受到影响的程度最大。对于 PN 结来说,温度系数为 -2.5mV/°C,表示温度每升高 1°C,二极管或三极管的管压降就会降低 2.5mV,可以想象,温度高到一定程度的时候,二极管的正向导通反向截止的特性也就不存在了,所有的半导体都无法正常工作了。

在共射放大电路中,电路基础:Lec16- 共射放大电路的设计,温度的变化会产生三极管基极和发射极之间电压的变化△Ube,这种现象成为“温漂”。

利用差分信号的思想,我们建立上面电路图,输入端(Ui1-Ui2),输出端(Uo1-Uo2),就可以解决温漂的问题。温漂干扰在做差的过程中被消除掉了。

3、长尾式差分电路

一个更实用的设计是采用长尾式差分电路,如图所示,这个电路可就厉害了,它可以

单端输入,单端输出,放大倍数是普通共射放大电路的 1/2 倍。单端输入,差分输出,放大倍数是普通共射放大电路的 1 倍。差分输入,单端输出,放大倍数是普通共射放大电路的 1。差分输入,差分输出,放大倍数是普通共射放大电路的 2。这个电路之所以强大,是因为当温度变化时,产生了△Ube,但是它通过引入一个恒流源补偿△Ube,从而使 Re 两端的电压保持不变,这样流过 Re 的电流也不变,导出流过 Rc 的电流不变,最终输出的 Vo 不变。

其中,ui 表示输入信号,ube 表示三极管基极和集电极之间的电压差,它是温度的函数。现在我们只考虑温漂,ui 保持不变。只看温度变化对输出的影响。对这个式子两端求导可得下式,这个式子表明温漂引起的△Ube 会被△Ve 所补偿。

长尾式差分电路的仿真结果如下,从结果可以看出当单端信号输入时,单端输出的放大倍数是普通共射放大电路的 1/2。放大倍数可以利用公式 1 对 Ui 求导推出,这里不再推导。

4. 差分电路的作用

差分放大电路对共模输入信号有很强的抑制能力,对差模信号却没有多大的影响,因此差分放大电路一般做集成运算的输入级和中间级,可以抑制由外界条件的变化带给电路的影响,如温度噪声等。你可以去找一些集成电路看一下,第一级基本上都是差分放大。

5. 差分放大电路应用

电路一:

用运放做电流采样,再用单片机 AD 采集处理。

注:

1、Rp10、Rp11、Cp8、Cp9,是对输入做的 RC 滤波,后面的 Rp15 和 Cp11 是对输出做的 RC 滤波。

2、Rp16 是为了防止运放输出不够低的现象,电阻的阻值不宜过大过小,根据运放的阻抗选择。

3、Dp6 是为了防止输出端电压过高,烧坏 CPU 的 IO 口。

4、Rp12=Rp13,Rp14=R10。Vout=Rp14/Rp12*(Vin+-Vin-)。

注:

差分放大电路不再说了,这个电路是为了避免运放到了输出低端非线性的问题。

Vout=Rc9/Rc8*(Vin+-Vin-)+基准电压值。具体的计算过于复杂,不再说明。

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