專利名稱：電阻合成式雙路取樣環(huán)路負(fù)反饋方法及其放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種放大器，尤指一種改進(jìn)的電阻合成式雙路取樣環(huán)路負(fù)反饋方法及其放大器。
背景技術(shù)：
環(huán)路負(fù)反饋是提高線性放大器性能的重要方法。在負(fù)反饋放大器中，環(huán)路負(fù)反饋深度越大，放大器的失真越小。然而，提高反饋深度會(huì)受到放大器的穩(wěn)定性的限制，即放大信號(hào)頻率越高，可得到的環(huán)路負(fù)反饋深度越小，特別是在功率放大器中，由于必須使用頻率特性差的大功率器件，為提供足夠的增益而采用較多的緩沖放大級(jí)數(shù)以及為應(yīng)付輸出端負(fù)載的復(fù)雜變化。這樣，頻率較高的信號(hào)可得到的負(fù)反饋深度就更小，如音頻功率放大器在20KHz時(shí)的反饋深度通常只有10倍(20db)，所以環(huán)路負(fù)反饋降低放大器失真的能力有限。
綜上所述，為了提高功率放大器的反饋深度，必須解決在深度環(huán)路負(fù)反饋下放大器的穩(wěn)定性問題。環(huán)路反饋不穩(wěn)定的產(chǎn)生原因是反饋環(huán)路在某一頻率上的相移達(dá)到負(fù)180度而滿足正反饋條件，同時(shí)該頻率上的環(huán)路增益大于1，這樣就會(huì)因?yàn)闈M足自激振蕩的條件而產(chǎn)生振蕩。
采用雙路取樣負(fù)反饋放大器可以改善環(huán)路負(fù)反饋放大器的穩(wěn)定性，但雙路取樣負(fù)反饋會(huì)降低環(huán)路負(fù)反饋的反饋深度，影響了放大器性能的進(jìn)一步提高。有鑒于此，提供一種改進(jìn)的電阻合成式雙路取樣環(huán)路負(fù)反饋方法及雙路取樣負(fù)反饋放大器以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
基于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的主要目的在于提供一種改進(jìn)的電阻合成式雙路取樣環(huán)路負(fù)反饋方法，有助于提高反饋深度。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種穩(wěn)定性好、失真小的電阻合成式雙路取樣負(fù)反饋放大器。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的電阻合成式雙路取樣環(huán)路負(fù)反饋方法，包括如下步驟從放大器輸出端通過低通濾波電路取得低頻反饋信號(hào)；從放大器的高頻低相移部分通過高于一階的高通濾波電路中取得高頻反饋信號(hào)，所述兩路取樣信號(hào)的放大相位相同；采用電阻式雙路取樣合成電路合成兩路取樣信號(hào)，形成一個(gè)高、低頻相移都較低的信號(hào)，并將該信號(hào)用于環(huán)路負(fù)反饋。在本發(fā)明中，所述電阻合成電路可在高頻取樣電阻上并聯(lián)高頻補(bǔ)償電容。
本發(fā)明為一種電阻合成式雙路取樣負(fù)反饋放大器，包括電壓放大電路，輸出電壓信號(hào)并送入高速緩沖和輸出緩沖；輸出緩沖電路，單位電壓增益，提供放大輸出和低頻反饋取樣的低通濾波電路輸入信號(hào)；高速緩沖電路，單位電壓增益，輸出到高頻反饋取樣的高通濾波電路輸入信號(hào)；低通濾波電路，輸出到電阻式合成電路的低頻取樣輸入端，用于濾除低頻取樣通道中的高頻段信號(hào)；高于一階的高通濾波電路，輸出到電阻式合成電路的高頻取樣輸入端，用于濾除高頻取樣通道中的放大信號(hào)頻段的信號(hào)；電阻式合成電路，將高頻、低頻反饋取樣輸入信號(hào)合成為復(fù)合反饋信號(hào)；以及反饋網(wǎng)絡(luò)，復(fù)合反饋信號(hào)通過反饋網(wǎng)絡(luò)輸入電壓放大級(jí)的反相輸入端。
本發(fā)明的電阻合成式雙路取樣負(fù)反饋放大器在高頻取樣通道上進(jìn)一步加入了高通濾波電路，用于濾除高頻取樣通道中的放大信號(hào)頻段的信號(hào)；低頻取樣采用低通濾波器用于濾除低頻取樣通道中的高頻段信號(hào)是為了增加反饋電路的高頻穩(wěn)定性，該濾波器對(duì)反饋電路的瞬態(tài)性能有不好的影響，提高該濾波電路的轉(zhuǎn)折頻率可以改善這一性能，在保持系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下可盡量提高其轉(zhuǎn)折頻率，當(dāng)該濾波電路的轉(zhuǎn)折頻率無限高時(shí)，即相當(dāng)于取消該低通濾波電路使輸出取樣為沒有濾波的電路。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述電阻合成式雙路取樣負(fù)反饋放大器輸出緩沖電路和高通濾波電路共用一個(gè)高速緩沖電路；在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，高通濾波電路專用一個(gè)高速緩沖電路。
電阻合成式雙路取樣負(fù)反饋將輸出緩沖及其后的極點(diǎn)排除在高頻反饋環(huán)路之外，使對(duì)反饋深度影響較大的大功率輸出緩沖級(jí)和多變的負(fù)載不影響高頻穩(wěn)定性，只影響低頻穩(wěn)定性，所以提高了反饋電路的穩(wěn)定性，但由于反饋信號(hào)不是全部取自放大器輸出端，此將減小實(shí)際的反饋深度。
另外，現(xiàn)有的電阻合成式雙路負(fù)反饋放大電路中高頻取樣濾波多采用一階高通濾波，而本發(fā)明中高頻取樣濾波采用高于一階的高通濾波，所以高頻取樣中低頻信號(hào)的衰減較快，合成反饋信號(hào)中的低頻段信號(hào)也就主要由放大器輸出端取樣得到，所以采用本發(fā)明可以提高電阻合成式雙路取樣負(fù)反饋放大電路低頻段的實(shí)際反饋深度。
為使本發(fā)明更加容易理解，下面將結(jié)合附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明電阻合成式雙路取樣環(huán)路負(fù)反饋方法及其放大器的具體實(shí)施例。


圖1為本發(fā)明電阻合成式雙路取樣負(fù)反饋放大器的電路第一實(shí)施例的原理框圖；圖2為實(shí)施例一的一階低通濾波電路；圖3為實(shí)施例一的三階高通濾波電路；圖4為實(shí)施例一的四階高通濾波電路；圖5為實(shí)施例一的電阻式合成網(wǎng)絡(luò)；圖6為實(shí)施例一的合成與反饋網(wǎng)絡(luò)；圖7為本發(fā)明電阻合成式雙路取樣負(fù)反饋放大器的電路實(shí)施例二的原理框圖；圖8為本發(fā)明電阻合成式雙路取樣負(fù)反饋放大器的電路實(shí)施例三的原理框圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明為一種改進(jìn)的電阻合成式雙路取樣環(huán)路負(fù)反饋方法，包括如下步驟(1)從放大器輸出端通過低通濾波電路取得低頻反饋信號(hào)；(2)從放大器的高頻低相移部分通過高于一階的高通濾波電路中取得高頻反饋信號(hào)，(3)采用電阻式雙路取樣合成電路合成兩路取樣信號(hào)，形成一個(gè)高、低頻相移都較低的信號(hào)，并將該信號(hào)用于環(huán)路負(fù)反饋。其中，所述兩路取樣信號(hào)放大相位相同。所述電阻式雙路取樣合成電路可在高頻取樣電阻上并聯(lián)高頻補(bǔ)償電容，以增加高頻穩(wěn)定性。在本發(fā)明中，高頻取樣濾波器采用高于一階的高通濾波電路，該方法使得在放大信號(hào)頻段的低頻段反饋信號(hào)中，合成反饋信號(hào)主要由輸出端信號(hào)構(gòu)成，因而有助于提高實(shí)際反饋深度。高通濾波器的階數(shù)越高，實(shí)際反饋深度的提高越多，同時(shí)要求高速緩沖電路的輸出驅(qū)動(dòng)能力更強(qiáng)。
在雙路取樣環(huán)路負(fù)反饋電路中，由于反饋信號(hào)不是全部取自放大輸出端，不能完全代表輸出信號(hào)，所以反饋的實(shí)際效果要打折扣。因而這種電路的設(shè)計(jì)應(yīng)使在放大信號(hào)頻段合成反饋信號(hào)中取自放大輸出端信號(hào)的比例高，以使得實(shí)際反饋信號(hào)盡量與輸出信號(hào)相象，反饋深度越大，其比例應(yīng)越高。為此，可以采用以下兩種方法一，提高雙路取樣的分頻頻率，使放大輸出端、即低頻取樣帶寬加大，該方法增加了對(duì)輸出級(jí)的帶寬要求。
方法二，采用具有快速頻率轉(zhuǎn)換特性的雙路取樣合成方法，這種方法可以采用較低的分頻點(diǎn)，對(duì)輸出級(jí)的帶寬要求低，穩(wěn)定性好。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例。
實(shí)施例一圖1為本發(fā)明雙路取樣負(fù)反饋放大器的電路第一實(shí)施例的框圖。其中各標(biāo)號(hào)的含義及用途如下11電壓放大電路，輸出電壓信號(hào)并送入高速緩沖和輸出緩沖；在一個(gè)實(shí)施例中，為差分輸入電壓放大級(jí)。
12高速緩沖電路，單位電壓增益，輸出到雙路取樣合成高頻反饋取樣輸入。
13輸出緩沖電路，單位電壓增益，提供放大輸出和雙路取樣合成的低頻反饋取樣信號(hào)。
14低通濾波電路，濾除放大器輸出端取樣的高頻成分。
15高通濾波電路，濾除高速緩沖電路輸出端取樣的低頻成分。
16電阻式合成電路，將高頻、低頻反饋取樣信號(hào)合成為一路復(fù)合反饋信號(hào)。
17反饋網(wǎng)絡(luò)，復(fù)合反饋信號(hào)通過反饋網(wǎng)絡(luò)輸入電壓放大級(jí)的反相輸入端。
首先，電壓放大電路11的輸出被送到高速緩沖電路12，高速緩沖電路12的輸出再被送到輸出緩沖電路13和高頻反饋取樣的高通濾波電路15。其中，輸出緩沖電路13提供放大輸出和低通濾波電路14的低頻反饋取樣信號(hào)，電阻式合成電路16將低通濾波電路14和高通濾波電路15的輸出合成為一路信號(hào)，該信號(hào)由反饋網(wǎng)絡(luò)17送入電壓放大電路11的反相輸入端而形成環(huán)路反饋。
在本發(fā)明中，高通濾波電路采用高于一階濾波電路是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)之處。現(xiàn)有高通濾波電路多是采用一階濾波電路，而本發(fā)明采用高階濾波電路可以增加濾波電路的帶外衰減速率，使輸出到混合電路的低頻段信號(hào)大量減少，由此改進(jìn)雙路負(fù)反饋電路的工作效能。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例一的一階低通濾波電路，其中，B1是濾波信號(hào)輸入端，B是濾波信號(hào)輸出點(diǎn)端，G是放大器參考電位，C1是電容，實(shí)際電路中RL通常由電阻式合成電路的輸入阻抗構(gòu)成。RL與C1并聯(lián)，并與R1串聯(lián)。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例一的三階高通濾波電路，其中，A1是濾波信號(hào)輸入端，A是濾波信號(hào)輸出點(diǎn)端，G是放大器參考電位，C1、C2及C3是電容，實(shí)際電路中RH通常由電阻式合成電路的輸入阻抗構(gòu)成。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例一的四階高通濾波電路，該電路相對(duì)圖4所示的三階高通濾波電路增加了一組并聯(lián)的電阻和電容。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例一的電阻式合成電路，其中，A是高頻取樣端，B是低頻取樣端，D是合成輸出端，C1是高頻反饋補(bǔ)償電容，起穩(wěn)定高頻反饋的作用，根據(jù)電路的實(shí)際狀況可以不選用該電容，電阻R1與R2用于調(diào)整高、低頻取樣的合成比例，R1與R2的最小取值可以為零，此時(shí)合成電路就是一個(gè)電路連接點(diǎn)。
圖6是本發(fā)明實(shí)施例一的電阻式合成電路與反饋電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起的電路，該電路相對(duì)圖5所示的電阻合成式合成電路增加了一個(gè)電阻R3，其中，A是高頻合成取樣端，B是低頻合成取樣端，D是反饋輸出端，G是放大器參考電位，在放大信號(hào)頻段，電阻R2與R3的比例決定了反饋電壓取樣比率。
高頻取樣的高通濾波器的階數(shù)要根據(jù)設(shè)計(jì)需求決定，當(dāng)其階數(shù)達(dá)到一定時(shí)，繼續(xù)增加階數(shù)對(duì)提高實(shí)際反饋深度改進(jìn)不多，卻增加了高速緩沖電路的輸出驅(qū)動(dòng)能力的要求及電路的復(fù)雜性；低頻取樣采用低通濾波器用于濾除低頻取樣通道中的高頻段信號(hào)是為了增加反饋電路的高頻穩(wěn)定性，該濾波器對(duì)反饋電路的瞬態(tài)性能有不好的影響，提高該濾波電路的轉(zhuǎn)折頻率可以改善這一性能，在保持系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下可盡量提高其轉(zhuǎn)折頻率，當(dāng)該濾波電路的轉(zhuǎn)折頻率無限高時(shí)，即相當(dāng)于取消該低通濾波電路使輸出取樣為沒有濾波的電路。
實(shí)施例二圖7為本發(fā)明的電阻合成式雙路取樣負(fù)反饋放大器的電路第二實(shí)施例的框圖。在該實(shí)施例中，相對(duì)于實(shí)施例一，雙路取樣環(huán)路負(fù)反饋放大電路為高通濾波取樣設(shè)置專用的高速緩沖電路12，電壓放大電路11的輸出被送到高速緩沖電路12和輸出緩沖電路13，高速緩沖電路12的輸出再被送到高頻反饋取樣的高通濾波電路15，其中，輸出緩沖電路13提供放大輸出和低通濾波電路14的低頻反饋取樣信號(hào)，電阻式合成電路16將低通濾波電路14和高通濾波電路15的輸出合成為一路信號(hào)，該信號(hào)由反饋網(wǎng)絡(luò)17送入電壓放大電路11的反相輸入端而形成環(huán)路反饋。
采用該電路可以減小輸出緩沖電路13對(duì)高頻反饋取樣的影響，同時(shí)，反饋電路的穩(wěn)定性不受影響。
實(shí)施例三圖8為本發(fā)明的電阻合成式雙路取樣負(fù)反饋放大器的電路第三實(shí)施例的框圖，與實(shí)施例一、二不同的是，本實(shí)施例的放大器是一個(gè)反相放大器，所以在信號(hào)輸入和反饋網(wǎng)絡(luò)上與實(shí)施例一有所不同。在本實(shí)施例中，信號(hào)由反饋網(wǎng)絡(luò)17輸入，在反饋網(wǎng)絡(luò)17中與反饋信號(hào)合成為一路信號(hào)后輸出至電壓放大電路11的反相輸入端，電壓放大電路11的輸出被送到高速緩沖電路12，高速緩沖電路12的輸出再被送到輸出緩沖電路13和高頻反饋取樣的高通濾波電路15。其中，輸出緩沖電路13提供放大輸出和低通濾波電路14的低頻反饋取樣信號(hào)，電阻式合成電路16將低通濾波電路14和高通濾波電路15的輸出合成為一路信號(hào)，該信號(hào)由反饋網(wǎng)絡(luò)17與輸入信號(hào)合成為一路信號(hào)送入電壓放大電路11的反相輸入端而形成環(huán)路負(fù)反饋放大。
采用該電路可以使電阻合成式雙路取樣環(huán)路負(fù)反饋放大器在放大信號(hào)頻段的實(shí)際反饋深度得到較大的提高，或者說放大器輸出緩沖級(jí)只需較窄的帶寬就可得到較的反饋深度，深度環(huán)路負(fù)反饋的實(shí)現(xiàn)難度大為降低，使放大電路的性能得到提高。
以上所揭露的僅為本發(fā)明電阻合成式雙路取樣環(huán)路負(fù)反饋方法及雙路取樣負(fù)反饋放大器的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電阻合成式雙路取樣環(huán)路負(fù)反饋方法，其特征在于包括如下步驟從放大器輸出端通過低通濾波電路取得低頻反饋信號(hào)；從放大器的高頻低相移部分通過高于一階的高通濾波電路取得高頻反饋信號(hào)，所述兩路取樣信號(hào)的放大相位相同；采用電阻式雙路取樣合成電路合成兩路取樣信號(hào)，形成一個(gè)高、低頻相移都較低的信號(hào)，并將該信號(hào)用于環(huán)路負(fù)反饋。
2.如權(quán)利要求1所述的電阻合成式雙路取樣環(huán)路負(fù)反饋方法，其特征在于所述電阻合成電路可在高頻取樣電阻上并聯(lián)高頻補(bǔ)償電容。
3.如權(quán)利要求1所述的電阻合成式雙路取樣環(huán)路負(fù)反饋方法，其特征在于所述低通濾波電路的轉(zhuǎn)折頻率可以無限大。
4.一種電阻合成式雙路取樣負(fù)反饋放大器，其特征在于包括電壓放大電路，輸出電壓信號(hào)并送入高速緩沖和輸出緩沖；輸出緩沖電路，單位電壓增益，提供放大輸出和低頻反饋取樣的低通濾波電路輸入信號(hào)；高速緩沖電路，單位電壓增益，輸出到高頻反饋取樣的高通濾波電路輸入信號(hào)；低通濾波電路，輸出到電阻式合成電路的低頻取樣輸入端，用于濾除低頻取樣通道中的高頻段信號(hào)；高于一階的高通濾波電路，輸出到電阻式合成電路的高頻取樣輸入端，用于濾除高頻取樣通道中的放大信號(hào)頻段的信號(hào)；電阻式合成電路，將高頻、低頻反饋取樣輸入信號(hào)合成為復(fù)合反饋信號(hào)；以及反饋網(wǎng)絡(luò)，復(fù)合反饋信號(hào)通過反饋網(wǎng)絡(luò)輸入電壓放大級(jí)的反相輸入端。
5.如權(quán)利要求4所述的電阻合成式雙路取樣負(fù)反饋放大器，其特征在于所述電阻合成電路可在高頻取樣電阻上并聯(lián)高頻補(bǔ)償電容。
6.如權(quán)利要求4所述的電阻合成式雙路取樣負(fù)反饋放大器，其特征在于所述低通濾波電路的轉(zhuǎn)折頻率可以無限大。
7.如權(quán)利要求4所述的電阻合成式雙路取樣負(fù)反饋放大器，其特征在于所述放大器可為反相放大器。
全文摘要
一種改進(jìn)的電阻合成式雙路取樣環(huán)路負(fù)反饋方法，包括如下步驟從放大器輸出端通過低通濾波電路取得低頻反饋信號(hào)；從放大器的高頻低相移部分通過高于一階的高通濾波電路中取得高頻反饋信號(hào)；采用電阻式雙路取樣合成電路合成兩路取樣信號(hào)，形成一個(gè)高、低頻相移都較低的信號(hào)，并將該信號(hào)用于環(huán)路負(fù)反饋。本發(fā)明還公開了一種負(fù)反饋放大器，包括電壓放大電路，輸出緩沖電路，高速緩沖電路，低通濾波電路，高于一階的高通濾波電路，電阻式合成電路以及反饋網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明所述的方法可以提高電阻合成式雙路取樣環(huán)路負(fù)反饋放大器的實(shí)際反饋深度，使放大器輸出級(jí)只需較窄的帶寬就可得到較的反饋深度，從而使深度環(huán)路負(fù)反饋的實(shí)現(xiàn)難度大為降低。
文檔編號(hào)H03F3/20GK1925316SQ20051003686
公開日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2005年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月31日
發(fā)明者周宗善 申請(qǐng)人:周宗善