一種高保真音頻前置功率放大器的制造方法
【專利說(shuō)明】一種高保真音頻前置功率放大器
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及功率放大器電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種音頻前置功率放大器。
【背景技術(shù)】
[0003]音頻前置功率放大器是各種音源設(shè)備和功率放大器之間的連接設(shè)備，由于音源設(shè)備輸出的音源信號(hào)電平都比較低，不能直接推動(dòng)功率放大器正常工作，而音頻前置功率放大器能將音源信號(hào)放大至功率放大器所能接受的輸入范圍。由于接收到的音源信號(hào)很微弱，如果采用一般的放大器進(jìn)行放大，放大器本身會(huì)引入較大噪聲，后一級(jí)的放大器對(duì)前一級(jí)放大器輸出的信號(hào)和引入的噪聲同時(shí)進(jìn)行放大，會(huì)為音源信號(hào)帶來(lái)嚴(yán)重失真，對(duì)音源信號(hào)的音質(zhì)音色影響很大。因此音頻前置放大器的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是要有低噪聲、高保真以及高增益的性能。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中存在的晶體管音頻前置功率放大器雖然有高增益，但是失真很大，動(dòng)態(tài)范圍小，音質(zhì)音色不好。主要原因是:晶體管自身的開(kāi)環(huán)特性差，因此在晶體管放大電路中為了獲得好的頻響特性，都增加了深度40db-50db的大環(huán)路負(fù)反饋；增加深度負(fù)反饋雖然能得到非常高的閉環(huán)特性，但是在深度負(fù)反饋下晶體管功率放大器的輸出內(nèi)阻會(huì)大幅度減小，使得晶體管電路的阻尼系數(shù)增大到100以上，進(jìn)而使得揚(yáng)聲器的振動(dòng)系數(shù)處于過(guò)阻尼狀態(tài)，揚(yáng)聲器振膜的運(yùn)動(dòng)則很遲鈍，音質(zhì)就顯得生硬不圓潤(rùn)，音源信號(hào)豐富的諧波被過(guò)濾，使得音源信號(hào)出現(xiàn)嚴(yán)重的失真；又由于晶體管都是非線性器件，都會(huì)產(chǎn)生非線性失真，當(dāng)電路動(dòng)態(tài)范圍很小時(shí)，晶體管會(huì)脫離放大區(qū)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)失真和交越失真，會(huì)使得功率放大器聽(tīng)感不好甚至?xí)龎母咭衾?。因此，音頻前置放大器需要有很大的動(dòng)態(tài)范圍，使晶體管一直工作在放大區(qū)，減小失真。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述提到的現(xiàn)有技術(shù)中的音頻前置功率放大器失真大、動(dòng)態(tài)范圍小而使人耳感受到的音頻信號(hào)音質(zhì)不好的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種高保真音頻前置功率放大器，具有高保真和動(dòng)態(tài)范圍大的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是:
一種高保真音頻前置功率放大器，其特征在于:其包括依次連接的第一共源共柵放大器、第一 PMOS FET管、第一源極跟隨器、第二共源共柵放大器、第二 PMOS FET管、第二源極跟隨器、第三共源共柵放大器、第三源極跟隨器；其中，
第一共源共柵放大器連接信號(hào)輸入端，對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行第一級(jí)放大；
第一 PMOS FET管，其柵極連接第一共源共柵放大器的信號(hào)輸出端，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行第二級(jí)放大；
第一源極跟隨器，連接第一 PMOS FET管的漏極，隔離第一 PMOS FET管和第二共源共柵放大器；
第二共源共柵放大器，連接第一源極跟隨器的信號(hào)輸出端，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行第三級(jí)放大；
第二 PMOS FET管，其柵極連接第二共源共柵放大器的信號(hào)輸出端，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行第四級(jí)放大；
第二源極跟隨器，連接第二 PMOS FET管的漏極，用于隔離第二 PMOS FET管和第三共源共柵放大器；
第三共源共柵放大器，連接第二源極跟隨器的信號(hào)輸出端，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行第五級(jí)放大；
第三源極跟隨器，為所述前置功率放大器的信號(hào)輸出端。
[0007]進(jìn)一步的，所述第一共源共柵放大器包括第一晶體管、第二晶體管和第一反饋電阻，其中，第二晶體管的柵極為信號(hào)輸入端，第二晶體管的漏極與第一晶體管的源極相連，第二晶體管的源極通過(guò)第一反饋電阻接地，第一晶體管的漏極為信號(hào)輸出端。
[0008]進(jìn)一步的，還包括第二反饋電阻，所述第一 PMOS FET管的柵極與第一晶體管的漏極連接，且第一 PMOS FET管的漏極通過(guò)第二反饋電阻接地。
[0009]進(jìn)一步的，所述第一源極跟隨器包括第四晶體管和第三反饋電阻，所述第四晶體管的柵極與第一 PMOS FET管的漏極相連，第四晶體管的源極通過(guò)第三反饋電阻接地，所述第四晶體管的源極為信號(hào)輸出端。
[0010]進(jìn)一步的，所述第二共源共柵放大器包括第五晶體管、第六晶體管和第四反饋電阻，且第五晶體管的柵極與第四晶體管的源極相連，第五晶體管的漏極與第六晶體管的源極相連，第五晶體管的源極通過(guò)第四反饋電阻接地，且第六晶體管的漏極為信號(hào)輸出端。
[0011]進(jìn)一步的，還包括第五反饋電阻，所述第二 PMOS FET管的柵極與第六晶體管的漏極連接，且第二 PMOS FET管的漏極通過(guò)第五反饋電阻接地。
[0012]進(jìn)一步的，所述第二源極跟隨器包括第八晶體管和第六反饋電阻，所述第八晶體管的柵極與第二 PMOS FET管的漏極相連，第八晶體管的源極通過(guò)第六反饋電阻接地，所述第八晶體管的源極為信號(hào)輸出端。
[0013]進(jìn)一步的，所述第三共源共柵放大器包括第九晶體管、第十晶體管和第七反饋電阻，且第九晶體管的柵極與第八晶體管的源極相連，第九晶體管的漏極與第十晶體管源極相連，第九晶體管的源極通過(guò)第七反饋電阻接地，且第十晶體管的漏極為信號(hào)輸出端。
[0014]進(jìn)一步的，所述第三源極跟隨器包括第十一晶體管和第八反饋電阻，所述第十一晶體管的柵極與第十晶體管的漏極相連，第十一晶體管的源極通過(guò)第八反饋電阻接地，所述第十一晶體管的源極為所述前置功率放大器的信號(hào)輸出端。
[0015]優(yōu)選但不限于，所述第一晶體管、第二晶體管、第四晶體管、第五晶體管、第六晶體管、第八晶體管、第九晶體管、第十晶體管和第十一晶體管均為N型BJT管或N型M0S管。
[0016]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果:1、該放大電路采用共源共柵結(jié)構(gòu)，該電路結(jié)構(gòu)能增加帶寬，提高電路增益，且該結(jié)構(gòu)電路穩(wěn)定，不易自激，能減少開(kāi)關(guān)失真；且輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)第一級(jí)放大后，會(huì)使信號(hào)相位相反且幅值放大，采用由PMOS FET管構(gòu)成的第二級(jí)放大能實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，且由于偏置電壓VDD是一定，電路中的所有M0S管均需工作在飽和區(qū)(BJT管工作在放大區(qū))，該P(yáng)MOS FET管能使輸出信號(hào)幅值不會(huì)在同一方向偏離靜態(tài)工作點(diǎn)過(guò)大，而增大整個(gè)放大電路動(dòng)態(tài)范圍，使整個(gè)電路中所有晶體管均工作在飽和區(qū)，減少失真。2、本發(fā)明的電路中沒(méi)有采用大環(huán)路的深度負(fù)反饋，而是將晶體管的源極通過(guò)反饋電阻反饋到地，形成一個(gè)小環(huán)路的電流負(fù)反饋，避免了大環(huán)路的深度負(fù)反饋帶來(lái)的失真，能大大減少交越失真。
[0017]進(jìn)一步的，本發(fā)明所述電路在第二級(jí)放大和第三級(jí)放大之間、以及整個(gè)放大電路信號(hào)輸出端都設(shè)有源極跟隨器，能減少各級(jí)電路之間的干擾，且能增加帶負(fù)載能力。
[0018]更進(jìn)一步的，本發(fā)明所述電路包括有五級(jí)放大，能增大整個(gè)電路的增益，而增益增強(qiáng)可以用于改善放大器的噪聲系數(shù)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明一種高保真音頻前置功率放大器的電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0021]實(shí)施例1:
參見(jiàn)附圖1，本發(fā)明中一種高保真音頻前置功率放大器，共有五級(jí)放大電路，電路中Ql、Q2、Q4、Q5、Q6、Q8、Q9、Q10 和 Q11 均為 N 型 BJT 管或 N 型 M0S 管，Q3 和 Q7 為 P 型 BJT管或M0S管，在以下實(shí)施例和附圖中均優(yōu)選MOS FET管來(lái)介紹，所描述的實(shí)施例和附圖僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。
[0022]第一共源共柵放大器10，包括第一晶體管Q1、第二晶體管Q2，且第一晶體管Q1的源極與第二晶體管Q2的漏極相連，且第一晶體管Q1的柵極通過(guò)上拉電阻R3接偏置電壓VDD。第一晶體管Q1的漏極通過(guò)上拉電阻R4接偏置電壓VDD，第二晶體管Q2的柵極連接有本發(fā)明所述高保真音頻前置功率放大器的音源信號(hào)輸入端IN，且在音源信號(hào)輸入端IN與Q2的柵極之間串聯(lián)有輸入濾波電容C1 ;而第二晶體管Q2的源極通過(guò)第一反饋電阻R5接到地GND11，且第一晶體管Q1的漏極為該第一共源共柵放大器10的信號(hào)輸出端，其連接第一PMOS FET管20的信號(hào)輸入端。而上拉電阻R3旁并聯(lián)有連接到VDD與地GND1之間的濾波電容C2、C3 ;上拉電阻R4旁并聯(lián)有連接到VDD與地GND1之間的濾波電容C4、C5。
[0023]第一 PMOS FET管Q3，Q3的柵極接第一共源共柵放大器10的信號(hào)輸出端，即與第一晶體管Q1的漏極連接，而Q3的源極通過(guò)上拉電阻R6接偏置電壓VDD，Q3的漏極通過(guò)第二反饋電阻R8接到地GND12，Q3的漏極為信號(hào)輸出端，其后連接第一源極跟隨器Q4。在上拉電阻R6旁并聯(lián)有連接到VDD與地GND2之間的濾波電容C6、C7。
[0024]第一源極跟隨器包括第四晶體管Q4，且Q4的柵極連接第一 PMOS FET管Q3的漏極，Q4的源極通過(guò)第三反饋電阻R9接地GND13，且Q4源極連接第二共源共柵放大器30的信號(hào)輸入端，Q4的漏極通過(guò)上拉電阻R7接到偏置電壓VDD。在上拉電阻R7旁并聯(lián)有連接到VDD與地GND3之間的濾波電容C8、C9。
[0025]第二共源共柵放大器30，包括第五晶體管Q5、第六晶體管Q6，且第六晶體管Q6的源極與第五晶體管Q5的漏極相連，且第六晶體管Q6的柵極通過(guò)上拉電阻R10接偏置電壓VDD。第六晶體管Q6的漏極通過(guò)上拉電阻R11接偏置電壓VDD，第五晶體管Q5的柵極連接第四晶體管Q4的源極；而第五晶體管Q5的源極通過(guò)第四反饋電阻R12接到地GND11，且第六晶體管Q6的漏極為該第二共源共柵放大器30的信號(hào)輸出端，其連接第二 PM