问一个功放原理图不解之处

Pupil · 发表于 2012-5-14 20:54:50

本帖最后由 Pupil 于 2012-5-14 21:00 编辑

各位大侠，晚上好！
在国外论坛看到一份功放原理图，我最近也在学晶体管，顺便也就想做一个小功放，但还处于照着书去抄的水平，在别处寻得一份原理图，有些不明白的地方，特向大家来请教，
欢迎各位讨论下，小弟学习学习，

，问题简单了各位不要见笑，先上原理图。（作者说这是10多年前设计的，技术可能有点老（当然我看不出来））

1.反馈回路的c3，c4是用来降低高频放大倍数的吗，为什么要那样使用？
2.c6,r17(r18,c7)是用来做什么的？
3.Z1,Z2,Z3,Z4是用来做什么的，这样用不会把振幅限制15v吗？

Pupil · 发表于 2012-5-14 21:09:48

本帖最后由 Pupil 于 2012-5-14 21:12 编辑

大侠们有时间解答一二，

dudududu · 发表于 2012-5-14 21:11:10

1.C3可以理解为降低高频测增益，好像也叫做相位补偿什么的，主要目的是为了防止高频自激振荡，C4是让反馈网络成为交流反馈，直流放大倍数为1，这样是为了降低输出端的直流成分，此处电容容量越大，则低音截止频率越低，C4和另外一个电解电容头对头串联，等效为一个无极电解电容；
2.我勒个去，我使劲睁大我的双眼，都木有看到C6在哪里，要是达林顿管子基极那个电容的话，就是相位补偿，作用和C3有些类似，也是防止高频自激滴，一般的，此处电容值越小，对声音的负面影响越小，能不要则不要，R17是给达林顿管提供偏执电流的，其实去掉也是可以滴，可能其他地方就要稍微调整一下下了；
3.这四个稳压二极管，组成电压钳位，就是限制末级场效应管对的最大输入电压差，用来限制静态电流的，其实也决定了静态工作点；
以上仅供参考，才疏学浅，可能有错误，概不负责，哈哈

Pupil · 发表于 2012-5-14 21:19:31

本帖最后由 Pupil 于 2012-5-14 21:41 编辑

谢谢楼上：
接着传一个简洁版：

我先去洗个澡，一会回来消化一下大侠的话，

Pupil · 发表于 2012-5-14 21:20:45

不解：稳压管为什么要限制输入电压差呢？

pangjiaqian · 发表于 2012-5-14 21:28:27

3楼好给力哦.....

289125361 · 发表于 2012-5-14 21:32:39

3楼强人呵呵

pxm · 发表于 2012-5-14 21:34:52

dudu的模拟学的不是一般水平！呵呵

Pupil · 发表于 2012-5-14 21:56:03

dudududu 发表于 2012-5-14 21:11
1.C3可以理解为降低高频测增益，好像也叫做相位补偿什么的，主要目的是为了防止高频自激振荡，C4是让反馈网 ...

还是不太懂，c3，c4是什么原理呢？
相位补偿电容有什么计算工式吗，还是靠经验呢？

Pupil · 发表于 2012-5-14 21:58:44

dudududu 发表于 2012-5-14 21:11
1.C3可以理解为降低高频测增益，好像也叫做相位补偿什么的，主要目的是为了防止高频自激振荡，C4是让反馈网 ...

大侠，再给讲下稳压管的作用吧，详细点的

huayuliang · 发表于 2012-5-14 22:24:31

本帖最后由 huayuliang 于 2012-5-14 22:38 编辑

C3、C4 只是构成个无极性电容，避免输出直流电压对输入的影响，增益基本由R16、R15决定。

一般来说，这个位置的稳压管为末级功率管提供偏置，对接的目的是温度补偿。。。。不过在这个电路里只是为了保护MOSFET。

俺做下仿真，看看性能～～～

huayuliang · 发表于 2012-5-14 22:45:13

汗啊。。。这图～～～三极管型号都标错了。。。

gzhuli · 发表于 2012-5-14 22:55:41

huayuliang 发表于 2012-5-14 22:24
俺做下仿真，看看性能～～～

这个电路的step response和IMD指标感觉都不会太好。

蜂巢 · 发表于 2012-5-14 23:08:29

我很早的时候就搞过功放，三楼分析得不错。

蜂巢 · 发表于 2012-5-14 23:09:36

另外，建议楼主在做功放时，好好测试一下各个管子的工作状态。对你理解三极管很有帮助。

fsclub · 发表于 2012-5-14 23:14:23

简单点，把后面的4对管子换成1对，全音量也能把你的房子顶掀了。

gzhuli · 发表于 2012-5-14 23:27:35

C4和另外一个电解电容头对头串联，等效为一个无极电解电容

话说这个是华为的专利呀～

Pupil · 发表于 2012-5-15 08:32:55

huayuliang 发表于 2012-5-14 22:24
C3、C4 只是构成个无极性电容，避免输出直流电压对输入的影响，增益基本由R16、R15决定。

一般来说，这个 ...

花生前辈可以仿真下这个,这个看起来也很巧妙,效果应该比那个好

Pupil · 发表于 2012-5-15 08:36:50

也请各位前辈,看下这个仿真的图,那个镜像电流源有什么作用呢?
电流源流向Q1基极,是作什么呢?
是不是就是只给Q1提供静态电流呢,没别的意思吗

dudududu · 发表于 2012-5-15 08:40:54

呵呵，真正的大侠来鸟，花生、gzhuli 还有大胡子，可是论坛的宝贝，呵呵

Pupil · 发表于 2012-5-15 08:44:35

镜像电流源不是串在差动放大级,和共基电路串联起来,
是为扩展高频频率吗?
电路好像是第一级差动,增益为1.几,第二级共基极电路,扩展高频,第三级共射极放大,第四极射极跟随器,是这样的吧

jiwm · 发表于 2012-5-15 08:51:59

花生、gzhuli 还有大胡子，可是论坛的宝贝
同意

xue_pic · 发表于 2012-5-15 09:32:10

期待花生大侠的仿真结果，也想了解这个电路怎样。

shichenxiaohai · 发表于 2012-5-15 09:55:34

算不算是舞台音响啦？我做过几瓦的，小屋子都嗡嗡的，哈哈

dudududu · 发表于 2012-5-15 10:03:36

童鞋，你也都说了，这是镜像电流源嘛，所以呢，Q15集电极的电流等于（或者线性相关）Q16集电极的电流，而Q16集电极的电流又来自于Q13，Q13呢，可以看做一个共基极放大单元（相对于共射级，共基极有更好的高频性能），改共基极放大器的输出端正好是Q16，输入端为Q3的集电极，和输入信号同相，这下你明白了么？
所以Q15实际上是将有用的交流信号传递给了Q1，而且在Q1的基极，得到的信号和输入信号是反相滴。

dudududu · 发表于 2012-5-15 10:09:16

另外哈，这里的Q16和Q15很神奇滴，因为Q16的集电极接的是个三极管，而Q15集电极接的是电阻（二极管可以在交流时忽略），又因为Q16和Q15的电流同相，所以电压就反了个相，额，真的很神奇

Pupil · 发表于 2012-5-15 10:52:15

蜂巢发表于 2012-5-14 23:09
另外，建议楼主在做功放时，好好测试一下各个管子的工作状态。对你理解三极管很有帮助。 ...

好的,我也正郁闷呢,双电源,但输出怎么也不是0,加个输出电容4700uf,音声就听不得了,高频变坏,沙沙啦啦的响,低频到是挺给力,不接电容,声音还行一般,但输出三极管一会
就烧了

,并联单通道4个三极管,一下子全完了

Pupil · 发表于 2012-5-15 10:57:00

dudududu 发表于 2012-5-15 10:03
童鞋，你也都说了，这是镜像电流源嘛，所以呢，Q15集电极的电流等于（或者线性相关）Q16集电极的电流，而Q1 ...

大侠,说实在的,讲的真好,

,

fsclub · 发表于 2012-5-15 11:18:44

中点不为零吧？

Pupil · 发表于 2012-5-15 11:19:44

dudududu 发表于 2012-5-15 10:09
另外哈，这里的Q16和Q15很神奇滴，因为Q16的集电极接的是个三极管，而Q15集电极接的是电阻（二极管可以在交 ...

Q1走的是反相交流信号,那Q17走的是正相信号吧?这能叫做桥式电路吗?
Q1从电流镜像级过来,信号是经过放大了的吧,放大倍数差不多是hfe吗?
但Q17基极输入交流信号的放大位数是多少呢?和Q1的放大倍数一样吗,怎么算呢? R32/D6/q117的基极组成的电路能算做一个电流源吗?

Pupil · 发表于 2012-5-15 11:22:46

dudududu大侠非常感谢呀

dudududu · 发表于 2012-5-15 11:47:47

Q1基极的信号是反相滴（相对于输入信号），在Q1的集电极，也就是传送给后级功率管组的，是同相信号；
Q17的，输入级，一样，也是反响信号，Q17的集电极同样传输给后级同相信号；
Q1和Q17的关系，应该说交流信号是一样滴，放大倍数也一样，但是直流工作点不同，他俩共同驱动后面的功率管，应该理解为推挽式工作更合适，桥式的话，算是半桥吧（有点不专业）；
Q1得到的信号应该是放大了的，具体倍数就比较麻烦了，我懒木有算，但是肯定不能使hfe的，而且要远小于hfe（有点类似于运放闭环增益要远小于开环增益，才能稳定），另外整机的电压增益是由差分输入级、Q13Q14共基极、以及Q1Q17电压放大级提供，不过个人认为贡献最大的，应该是电压放大级，但是Q13Q14的负载是镜像电流源，所以增益也是很高滴，额所以说嘛，这种多级电路，每级的增益算下来还是挺麻烦的；
R32/D6/q117的基极组成的电路能算做一个电流源吗?如上所述，是电压放大级的一部分，不是电流源。
额，你应该好好复习模拟电路课本

Pupil · 发表于 2012-5-15 11:52:55

dudududu 发表于 2012-5-15 11:47
Q1基极的信号是反相滴（相对于输入信号），在Q1的集电极，也就是传送给后级功率管组的，是同相信号；
Q17的 ...

谢谢前辈,中午了,吃饱了回来再消化一下你的话

蜂巢 · 发表于 2012-5-15 11:57:02

Pupil 发表于 2012-5-15 10:52
好的,我也正郁闷呢,双电源,但输出怎么也不是0,加个输出电容4700uf,音声就听不得了,高频变坏,沙沙啦啦的 ...

功放是要调静态工作点的。所以你好好检测每个管子的工作状态就会很有理解了。这个问题主要就是差分不对称引起的。主要方向是第一级的电压放大级调整。

Pupil · 发表于 2012-5-16 10:04:34

dudududu 发表于 2012-5-15 11:47
Q1基极的信号是反相滴（相对于输入信号），在Q1的集电极，也就是传送给后级功率管组的，是同相信号；
Q17的 ...

谢谢前辈,明白一些你的话了,但是最不解的是输入Q1和Q17的信号是如何保证放大位数一样的(Q14和Q13放大倍数可以算出来吗),若输入信号放大倍数不一样的话,声音会不对的吧.
这种推挽方式有什么好处呢?是不是不工作时可以降低功耗呢?对声音有帮助吗?

Pupil · 发表于 2012-5-16 10:12:59

蜂巢发表于 2012-5-15 11:57
功放是要调静态工作点的。所以你好好检测每个管子的工作状态就会很有理解了。这个问题主要就是差分不对称 ...

谢谢,放大级在输入为0时,输出有0.3v左右,这算是正常吗

Pupil · 发表于 2012-5-16 10:18:03

我量着差动级集电极间相差0.6v,我是用的单晶体管2n3904,

dudududu · 发表于 2012-5-16 11:01:25

2N3904貌似做放大用不是很合适，我们的产品大多都是把它用来当温度传感器用的

另外，可以很负责人地告诉你，Q14和Q13的放大倍数是可以计算滴，不过稍微麻烦些，如果你已经学过三极管的各种模型，也学过KVL、KCL，那么计算应该就问题不大了，我懒哈，就不去算了，按照这个图，理论上是完全对称滴，所以放大倍数也应该是相等滴，但是因为元器件之间的差异所以，有个大神说过，世界上没有完全一样的两个东西

这也就是为什么，发烧友们，做一个放大器，那么纠结，因为对称的三极管要配对，连电阻电容也要配对，这个配对，就是买上千个同样型号的材料，一个一个找，找出两个参数最接近的组成一对........元件严重不配对的直接后果，就是上下工作点不一致，导致输出直流偏移很大；
所以，人是很聪明地，引入负反馈，就能很大程度上克服这个问题，普通负反馈不够用的话，还可以用交流负反馈，就是一楼图里面那两个头对头的电解电容，最后面这个电路的C6也是这个用意，要是这样还不好使，还可以加入直流伺服电路，总之，办法是很多滴。
但是，又有发烧友说啦，这些负反馈，会引入瞬态失真，所以会影响声音的听感，所以，他们还是会拼命的去配对啊配对啊配对........
回到你的问题：这种推挽方式有什么好处呢?是不是不工作时可以降低功耗呢?对声音有帮助吗?
这种电压放大级，好处嘛，还真不好说，因为大部分差分输入结构的下一级，都是这样的，用起来很简单，和前面的差分电路连接很方便，调试工工作点也很容易，可以直流耦合........跟功耗没什么关系，对声音的影响，我表示不了解

gzhuli · 发表于 2012-5-16 11:11:42

Pupil 发表于 2012-5-16 10:18
我量着差动级集电极间相差0.6v,我是用的单晶体管2n3904,

这个电路对元件配对要求很高，Q1/Q2, Q4/Q5, Q3/Q6, D1+D2/D3+D4要两两精密配对才能保证静态工作点一致，对于初学者来讲调试难度较大。

gzhuli · 发表于 2012-5-16 11:21:16

咦，楼主现在讲的到底是1楼的图还是18楼的图呀？

Pupil · 发表于 2012-5-16 11:56:03

gzhuli 发表于 2012-5-16 11:21
咦，楼主现在讲的到底是1楼的图还是18楼的图呀？

前辈:是18楼的仿真照片

Pupil · 发表于 2012-5-16 12:05:00

dudududu 发表于 2012-5-16 11:01
2N3904貌似做放大用不是很合适，我们的产品大多都是把它用来当温度传感器用的
另外，可以很 ...

谢谢前辈,有空再看看清华出版社模拟电路,正在看日本翻译来的晶体管电路的书,模型啥的早忘了

Pupil · 发表于 2012-5-16 12:15:40

三极管配对还真不会

蜂巢 · 发表于 2012-5-16 12:22:12

Pupil 发表于 2012-5-16 10:12
谢谢,放大级在输入为0时,输出有0.3v左右,这算是正常吗

0.3V已属正常范围。就算这一台调好了，如果是批量生产时也会有这个误差出现的。

dudududu · 发表于 2012-5-16 12:27:41

楼上，0.3V是很大的输出直流偏移了哇，耳放，一般要控制在10mv以下，通常都会做到5mv以下；
功放的话，应该也至少要做到50mv一下吧

03V，要是负载是4Ω的喇叭，那静态的时候岂不是有75ma的直流电流一直流过喇叭，岂不是很刺激

Pupil · 发表于 2012-5-16 13:14:26

dudududu 发表于 2012-5-16 12:27
楼上，0.3V是很大的输出直流偏移了哇，耳放，一般要控制在10mv以下，通常都会做到5mv以下；
功放的话，应该 ...

是呀,我配对不精确的话,加了个4700uf的电容,声音咋就变的那么难听了呢?
不加一会管子就完了

gzhuli · 发表于 2012-5-16 13:50:24

Pupil 发表于 2012-5-16 13:14
是呀,我配对不精确的话,加了个4700uf的电容,声音咋就变的那么难听了呢?
不加一会管子就完了 ...

先确定有没有自激。
最基本的配对方法就是万用表测HFE，在一大堆管子里面筛选出HFE尽量接近的（误差2%以内），这样简单配对后中点做到<30mV问题不大。

Pupil · 发表于 2012-5-16 14:32:39

gzhuli 发表于 2012-5-16 13:50
先确定有没有自激。
最基本的配对方法就是万用表测HFE，在一大堆管子里面筛选出HFE尽量接近的（误差2%以 ...

看来我要买点仪器了,先买个示波器,我的万用表也不给力呀,unit-33好像是,30多块钱买的,不能测hfe,
应该是自激了吧,原来都没有想过,想的太理想了

dudududu · 发表于 2012-5-16 16:10:25

还是要老老实实滴，把每一级的静态工作点都测试一遍，了解哪一级出问题，或者偏离设计太远，然后看看有没有自激；
这些电路，都是深度负反馈的，一般就算不配对，也不会偏差太远，应该是电路哪里有问题；
另外，除了gzhuli 说的配对HFE以外，还要配对Vbe；
记得当年第一次焊分立功放，输入级是全对称差分，然后全对称电压放大，后面两级功率输出级，元件就是普通材料，也没有配对，刚做好，输出也是有0.5V左右的直流，用示波器测试，也没有发现自激，最后发现是输入端对地的电阻虚焊，焊好以后，输出直流直接就降到50mv以内了。

iushiyuan · 发表于 2012-5-16 18:46:13

Pupil 发表于 2012-5-16 12:15
三极管配对还真不会

配对就是做个三极管的测试架,把三极管处于放大状态,分别量个三极管的集电极电压,如果两者相差不远,那就配对在一起,同时,你的电阻电容也要配对的,能相差太多

learner123 · 发表于 2012-5-16 19:03:30

gzhuli 发表于 2012-5-14 23:27
话说这个是华为的专利呀～

专利这东西很扯淡，70年代初就这么用了。当时有个电视机电路图中称之为NP电解电容，其实是局部翻译，全称应该叫非极性电解电容。日本三洋电视中有直接工艺做成的非极性电解电容.

huayuliang · 发表于 2012-5-16 20:47:35

BJT的配对很简单，自己搭个简单电路（比如带发射极直流负反馈的共发射极电路）测。。。HFE相差 +/- 10% 之内就可以。
俺感觉Vbe似乎不是很重要吧？
俺比较喜欢的 β22 的part list 里也没提到关于Vbe的问题。

gzhuli · 发表于 2012-5-16 23:26:02

差动放大一般匹配HFE就足够，电流镜才对Vbe比较敏感，不过分立电流镜一般都会加入Re来弱化Vbe差异的影响，通常也不需要特别去配对。

huayuliang · 发表于 2012-5-16 23:58:09

gzhuli 发表于 2012-5-16 23:26
差动放大一般匹配HFE就足够，电流镜才对Vbe比较敏感，不过分立电流镜一般都会加入Re来弱化Vbe差异的影响， ...

哦，你说这个俺才想起来，似乎 β22 的电路里没有使用电流镜。。

Pupil · 发表于 2012-5-17 11:25:01

本帖最后由 Pupil 于 2012-5-17 11:38 编辑

之前一真做不成功就想前级放大和后级放大分开来做,调起来可能方便一些

Pupil · 发表于 2012-5-17 11:30:54

我这样加了反馈后,测得输出是0.3v,差动集电极之间电压为0.6v,这应该是差动的两个2n3904不匹配造成的吧?

Pupil · 发表于 2012-5-17 11:33:02

这图是照抄的书上的,就是三极管用的不一样,

gzhuli · 发表于 2012-5-17 11:59:49

本帖最后由 gzhuli 于 2012-5-17 12:01 编辑

又是新图了，唉。
差分管的集电极负载都不一样，怎么可能对称嘛。
R7不要直接接地，要串个电解电容，像1楼那样，这样勉强可以用。

Pupil · 发表于 2012-5-17 12:27:40

huayuliang 发表于 2012-5-16 20:47
BJT的配对很简单，自己搭个简单电路（比如带发射极直流负反馈的共发射极电路）测。。。HFE相差 +/- 10% 之 ...

这样测hfe,可以吧?

huayuliang · 发表于 2012-5-17 12:51:39

Pupil 发表于 2012-5-17 12:27
这样测hfe,可以吧?

可以，单纯测HFE的话，只用个共发射极电路就可以。

不过配对的话，用两个电路，测两个集电极之间的电压就可以了，压差越小越好。

给你找了个页面，你看下：http://www.qrp.pops.net/general-electronics2010.asp

Pupil · 发表于 2012-5-17 12:59:08

本帖最后由 Pupil 于 2012-5-17 13:05 编辑

gzhuli 发表于 2012-5-17 11:59
又是新图了，唉。
差分管的集电极负载都不一样，怎么可能对称嘛。
R7不要直接接地，要串个电解电容，像1楼 ...

大侠,我错了.
加了电容电阻仿真果然可以了,没有直流偏压了.谢大侠

Pupil · 发表于 2012-5-17 13:06:20

那本日本的晶体管的书为什么没有加呢,

Pupil · 发表于 2012-5-17 13:09:58

huayuliang 发表于 2012-5-17 12:51
可以，单纯测HFE的话，只用个共发射极电路就可以。

不过配对的话，用两个电路，测两个集电极之间的电压 ...

这个就是用的差动电路原理是吧,谢花生大侠,
那网站的图片真是漂亮.
也wonder花生大侠怎么上这么多网站,哪找的呀

Pupil · 发表于 2012-5-17 13:11:58

huayuliang 发表于 2012-5-17 12:51
可以，单纯测HFE的话，只用个共发射极电路就可以。

不过配对的话，用两个电路，测两个集电极之间的电压 ...

悲剧了,人家测了半天最后有一个结论:I measured 6 2N3904 transistors and the tabled results remind us why this transistor isn't the best choice for matched BJT circuits.
我就正好用的这一个

Pupil · 发表于 2012-5-17 13:12:35

当然也没说最坏,

Pupil · 发表于 2012-5-17 13:17:53

是没加电容的原因,加了之后就没有偏置了

gzhuli · 发表于 2012-5-17 13:19:48

本帖最后由 gzhuli 于 2012-5-17 13:23 编辑

才6个下结论太早了，起码测60个再说。
而且他第三对的结果是17mV，这个可以了，1/6的配对比率不算低了。

Pupil · 发表于 2012-5-17 13:21:50

书上没加,应该是加了输出电容的原因吧

Pupil · 发表于 2012-5-17 13:22:35

Pupil · 发表于 2012-5-17 13:23:31

图片质量严重受挫

问一个功放原理图不解之处

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