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低压,高效,高保真推挽电路!【原创】
立棍 2014-5-26 02:38:07
本帖最后由 立棍 于 2014-5-26 09:58 编辑

218895



这是我刚研究出的一种新的推挽输电路,是原创的,在网上没有找到类似电路

电路最大特点是,功率输出管(Q5和Q6),是从集电极输出的。无交越失真。
我从理论上分析,这种电路的性能是:输出效率高,保真度比较高。

一般的推挽电路,都是从发射级输出电压,由于结电压的存在,功率管的推动及至少要比电源电压高出0.7V以上,加上偏流电阻上压降,大概只好要1V多。才能让功率管完整输出全部电源电压。 可是一般电路不可能有一组单独的高电压。所以推动管输出的电压很低。
比如在3V的电源上,最终只能输出+-0.5V的音频。剩下的2V电压只能浪费在推动管上。

还有少数简易的集电极推挽电路,只能是开关工作。但是没办法加精确偏压。 所以交越失真巨大,难做高保真放大。  
还有一种推挽电路,是使用输入输出变压器。 变压器的缺点很多,现在已经淘汰。


而这种电路,可以输出百分之百的电压。功率管上几乎没有压降。单臂输出+-1.5V. 组成BTL可以输出+-3v。输出效率很高。
功率管的偏压容易精确掌握,能控制到比较低的交越失真。所以适合3V等较低电压下,获得大功率,又要低失真输出的地方。


我不会英语,所以还没研究仿真软件。还不知道电路精确效果。

过几天万能表到货,我实际做出来实际检验一下。
+10  科创币   不吃鱼的猫   2014-05-26   鼓励原创精神:lol
+20  科创币   听我说瞎话   2014-05-26   鼓励技术交流!
2014-5-26 02:41:13
立棍(作者)
1楼
可以用单电源供电,在输入和输出,各串接一个电容就行了。  
立棍(作者)
2楼
本帖最后由 立棍 于 2014-5-26 03:38 编辑

218896


这是简配版本,如果对性能要求不高可以采用。

1:输入和输出,还有中间平衡点,使用了电容耦合。这样可以直接使用单电源供电。

2:去掉了Q3和Q4发射极上的反馈电阻,还有中点电阻,节省了原件。(但这样交越失真,稳定性等指标差一些)。
3楼
仿真软件有中文版啊
4楼
从时间上来讲,不是你原创了。这早就有了。就算,或者只是你不知道罢了。你试找找电子报,早期的。有这种的。湖山功放有一形号是这种的。还有一些台湾发烧音响网站,人家早就出过套件了,全对称推挽放大电路。在人类发展中,很多人的想法都有相同的,只是在不同地方,不同时间,就是说或者你的想只是重复前人的旧路罢了,而你却不知道身陷其中。
+5  科创币   发电机   2014-05-26   回答精彩
5楼
还有,以前用过一款额定电压是1.2伏的功放芯片,型号忘了。早期索尼MP3用的,研究那个可作参考。
立棍(作者)
6楼
本帖最后由 立棍 于 2014-5-26 20:04 编辑

改装pcp 发表于 2014-5-26 13:08
从时间上来讲,不是你原创了。这早就有了。就算,或者只是你不知道罢了。你试找找电子报,早期的。有这种的 ...


看了一下“全对称推挽”。感觉所谓全对称,应该是指电路里的每一级放大,全都是推挽电路。 也许全对称能对音色起到一点细微影响。
我的电路也可以算是全对称。但重点不是在这上面。主要的还是我说的集电极输出,和偏压电路的安排。这两个特点是我在网上没搜到的。 这也是电路在低压下工作顺畅的关键。
这个电路是我专门为3V设计的。 我估计,3伏电源,在4欧喇叭上,此电路能获得四五百毫瓦的不失真输出功率。  网上确实没找到这种性能电路,所以我才设计的。




索尼之类1.2V放大IC, 这这么低的电压下,乙类推挽电路肯定没办法做好。 比较可行一种方法是,使用甲类的形式。可以是单端甲类,也可以是上下两个单端甲类推挽。甲类就容易设计的多了。
  因为耳机输出的功率一般很小,所以甲类所需的电流也不大。  很多随身听功率甚小,很多只有几毫瓦功率。 我以前有个松下CD随身听,只有6毫瓦功率。  索尼的香水瓶MP3是5毫瓦。
假设16欧耳机 。8毫瓦功率。 则一个声道甲类需要的静态电流是20多毫安。耗电基本在正常范围内。

为什么我敢这样分析呢?
因为以前我也研究过1.5V驱动输出的问题。 还做出了一个1.5V电池的HIFI耳机放大器,甲类音质确实不错。

7楼
你看一下电子管电路图的就知道了。
+1  科创币   立棍   2014-05-26   不是仅仅对称就会一样,再看深入一些,电子不可能相似。
8楼
早在公元2004年,台湾梁中锷先生就出了全对称推挽电路的耳机放大器,不是那些差分电路,是四级放大,有套件和成器。当时他也很牛B的说是他设计的。每级一个PNP和一个NPN管构成,共四级。由于在外出差,过三四天才回家。回家发网址和电路上来。还有,中国音响DIY论坛有个贴是跟你电路相同的。具体要找找才行,那个贴只记得有鬼佬伍德参与讨论。
+1  科创币   立棍   2014-05-26   我的这种电路,是为低压优化的,不适合深度发烧。
9楼
达霄的设计更完善[s:101]218926

+1  科创币   立棍   2014-05-26   你该搞清状况,仔细看一下回帖再说。
10楼
达霄218928

+1  科创币   立棍   2014-05-26   3V电源能工作?
立棍(作者)
11楼
跑山上睡觉半天,回来一看各位歪楼了。
本帖最后由 立棍 于 2014-5-26 20:14 编辑

歪楼了!
各位搞清状况再回帖。

楼上的电路哪个能在3V工作?而且这么低电压下输出500毫瓦?两个功放BTL互补输出2W?

推挽电路有多种。 各有不同类形态功能的。我开篇就说是这是为了“低压,高效,高保真”而设计的,而且小型化,低成本。   你们找的电路符合这些条件吗?

12楼
楼主你的图已经错了
Q3Q4你觉得能工作吗,连工作的基本条件都没有,
也许我说错了,做等仿真[s:12]
+1  科创币   立棍   2014-05-26   放心好了,工作没问题。 欢迎各位仿真, 我过两天也实际做出一个。
+1  科创币   立棍   2014-05-26   我很确信可以工作,欢迎仿真,过两天我自己做一个
13楼
原创鼓励[s:12][s:12][s:12][s:12][s:12]
楼主的图在我看过的图中的确原创ol[s:12][s:12][s:12]
14楼
如同老色棍教美女书法兄所言,这个电路好像确实有了,就是全对称集电极输出的电路。我有印象见过,不过我找不出来。
不管怎样,撸主的独立创新还是值得赞一下的。虽然遗憾的是历史总是会发生重复。
现在低压音频电路,例如用1节电池供电的,比如说MP3,手机,等等,往往都用CMOS开关管工作在D类或T类开关状态,基本能做到轨到轨输出。
立棍(作者)
15楼
本帖最后由 立棍 于 2014-5-26 22:15 编辑

没什么遗憾的,我能自己设计,做到原创就满足了。  是否独创,和我没什么关系。 因为在网上根本没搜到这种电路,可不想让思路难产。所以就研究一下,做到能够给自己使用。让大家有个参考就行了。
电子元件参数都是明确的,设计不是什么难题,现在普通爱好者哪有真正独创的机会。


D类的功放,不知干扰性,音质,如何。 我打算可能装在收音机,或者一些高灵敏,高音质的通讯设备上。
+5  科创币   富二代创始人   2014-05-26   回答精彩
2014-5-27 22:35:57
16楼
立棍 发表于 2014-5-26 22:07
没什么遗憾的,我能自己设计,做到原创就满足了。  是否独创,和我没什么关系。 因为在网上根本没搜到这种 ...


Figaro.2全推挽耳機(綜合)擴大機
http://www.ac-dc.com.tw/pacfig2-r.htm
218966
+1  科创币   立棍   2014-05-28   电路中间有个集电极推挽,但这推挽不适合乙类。偏压波动比较大
17楼
lz看晶体管电路设计上第63页
二级直接连接型推挽射极跟随器
基本一样就是你这个多了一个达林顿
+1  科创币   立棍   2014-05-28   我开头已经论射级输出低效率了。就是避免用它做输出
+1  科创币   立棍   2014-05-28   我开头已经论射级输出低效率了。就是避免用它做输出
立棍(作者)
18楼
本帖最后由 立棍 于 2014-5-28 00:27 编辑

为了避免大家和其他电路混淆, 我修改一下图纸。 性能大概和原来是接近的。 主要差别是安装过程,增加了电位器的调试。这样会麻烦一点。

218968
立棍(作者)
19楼
本帖最后由 立棍 于 2014-5-28 20:06 编辑

改装pcp 发表于 2014-5-27 22:35
Figaro.2全推挽耳機(綜合)擴大機
http://www.ac-dc.com.tw/pacfig2-r.htm


这个电路还是用发射极做功率输出的。在电路

写了上千字,竟然消失了,重新写:

在电路上和其他功放一样,是没办法低压高效工作。
电路的在中间有一级集电极输出的推挽放大。是电压放大作用。效率很低。 但是这种推挽的细节也是不能做功率输出的。 基本的偏流设计缺乏稳定性,只能工作在甲类状态。
仔细分析一下他的偏压,Q33三极管,其基极的PN结阀值,稍微高一点就会截止,稍低就会过载。 结电压大约没摄氏度变化2.3mV,40度范围下就接近100mV变化。 根据P结特性,电流变化60mV,进入的电流会变化10倍。 以着60带入指数运算。100mV大约会变化50倍,也就是说40度温度变化,让其基级电压变化最高可达到50倍!  
同时三极管直流增益也会随温度变化。每度变化百分之0.5. 这样加上前面变化。最终输出的电流变化大约是60倍。
上面分析的还仅仅是Q33,前级的变化影响能够更大。而且温度取向是相同的。 仅仅考虑前级没度百分之0.5的增益变化。 其输出电阻压降就能变化百分之20.可以让Q33从截止到接近短路。

要弥补这种温度变化主要有三点:
1是精巧的温度补偿,但这不太现实。
2深度负反馈,但是会严重影响效率,是很难运用到输出级的。
3大电流甲类状态,能抵消掉结电压影响。相对比较稳定。

  所以这里的集电极推挽电路,绝对不是低压和高效率电路。
218969

20楼
随便找来几个图。[s:12]
218973

218974

218975

+1  科创币   立棍   2014-05-28   刚才编辑好了丢失内容,理由同楼上,不适合低压高效输出。
+1  科创币   立棍   2014-05-28   已补充,理由同上,此电路也不适合低压高效输出。
21楼
立棍 发表于 2014-5-28 00:16
为了避免大家和其他电路混淆, 我修改一下图纸。 性能大概和原来是接近的。 主要差别是安装过程,增加了电 ...


可调10k有点大了吧你用的推挽hfe有那么大么
这5个三极管进行热耦合
要求2sc1815 Uce == 2.4v
最好在2sc1815 ce之间放一个电容进行交流短路
2sc1815的唯一作用就是稳定静态电流
后级还是一个2级推挽
22楼
立棍 发表于 2014-5-28 00:16
为了避免大家和其他电路混淆, 我修改一下图纸。 性能大概和原来是接近的。 主要差别是安装过程,增加了电 ...


并且我记得静态电流大于最大值的一半就是甲类
效果比较好
这个图类似晶体管电路设计 上 第71页
基本一个意思
+1  科创币   立棍   2014-05-28   我在这里绝不会用甲类,3V电池机能舍得用吗?
立棍(作者)
23楼
1176764177 发表于 2014-5-28 16:27
可调10k有点大了吧你用的推挽hfe有那么大么
这5个三极管进行热耦合
要求2sc1815 Uce == 2.4v


218981


电压3.3V。经过Q4传送到Q2上,因为Q4结压降有0.7。所以3.3-0.7等于2.6
Q2的发射是中点电压。下面对称部分一样。

Q1是个恒压电路,几乎是百分之百的负反馈。 电压稍微高一点后基级导通。集电极电压下降。 但是集电极下降过多后。基级就会无偏压。 所以电路就类似于一个稳压管的作用。
稳压值是前面可变电阻控制。电压控制在接近1.4左右。 是考虑Q2和Q3两个基级各0.7的压降。  
  调节电压的这个电阻1K不够。两三K是最佳值。不过这种阻抗电位器不好找。所以我写上10K。
因为恒压源的等效内阻十分低。 所以不必用电容并联,对于交流信号来说。这个稳压源接近短路。输入信号可以同时传导到上下,供给后面的推动级。
24楼
立棍 发表于 2014-5-28 00:16
为了避免大家和其他电路混淆, 我修改一下图纸。 性能大概和原来是接近的。 主要差别是安装过程,增加了电 ...


不必那么纠结
如果输出很小那么静态也打不了哪去
也就是说推挽管子不热
也就不会出现温度导致β变化导致静态电流激增
也就不需要那个2sc1818
功率要是大就不用3v了
并且我觉得小功率单管比推挽好弄
25楼
立棍 发表于 2014-5-28 20:42
电压3.3V。经过Q4传送到Q2上,因为Q4结压降有0.7。所以3.3-0.7等于2.6
Q2的发射是中点电压。下面对 ...


是啊
那是得大功率菜需要
你多大功率
要是几十mw
都加在三极管上也不热啊。。。
不热就不会出现这个问题没必要做这个
你推动的是一个达林顿
2sc1815 Uce是q2~5UBE之和
也就是大约0.6*4
+1  科创币   立棍   2014-05-28   你没意识到Q5和Q6之间的短路电流,没有任何反馈。所以前级要精确。
立棍(作者)
26楼
本帖最后由 立棍 于 2014-5-28 21:27 编辑

1176764177 发表于 2014-5-28 20:43
不必那么纠结
如果输出很小那么静态也打不了哪去
也就是说推挽管子不热


大不了哪去?
你计算一下,或者1.4电压你调整到1.8试试, 是不是功率管可以烧开水了。

单管确实省事,简单明了,但电池设备都要讲效率。这种电路效率做几mW的耳机输出还过得去。大功率不适用。

3V输出500mW,有他的实用意义。 比如作为紧凑的小型接收机,对干扰很敏感,用D类或者升压电路都容易引来干扰。  要想在声音上大一些,只能在高效率模拟功放上想办法。


--------------------------
补充:
你没意识到Q4到Q5集电极短路电流,没任何反馈。只要前级进入管子偏流大到几mA。这两个管子可以认为是导通的,经过接近1A的电流。  所以前级精确搭配是要点,不能省略。
前级的技巧,也正是这个电路设计的核心部分。 遗憾的人大部人都没看到。 还把一些发射机输出器,甲类功放之类迥然不同的电路搬出来了。  
另外电路并不是完整达林顿,推动电压和电阻设置有关。 在简配的版里,交流回路被电容短路,所以交流回路完全不是达林顿。
27楼
要想听感好啊,还是纯甲类单端是王道!!![s:12]
立棍(作者)
28楼
本帖最后由 立棍 于 2014-5-28 21:23 编辑

ufo007sss 发表于 2014-5-28 21:06
要想听感好啊,还是纯甲类单端是王道!!!


用不用我把1.5V甲类耳放重新设计出来。3V便携驱动喇叭的甲类功放,只怕电池傻大黑粗,不是一般人能用的。

另外我最近也想买个HD650,或者类似的耳机。过一段时间会设计发烧用的耳放大。
29楼
立棍 发表于 2014-5-26 22:07
没什么遗憾的,我能自己设计,做到原创就满足了。  是否独创,和我没什么关系。 因为在网上根本没搜到这种 ...


D类若电磁兼容做得不合格的话,对中短波调幅接收会有很大影响,甚至使其无法工作。
D类经过多年改进,音质已经极佳了。撸主可以试试用正品大厂的手机,下载高音质低压缩率MP3或ape音频,用好耳机来听听,效果很发烧。
我家里的客厅功放就是D类,效果相当好。

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