本發(fā)明涉及音頻功率放大領域，具體涉及一種A類音頻功率放大器的超前隨動偏置方法和采用該方法的A類音頻功率放大器。
背景技術：
：目前，隨著多媒體技術的發(fā)展，家用音頻功率放大器、專業(yè)音頻功率放大器、汽車音響音頻功率放大器、便攜式多媒體設備音頻功率放大器都在飛速發(fā)展，可以分為A、B、AB、D、G、H等類型。其中，B類音頻功率放大器，功率放大輸出管在整個的信號周期中有一半的時間是截止的，雖然理論上的效率可達78.5%，但存在嚴重的交越失真問題，重放聲音很糟糕；AB類音頻功率放大器，功率放大輸出管在中小信號時是全導通的，以A類的方式工作，在大信號時是半導通的，效率可達50%以上，好的設計，重放聲音不錯，是目前使用最多的類型，但仍然存在交越失真問題，高頻失真也比較大，線性不夠好；D類音頻功率放大器，是以開關方式工作的，效率高達90%以上，但音質不好，運用在音質要求不高、追求效率、體積小巧的場合；G類和H類音頻功率放大器，以A類、AB類的方式工作，通過切換電源電壓來提高效率，效率超過50%以上，但電路復雜，成本較高，并容易產生動態(tài)失真。而A類音頻功率放大器，功率放大輸出管在整個的信號周期中連續(xù)導通，沒有交越失真，靜態(tài)失真和動態(tài)失真都很小，線性非常好，能夠最好地重放音樂和保證音質，聽感是最好的。一般情況下，為了不出現(xiàn)限幅，A類功率放大輸出管的靜態(tài)工作電流選定為最大輸出電流的50%，這對模擬電路中的線性最有好處，但不管有沒有音頻信號輸入需要放大，相當于額定功率的兩倍都給無聲無息地消耗掉了，需要臃腫的散熱系統(tǒng)。在A類音頻功率放大器中，最簡單的單端輸出電路的效率為12.5%，推挽式輸出電路的效率有50%，這需要持續(xù)的正弦波全功率輸出且負載阻抗最優(yōu)化才能達到。不過，音樂信號，即音頻信號的峰值與平均值比總是變化的，信號也是經常不對稱的，在實際應用中的效率，與理論值相比總是很低的，一般可以得到1/4～1/5的樣子，例如，在實際中單端輸出電路的效率為2.5%，推挽式輸出電路的效率為10%左右。所以，典型的A類音頻功率放大器存在用電量多發(fā)熱量大、重量大價格高的致命缺點，除了在少數(shù)高端的高保真音響以及少數(shù)不打折扣的錄音室里有些應用以外，其它場合應用很少，更是難以普及。由于A類音頻功率放大器具有公認的好音質好聽感，而且結構相對簡單，所以不少音頻功率放大器的設計師不斷地針對A類音頻功率放大器，圍繞提高效率與改善音質進行一些折衷設計，期望能獲得更為均衡的性能。常見有滑動偏置、動態(tài)偏置、實時偏置、持續(xù)高偏置或者超級A類等形式，這些形式匠心獨到，但普遍存在改善粗糙、改善有限的問題，特別是建立這些偏置和調整電壓或電流要花費更多的時間，明顯滯后于輸入信號，產生了更多的失真、失去了真正的A類音頻功率放大器的好音質好聽感，還有一些是偏置的大小和偏置持續(xù)的時間不合適，效率提高不明顯。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種A類音頻功率放大器的超前隨動偏置方法及放大器，其不僅能夠非常明顯地提高A類音頻功率放大器的工作效率，而且能夠充分發(fā)揮音頻功率放大器的優(yōu)點，即失真很小、線性很好、聽感最佳，在充分保證放大器處于A類工作狀態(tài)的前提下，以適時地降低偏置來減少功率放大輸出電路的靜態(tài)電流，以實現(xiàn)降低功耗。本發(fā)明采用如下技術方案：本發(fā)明所述的一種A類音頻功率放大器的超前隨動偏置方法，對選擇需要放大的音頻信號進行延時并將延時后的音頻信號所對應的模擬音頻信號作為輸入功率放大器的需要放大的音頻信號，同時，將選擇需要放大的音頻信號所對應的模擬音頻信號作為用于控制電壓偏置電路或電流偏置電路的超前的交流偏置控制信號，并經過電路處理產生隨延時的需要放大的音頻信號的幅值變化的偏置電壓或偏置電流，且所述的偏置電壓或偏置電流供給功率放大輸出電路并使功率放大輸出電路處于對應的延時的需要放大的音頻信號所需的A類工作狀態(tài)。本發(fā)明可以采取以下技術措施實現(xiàn)所述超前隨動偏置方法的進一步優(yōu)化：在延時的需要放大的音頻信號輸入功率放大輸出電路之前，順序經音頻緩沖放大電路、數(shù)字音量調節(jié)電路及音頻電壓放大電路處理，所述音頻緩沖放大電路，用于音頻信號的阻抗匹配和電壓放大；所述數(shù)字音量調節(jié)電路，用于調節(jié)聆聽音量；所述音頻電壓放大電路，用于音頻信號的電壓放大。經過電路處理產生隨延時的需要放大的音頻信號的幅值而變化的偏置電壓或偏置電流的電路處理方法如下：對超前的交流偏置控制信號進行全波整流得到偏置控制信號的絕對值，形成超前脈動偏置控制信號，再經過幅值保持電路和轉換電路處理后形成用于控制電壓或電流偏置電路的超前隨動偏置控制信號，電壓或電流偏置電路根據(jù)超前隨動偏置控制信號產生隨延時的音頻信號的幅值而變化的偏置電壓或偏置電流；其中，幅值保持電路用于保證功率放大輸出電路能夠可靠地工作于A類工作狀態(tài)，當輸入幅值保持電路的超前脈動偏置控制信號的幅值相對變小時，幅值保持電路延緩幅值保持電路輸出的超前脈動緩降偏置控制信號的電壓值下降，當輸入幅值保持電路的超前脈動偏置控制信號的幅值相對變大時，幅值保持電路輸出的超前脈動緩降偏置控制信號的電壓值瞬間上升；轉換電路用于將超前脈動緩降偏置控制信號根據(jù)偏置電路的需要進行同相或反相變換或調整幅值，使之轉換成為幅值適合電壓或電流偏置電路的超前隨動偏置控制信號。選擇需要放大的音頻信號可以是模擬音頻信號，也可以是數(shù)字音頻信號，可以分別采用以下方法進行處理：選擇需要放大的音頻信號為模擬音頻信號，則采用模擬信號延時電路進行延時。選擇需要放大的音頻信號為模擬音頻信號，則在對模擬信號進行模數(shù)轉換后，再采用數(shù)字音頻信號延時電路延時，最后經數(shù)模轉換電路轉換成輸入給功率放大輸出電路的延時的需要放大的音頻信號。選擇需要放大的音頻信號為數(shù)字音頻信號，則采用數(shù)字音頻信號延時電路延后，再使用數(shù)模轉換電路將數(shù)字音頻信號轉換成輸入給功率放大輸出電路的延時的需要放大的音頻信號，同時，將選擇需要放大的數(shù)字音頻信號轉換成模擬音頻信號并用于產生超前隨動偏置控制信號。本發(fā)明所述的一種放大器，包括電壓或電流偏置電路、全波整流電路、幅值保持電路、轉換電路和音頻功率放大輸出電路，所述音頻功率放大輸出電路用于接收需要放大的音頻信號所對應的模擬音頻信號，且所述需要放大的音頻信號所對應的模擬音頻信號用于產生控制電壓或電流偏置電路的超前的交流偏置控制信號，所述電壓或電流偏置電路為音頻功率放大輸出電路提供偏置電壓或偏置電流，所述放大器還包括延時電路，且音頻功率放大輸出電路所接收需要放大的音頻信經所述延時電路延時后進入音頻功率放大輸出電路；所述需要放大的音頻信所對應的模擬音頻信號經過全波整流電路、幅值保持電路及偏置電壓轉換電路后產生超前隨動偏置控制信號，超前隨動偏置控制信號從電壓或電流偏置電路的控制信號輸入端輸入并控制電壓或電流偏置電路的偏置電壓或偏置電流的輸出；所述全波整流電路用于對超前的交流偏置控制信號進行全波整流，得到偏置控制信號的絕對值，形成超前脈動偏置控制信號；所述的幅值保持電路用于產生保證功率放大電路工作于A類工作狀態(tài)，當輸入所述幅值保持電路的超前脈動偏置控制信號的幅值相對變小時，幅值保持電路延緩幅值保持電路輸出的超前隨動緩降偏置控制信號的電壓值下降，當輸入幅值保持電路的超前隨動偏置控制信號的幅值相對變大時，幅值保持電路輸出的超前隨動緩降偏置控制信號的電壓值瞬間上升；所述的偏置電壓轉換電路用于將脈動偏置控制信號進行同相和反相變換并調整幅值，使之轉換成為幅值適合電壓或電流偏置電路需要的超前隨動偏置控制信號。本發(fā)明可以采取以下技術措施實現(xiàn)所述放大器的進一步優(yōu)化：所述幅值保持電路由電容C24、電阻R29和運算放大器U7A組成，并且其輸入端與全波整流電路連接，輸出端與轉換電路連接；其中電容用于保持輸入的電壓不下降，電阻用于釋放電能。所述放大器包括音頻緩沖放大電路、數(shù)字音量調節(jié)電路和音頻電壓放大電路，所述音頻緩沖放大電路用于對延時電路延時后的模擬音頻信號進行阻抗匹配和電壓放大，所述數(shù)字音量調節(jié)電路用于對音頻緩沖放大電路處理后的模擬音頻信號進行聆聽音量的調節(jié)，所述音頻電壓放大電路用于對數(shù)字音量調節(jié)電路處理后的模擬音頻信號進行電壓放大，電壓放大后的模擬音頻信號作為音頻功率放大輸出電路的輸入信號。需要放大的音頻信號為模擬信號，延時電路為數(shù)字音頻信號延時電路并在所述放大器中設置模數(shù)轉換電路及數(shù)模轉換電路104、106，音頻信號輸入選擇電路輸出的模擬信號經過模數(shù)轉換電路轉換后形成數(shù)字音頻信號，所述模數(shù)轉換電路輸出的數(shù)字音頻信號經過數(shù)模轉換電路處理后形成超前的交流偏置控制信號，同時，所述模數(shù)轉換電路輸出的數(shù)字音頻信號經數(shù)字音頻信號延時電路延時并經數(shù)模轉換電路轉換后形成模擬音頻信號并作為音頻功率放大輸出電路的輸入信號。需要放大的音頻信號的音頻信號也可以是數(shù)字信號，延時電路為數(shù)字音頻信號延時電路。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：在選擇需要放大的音頻信號以后，本發(fā)明把所選擇的需要放大的音頻信號進行適當?shù)膫鬏斞訒r獲得延時的音頻信號，同時直接將所選擇的需要放大的音頻信號（即不經傳輸延時的音頻信號）作為交流偏置控制信號；然后，延時的音頻信號經過緩沖、電壓放大等處理后，最終傳輸?shù)焦β史糯筝敵鲭娐愤M行功率放大；而交流偏置控制信號經全波整流、幅值保持和轉換等電路的處理，獲得A類音頻功率放大器的功率放大輸出電路所需要的偏置電壓或偏置電流。其中，偏置控制信號、偏置電壓或偏置電流與經延時的音頻信號相比較，是超前的，可以稱之為超前的偏置控制信號、超前的偏置電壓或超前的偏置電流；同時，偏置控制信號的來源就是音頻信號，與延時的音頻信號，即最后經功率放大的音頻信號是對應的，而且是每一個聲道的信號都是對應的，所以偏置電壓或偏置電流的幅值是隨著延時的音頻信號的幅值按照一定的比例而變化的，即是隨動的，經常規(guī)電路設計，完全可以使得偏置電壓或偏置電流的幅值符合對應的延時的音頻信號所需的A類工作狀態(tài)的要求。因此，可以稱這樣的偏置電壓或偏置電流為超前隨動偏置電壓或超前隨動偏置電流，可以稱這樣的偏置方式為超前隨動偏置方式。交流偏置控制信號經全波整流得到脈動偏置控制信號后進入幅值保持電路，幅值保持電路通過電容的電壓保持作用和電阻的放電作用，延緩了超前脈動緩降偏置控制信號的電壓下降，如果這時候出現(xiàn)幅值更低的脈動偏置控制信號，即音樂聲更小些了，由于全波整流電路的單向二極管只能向下一級電路即向幅值保持電路送出電流而不能回吸電流，這更低的脈動偏置控制信號就不能立即把前面高的幅值拉低，這就確保了前面的大信號可靠地在A類的狀態(tài)繼續(xù)完成功率放大，只有等到高幅值的偏置控制信號緩降得更低，即緩降到低于上述低幅值的偏置控制信號以后，低幅值的偏置控制信號與原來高幅值的偏置控制信號相比較就變高了，才能進入幅值保持電路而形成自己的幅值；如果這時候出現(xiàn)更高幅值的偏置控制信號，即音樂聲更大些了，就能夠立即進入幅值保持電路而拉高幅值形成新的高幅值，并保持即延緩電壓下降，這就確保了新的大信號有超前和夠大的偏置量進入A類的狀態(tài)?？梢姺当３蛛娐肥冀K能讓更高的幅值保持即延緩電壓下降，就是說永遠不會讓大信號的偏置幅值不夠和偏置時間不足，大信號的偏置控制信號的幅值獲得了一定的延時，加上偏置控制信號是超前的，偏置時間超前不會滯后，并且適當持續(xù)了一些時間，這就使得偏置電壓或偏置電流的幅值大小和時間寬度完全能夠保證相應的音頻信號可靠地工作在它的A類工作狀態(tài)的范圍內。參見圖10和圖11，這是用雙蹤數(shù)字示波器獲取的波形圖，是實施例3的一種超前隨動偏置A類耳機功率放大器正常工作時的超前脈動緩降偏置控制信號與延時的模擬音頻信號的波形圖，從圖中可以看到，超前脈動緩降偏置控制信號總是對應著延時的模擬音頻信號超前幾毫秒時間隨動地為功率放大輸出電路提供偏置控制信號，總能保證為所有的音頻信號提供足夠的偏置，也會適時地降低偏置而減少功率放大輸出電路的靜態(tài)電流來降低功耗?？梢姡景l(fā)明得到了實際電路的驗證。本發(fā)明的具體優(yōu)點是：一、通過對需要放大的音頻信號的傳輸延時，以及對偏置控制信號的合適處理，使得偏置電壓或偏置電流的幅值大小和時間寬度完全能夠保證相應的音頻信號可靠地工作在它的A類工作狀態(tài)的范圍內，完全能夠讓功率放大輸出電路對應正在功率放大的音頻信號，超前地、可靠真實地工作在A類工作狀態(tài)，徹底克服了常見可變偏置滯后帶來的失真問題。所以，本發(fā)明的音頻功率放大器是真正的A類音頻功率放大器，能夠充分發(fā)揮A類音頻功率放大器失真很小、線性很好、聽感最佳的優(yōu)點。二、偏置控制信號的來源就是即將需要放大的音頻信號，與延時的需要放大的音頻信號，即最后經過功率放大的音頻信號是對應的，而且是每一個聲道的信號都是對應的，所以偏置電壓或偏置電流的幅值是隨著延時的音頻信號的幅值按照一定的比例而變化的，即是隨動的，有音樂才有偏置，無音樂時只保持在導通的很低的偏置狀態(tài)，這樣，A類音頻功率放大器的靜態(tài)偏置電流都用在音頻放大上，沒有白白浪費掉；根據(jù)偏置控制信號的隨動特點，即大聲則大偏置，小聲則小偏置，無聲則極低偏置，而人們聆聽音樂時正常情況下不會聽大音量的，而且節(jié)目之間也有停頓，音樂更是大小強弱不斷地變化著，音頻信號的峰值與平均值比總是變化的，信號也是經常不對稱的，這些情況與現(xiàn)有的A類功率放大器相比較，音樂小聲或沒有音樂時用電很少，可以節(jié)省多得多的電能，而不再像現(xiàn)有的A類功率放大器那樣，為了不出現(xiàn)限幅把輸出管的靜態(tài)工作電流選定為最大輸出電流的50%，一成不變地消耗著電浪費著電。所以，本發(fā)明的音頻功率放大器采用的節(jié)點措施非常有效，效率的提高是明顯的。附圖說明圖1本發(fā)明的A類音頻功率放大器的實施例1的電路框圖；圖2本發(fā)明的A類音頻功率放大器的實施例2的電路框圖；圖3本發(fā)明的A類音頻功率放大器的實施例3的電路原理圖第一部分（包括：數(shù)字音頻信號延時電路、偏置控制信號數(shù)模轉換電路、音頻信號數(shù)模轉換電路）；圖4本發(fā)明的A類音頻功率放大器的實施例3的電路原理圖第二部分（包括：數(shù)字音量調節(jié)電路、電壓放大電路、全波整流電路、幅值保持電路、轉換電路、電流偏置電路、功率輸出電路）；圖5仿真軟件測試實施例3中輸入1KHz正弦波的音頻信號與功率放大輸出電路的靜態(tài)電流、輸出電流的關系（0.0V峰值）；圖6仿真軟件測試實施例3中輸入1KHz正弦波的音頻信號與功率放大輸出電路的靜態(tài)電流、輸出電流的關系（0.5V峰值）；圖7仿真軟件測試實施例3中輸入1KHz正弦波的音頻信號與功率放大輸出電路的靜態(tài)電流、輸出電流的關系（1.0V峰值）；圖8仿真軟件測試實施例3中輸入1KHz正弦波的音頻信號與功率放大輸出電路的靜態(tài)電流、輸出電流的關系（2.0V峰值）；圖9仿真軟件測試實施例3中輸入1KHz正弦波的音頻信號與功率放大輸出電路的靜態(tài)電流、輸出電流的關系（6.0V峰值）；圖10實施例3的實際電路正常工作時的超前脈動緩降偏置控制信號與延時的音頻信號的波形圖（信號一）；圖11實施例3的實際電路正常工作時的超前脈動緩降偏置控制信號與延時的音頻信號的波形圖（信號二）。具體實施方式實施例1參見圖1，一種A類音頻功率放大器，采用本發(fā)明所述的超前隨動偏置方法，其包括：音頻信號輸入選擇電路101，數(shù)模轉換電路102，S/PDIF接收電路110，IIS輸入選擇電路103，音頻信號延時電路108，偏置控制信號數(shù)模轉換電路104，音頻信號數(shù)模轉換電路106，音頻緩沖/放大電路105，數(shù)字音量調節(jié)電路107，音頻電壓放大電路109，全波整流電路115，幅值保持電路114，轉換電路113，電壓或電流偏置電路112，A類音頻功率放大輸出電路111；與本發(fā)明無關的A類音頻功率放大器的其它構成，例如：電源供應電路、顯示電路、控制電路、音效處理、保護電路等，在此就不贅述。所述各部分電路的功能或作用分別如下：音頻信號輸入選擇電路101，用于選擇所要聆聽的音頻信號；模數(shù)轉換電路102，用于把所選的模擬音頻信號進行轉換，變成對應的數(shù)字音頻信號，以便進行數(shù)字延時；S/PDIF接收電路110，用于接收S/PDIF格式的數(shù)字音頻信號，并轉換為IIS格式的數(shù)字音頻信號；IIS輸入選擇電路103，用于選擇由模擬音頻信號經模數(shù)轉換電路轉換而得的IIS數(shù)字音頻信號，或選擇由S/PDIF接收而得的IIS數(shù)字音頻信號；音頻信號延時電路108，用于延遲數(shù)字音頻信號的傳輸，以便偏置電壓或偏置電流能夠使功率放大輸出電路在相應的音頻信號到來之前就能夠超前地進入A類工作狀態(tài)，避免偏置滯后；偏置控制信號數(shù)模轉換電路104，用于把無延時的數(shù)字音頻信號轉換成偏置電路所需的模擬信號，即轉換成超前的交流偏置控制信號；同時在調節(jié)聆聽音量時同步對DAC芯片操作適當衰減音量，即電平調節(jié)，使偏置控制信號隨著音頻信號幅值的大小而變化的，從而得到合適的隨動偏置；音頻信號數(shù)模轉換電路106，用于把經延時的數(shù)字音頻信號轉換成聆聽所需的模擬音頻信號，即轉換成延時的模擬音頻信號；音頻緩沖/放大電路105，用于音頻信號的阻抗匹配和電壓放大；數(shù)字音量調節(jié)電路107，用于調節(jié)聆聽音量；音頻電壓放大電路109，用于音頻信號的電壓放大，使之合適功率放大；全波整流電路115，用于對交流偏置控制信號進行全波整流，得到偏置控制信號的絕對值，形成超前脈動偏置控制信號；幅值保持電路114，用于保持脈動偏置控制信號的幅值延緩其電壓下降，始終能讓更高的幅值保持即延緩電壓下降，就是說永遠不會讓大信號的偏置幅值不夠和偏置時間不足，偏置控制信號的幅值獲得了一定的延時，加上偏置控制信號是超前的，偏置時間超前不會滯后，并且適當持續(xù)了一些時間，這就使得偏置電壓或偏置電流的幅值大小和時間寬度完全能夠保證相應的音頻信號可靠地工作在它的A類工作狀態(tài)的范圍內。轉換電路113，用于把脈動偏置控制信號進行同相或反相變換，或進行適當?shù)姆糯蠡蛩p，使之轉換成為偏置電路的控制信號；電壓或電流偏置電路112，用于為功率放大輸出電路的提供超前隨動偏置電壓或超前隨動偏置電流，并能保證對應的音頻信號工作在A類工作狀態(tài)；A類音頻功率放大輸出電路111，用于放大音頻信號的功率，使之能夠推動揚聲器發(fā)出音量合適的、聲音好聽的音樂。所述一種A類音頻功率放大器，采用本發(fā)明所述的超前隨動偏置方法，其工作原理及過程如下：首先，通過音頻信號輸入選擇電路101選擇需要放大的音頻輸入信號，如果所選的是模擬音頻信號，則模擬音頻信號進入模數(shù)轉換電路102，經轉換后得到對應的IIS格式的數(shù)字音頻信號；如果所選的是數(shù)字音頻信號，則經過S/PDIF接收電路110接收并轉換得到IIS格式的數(shù)字音頻信號。然后，上述的兩路IIS格式的數(shù)字音頻信號，進入IIS輸入選擇電路103，選中的IIS格式的數(shù)字音頻信號分為兩路，一路進入數(shù)字音頻信號延時電路108，進行適當?shù)膫鬏斞訒r后得到延時的IIS格式的數(shù)字音頻信號，該信號進入音頻信號數(shù)模轉換電路106，經轉換后得到延時的需要放大的模擬音頻信號；另一路不經傳輸延時，直接進入偏置控制信號數(shù)模轉換電路104，經轉換后得到超前的交流偏置控制信號，同時在轉換過程中轉換電路中的DAC芯片配合聆聽音量調節(jié)需要和根據(jù)電路設計的要求適當衰減音量以便得到A類音頻功率放大器的功率放大輸出電路所需要的偏置電壓或偏置電流的幅值。接著，延時的需要放大的模擬音頻信號按照常規(guī)方式處理，分別進入音頻緩沖/放大電路105、數(shù)字音量調節(jié)電路107、音頻電壓放大電路109，最后到達A類音頻功率放大輸出電路111進行功率放大處理。超前的交流偏置控制信號，進入全波整流電路115后，得到絕對值，該絕對值是隨音頻信號而變化幅值的，于是形成超前的脈動偏置控制信號。超前的脈動偏置控制信號進入幅值保持電路114，幅值保持電路114延緩了脈動偏置控制信號的電壓下降，如果這時候出現(xiàn)幅值更低的脈動偏置控制信號，即音樂聲更小些了，由于全波整流電路的單向二極管只能向下一級電路即向幅值保持電路送出電流而不能回吸電流，這更低的脈動偏置控制信號就不能立即把前面高的幅值拉低，這就確保了前面的大信號可靠地在A類的狀態(tài)繼續(xù)完成功率放大，只有等到高幅值緩降得更低，低幅值的偏置控制信號相對變成高幅值的偏置控制信號，才能進入幅值保持電路而形成自己的幅值；如果這時候出現(xiàn)更高幅值的偏置控制信號，即音樂聲更大些了，就能夠立即進入幅值保持電路而拉高幅值形成新的高幅值，并保持即延緩電壓下降，這就確保了新的大信號有超前和夠大的偏置量進入A類的狀態(tài)；可見幅值保持電路始終能讓更高的幅值保持即延緩電壓下降，就是說永遠不會讓大信號的偏置幅值不夠和偏置時間不足，偏置控制信號的幅值獲得了一定的延時，加上偏置控制信號是超前的，偏置時間超前不會滯后，并且適當持續(xù)了一些時間。經過幅值保持電路以后的超前脈動緩降偏置控制信號，通過轉換電路113，把超前脈動緩降偏置控制信號進行同相或反相變換，或進行適當?shù)姆糯蠡蛩p處理，使之轉換成為電壓或電流偏置電路112的控制信號，這樣偏置電路112就能夠為功率放大輸出電路提供超前隨動偏置電壓或超前隨動偏置電流，讓每一個音頻信號的靜態(tài)工作電壓或電流隨著音頻信號的幅值大小合適地偏置在A類工作狀態(tài)，偏置量不會過大，偏置時間也不會滯后和延長太多，徹底克服了常見可調偏置滯后帶來的失真問題，同時A類音頻功率放大器的工作效率非常高，從而實現(xiàn)了本發(fā)明的目的。實施例2參見圖2，一種A類音頻功率放大器，采用本發(fā)明所述的超前隨動偏置方法，其包括：模擬音頻信號輸入選擇電路201，音量調節(jié)電路202，分支電路204，模擬信號延時電路205，音頻緩沖電路206，音頻電壓放大電路203，全波整流電路207，幅值保持電路208，轉換電路209，電壓或電流偏置電路210，A類音頻功率放大輸出電路211；與本發(fā)明無關的A類音頻功率放大器的其它必需的構成，例如：電源供應電路、顯示電路、控制電路、音效處理、保護電路等，在此就不贅述。所述各部分電路的功能或作用分別如下：音頻信號輸入選擇電路201，用于選擇所要聆聽的音頻信號；音量調節(jié)電路202，用于調節(jié)聆聽音量和偏置控制信號的大??；分支電路204，用于把模擬音頻信號分成兩路，一路進入模擬信號延時電路205后變成延時的模擬音頻信號，另一路不經延時而成為超前的交流偏置控制信號；模擬信號延時電路205，用于延遲模擬音頻信號的傳輸，以便偏置電壓或偏置電流能夠使功率放大輸出電路在相應的音頻信號到來之前就能夠超前地進入A類工作狀態(tài)；音頻緩沖電路206，用于音頻信號的阻抗匹配；音頻電壓放大電路203，用于音頻信號的電壓放大，使之合適功率放大；全波整流電路207，用于對交流偏置控制信號進行全波整流，得到偏置控制信號的絕對值，形成超前脈動偏置控制信號；幅值保持電路208，用于保持脈動偏置控制信號的幅值延緩其電壓下降，始終能讓更高的幅值保持即延緩電壓下降，就是說永遠不會讓大信號的偏置幅值不夠和偏置時間不足，偏置控制信號的幅值獲得了一定的延時，加上偏置控制信號是超前的，偏置時間超前不會滯后，并且適當持續(xù)了一些時間，這就使得偏置電壓或偏置電流的幅值大小和時間寬度完全能夠保證相應的音頻信號穩(wěn)妥地工作在它的A類工作狀態(tài)的可靠范圍內。轉換電路209，用于把脈動偏置控制信號進行同相或反相變換，或進行適當?shù)姆糯蠡蛩p，使之轉換成為偏置電路的控制信號；電壓或電流偏置電路210，用于為功率放大輸出電路的提供超前隨動偏置電壓或超前隨動偏置電流，并能保證對應的音頻信號工作在A類工作狀態(tài)；A類音頻功率放大輸出電路211，用于放大音頻信號的功率，使之能夠推動揚聲器發(fā)出音量合適的、聲音好聽的音樂。所述一種A類音頻功率放大器，采用本發(fā)明所述的超前隨動偏置方法，其工作原理及過程如下：首先，通過音頻信號輸入選擇電路201選擇需要放大的模擬音頻輸入信號，接著模擬音頻信號進入音量調節(jié)電路202調節(jié)聆聽音量，同時也是調節(jié)偏置控制信號的大小；然后進入分支電路204，把模擬音頻信號分成兩路，一路進入模擬信號延時電路205后變成延時的需要放大的模擬音頻信號，另一路不經延時而成為超前的交流偏置控制信號。接著，延時的需要放大的模擬音頻信號按照常規(guī)方式處理，分別進入音頻緩沖電路206、音頻電壓放大電路203，最后到達A類音頻功率放大輸出電路211進行功率放大處理。超前的交流偏置控制信號進入全波整流電路207后形成超前的脈動偏置控制信號，超前的脈動偏置控制信號進入幅值保持電路208，再通過轉換電路209，轉換成為電壓或電流偏置電路210的控制信號，這樣偏置電路210就能夠為功率放大輸出電路提供超前隨動偏置電壓或超前隨動偏置電流，從而實現(xiàn)了本發(fā)明的目的。偏置控制信號處理的工作原理與實施例1相同，在此不重復描述。實施例3參見圖3和圖4，一種A類音頻功率放大器，采用本發(fā)明所述的超前隨動偏置方法，是簡化了功能、采用一路雙聲道IIS數(shù)字音頻信號輸入的一種超前隨動偏置A類耳機功率放大器，其包括：圖3中的數(shù)字音頻信號延時電路、偏置控制信號數(shù)模轉換電路、音頻信號數(shù)模轉換電路，以及圖4中的數(shù)字音量調節(jié)電路、電壓放大電路、全波整流電路、幅值保持電路、轉換電路、電壓控制的電流偏置電路、功率輸出電路；與本發(fā)明無關的A類音頻功率放大器的其它必需的構成，例如：輸入選擇電路、S/PDIF接收電路、模數(shù)轉換電路、電源供應電路、顯示電路、控制電路、音效處理、保護電路等，在此就不贅述。所述各部分電路的功能或作用分別如下：音頻信號延時電路，用于延遲數(shù)字音頻信號的傳輸，以便偏置電流能夠使功率放大輸出電路在相應的音頻信號到來之前就能夠超前地進入A類工作狀態(tài)；偏置控制信號數(shù)模轉換電路，用于把無延時的數(shù)字音頻信號轉換成偏置電路所需的模擬信號，即轉換成超前的交流偏置控制信號；同時在調節(jié)聆聽音量時同步對DAC芯片U2操作適當衰減音量，即音量電平，使偏置控制信號隨著音頻信號幅值的大小而變化的，從而得到合適的隨動偏置電流；音頻信號數(shù)模轉換電路，用于把經延時的數(shù)字音頻信號轉換成聆聽所需的模擬音頻信號，即轉換成延時的模擬音頻信號；音頻緩沖/放大電路，用于音頻信號的阻抗匹配和電壓放大；數(shù)字音量調節(jié)電路，用于調節(jié)聆聽音量，同時，采用數(shù)字音量調節(jié)方式可以方便地聯(lián)動調節(jié)偏置控制信號的幅值，使偏置控制信號能夠更加精準地控制偏置電路；音頻電壓放大電路，用于音頻信號的電壓放大，使之合適功率放大；全波整流電路，用于對交流偏置控制信號進行全波整流，得到偏置控制信號的絕對值，形成超前脈動偏置控制信號；幅值保持電路，用于保持脈動偏置控制信號的幅值延緩其電壓下降，始終能讓更高的幅值保持即延緩電壓下降，就是說永遠不會讓大信號的偏置幅值不夠和偏置時間不足，偏置控制信號的幅值獲得了一定的延時，加上偏置控制信號是超前的，偏置時間超前不會滯后，并且適當持續(xù)了一些時間，這就使得偏置電流的幅值大小和時間寬度完全能夠保證相應的音頻信號可靠地工作在它的A類工作狀態(tài)的范圍內；轉換電路，用于把脈動偏置控制信號進行同相和反相變換，使之轉換成為偏置電路的電壓控制信號；電流偏置電路，用于為功率放大輸出電路的提供超前隨動偏置電流，并能保證對應的需要放大的音頻信號工作在A類工作狀態(tài)；A類音頻功率放大輸出電路，用于放大音頻信號的功率，使之能夠推動揚聲器發(fā)出音量合適的、聲音好聽的音樂。所述一種A類音頻功率放大器，采用本發(fā)明所述的超前隨動偏置方法，是簡化了功能、采用一路雙聲道IIS數(shù)字音頻信號輸入的一種超前隨動偏置A類耳機功率放大器，其工作原理及過程如下：首先，IIS格式的數(shù)字音頻信號分為兩路，一路進入數(shù)字音頻信號延時電路的延時芯片U1，U1可以選用TI公司的TPA5051型號的數(shù)字音頻信號延時芯片，延時量的設置由單片機通過IIC端口對延時芯片進行設置，經過傳輸延時后得到延時的IIS格式的數(shù)字音頻信號，該信號進入音頻信號數(shù)模轉換電路的DAC芯片U3，經轉換后接著經過運算放大器U5進行了低通濾波（LPF）得到延時的模擬音頻信號；另一路不經傳輸延時，直接進入偏置控制信號數(shù)模轉換電路的DAC芯片U2，經轉換后接著經過運算放大器U4進行了低通濾波（LPF）得到超前的交流偏置控制信號，同時在轉換過程中U2配合聆聽音量調節(jié)需要和根據(jù)電路設計的要求適當衰減音量以便得到A類音頻功率放大器的功率放大輸出電路所需要的偏置電流的幅值。延時的需要放大的模擬音頻信號經音量調節(jié)后，進入電壓放大電路，由運算放大器U10進行放大，使之合適功率放大；最后，延時的模擬音頻信號進入A類音頻功率放大輸出電路，輸出合適的功率推動耳機。超前的交流偏置控制信號的幅值可以通過DAC芯片U2調節(jié)而獲得，可以根據(jù)延時的模擬音頻信號的總音量與偏置電路實際需要之間的關系，把DAC芯片U2的衰減到所需數(shù)值。超前的交流偏置控制信號進入由運算放大器U6組成的信號全波整流電路得到超前脈動偏置控制信號，然后超前脈動偏置控制信號通過由C24、R29和U7A組成的幅值保持電路，延緩了脈動偏置控制信號的電壓下降，使得偏置電壓或偏置電流的幅值大小和時間寬度完全能夠保證相應的音頻信號可靠地工作在它的A類工作狀態(tài)的范圍內。同時由U7A對偏置控制信號進行放大，使之合適控制電流偏置；而D5用于鉗制最低偏置電壓，保證功率放大輸出電路不會在無信號和小信號時截止。U8A、U9A、Q1、R32、R33構成信號轉換電路，將基于地變化的脈動偏置控制信號轉變?yōu)榛谡娫醋兓碾妷盒盘?，用于產生正電壓偏置控制信號；U8B、U9C、Q2、R34、R35構成信號轉換電路，將基于地變化的脈動偏置控制信號轉變?yōu)榛谪撾娫醋兓碾妷盒盘枺糜诋a生負電壓偏置控制信號。U9B、Q3、R36、R37構成電壓控制的正電流偏置電路，U9D、Q6、R38、R39構成電壓控制的負電流偏置電路；U10構成電壓放大電路，將音頻信號放大到合適的電壓幅度；Q4、Q5、R48、R37、R38構成推動級電路，為末級功率放大輸出電路提供音頻信號推動；Q7、Q8、R49、R50構成功率輸出級，至此完成了音頻功率放大。這樣偏置電路就能夠為功率放大輸出電路提供超前隨動偏置電流，可以讓每一個音頻信號的靜態(tài)工作電壓或電流隨著音頻信號的幅值大小合適地偏置在A類工作狀態(tài)，偏置量不會過大，偏置時間也不會滯后和延長太多，徹底克服了常見可變偏置滯后帶來的失真問題，同時A類音頻功率放大器的工作效率非常高，從而實現(xiàn)了本發(fā)明的目的。實施例3所述一種超前隨動偏置A類耳機功率放大器，已經設計和試制成功樣機，其實際工作情況完全達到設計要求。參見圖5、圖6、圖7、圖8、圖9，這是用仿真軟件測試延時的音頻信號與功率放大輸出電路的靜態(tài)電流、輸出電流的關系，分別輸入0.0V、0.5V、1.0V、2.0V、6.0V峰值的1KHz的正弦波進行測試，得到以下數(shù)據(jù)（括號內的為平均值）：輸入數(shù)值（V）靜態(tài)電流（mA）正靜態(tài)電流（mA）負輸出電流（mA）0.000（0.000）2.650-2.6820.000（0.000）0.500（0.354）11.635-11.6988.418（5.953）1.000（0.707）25.473-25.60715.970（11.294）2.000（1.414）57.628-57.92932.070（22.680）6.000（4.243）192.460-193.26896.146（67.996）可見，經過超前隨動偏置控制信號控制的偏置電流，完全與音頻信號對應地變化，而不是像典型的A類功率放大器那樣，為了不出現(xiàn)限幅把輸出管的靜態(tài)工作電流選定為最大輸出電流的50%，從而達到省電的效果。參見圖10和圖11，這是用雙蹤數(shù)字示波器獲取的波形圖，是實施例3的一種超前隨動偏置A類耳機功率放大器正常工作時的超前脈動緩降偏置控制信號與延時的模擬音頻信號的波形圖，從圖中可以看到，超前脈動緩降偏置控制信號總是對應著延時的模擬音頻信號超前幾毫秒時間隨動地為功率放大輸出電路提供偏置控制信號，總能保證為所有的音頻信號提供足夠的偏置，也會適時地降低偏置而減少功率放大輸出電路的靜態(tài)電流來降低功耗?？梢?，本發(fā)明得到了實際電路的驗證。實際聆聽實施例3的一種超前隨動偏置A類耳機功率放大器，使用AKG品牌千元左右的頭戴式耳機聆聽音頻，低頻下潛很好力度強勁而且彈性十足，中頻溫暖耐聽，高頻清晰悅耳沒有絲毫毛糙，總體聽感很好，把音量調到很大連續(xù)聽狂歌勁舞半小時以上，耳朵也不會感到難受和不適應。這些聽感完全符合A類音頻功率放大器的表現(xiàn)。我們進行了功耗測試：供電電壓為±18V，設定不限幅輸出電壓為6V，接8Ω的喇叭，最大輸出功率為4.5W，如果按照現(xiàn)有的A類功率放大器為了不出現(xiàn)限幅把輸出管的靜態(tài)工作電流設定為最大輸出電流的50%，單聲道的靜態(tài)工作電流為：6V/8Ω*50%=0.375A，為了計算簡單不含放大音樂的單聲道功率消耗為：（18+18）V*0.375A=13.5W那么連續(xù)開機5個小時雙聲道的電量消耗為：13.5W*5H*2=135WH為了進行類比，把實施例3的放大器的音量設置到輸出電壓為6V，接8Ω的喇叭，連續(xù)播放音樂5個小時，測得電量消耗為22WH，超前隨動偏置方式的功耗約為現(xiàn)有的A類偏置方式的16%，如果調小音量則功耗更低，可見省電效果是非常好的。經過傳輸延時的音頻信號與不經傳輸延時的偏置控制信號之間應對應相關，例如，音量的調節(jié)必須相關，音效的處理必須在分離交流偏置控制信號之前，只有這樣才能得到更加匹配的隨動偏置電壓或隨動偏置電流，讓這些偏置電壓或偏置電流對應音頻信號而言大小比例合適，讓每一個音頻信號的靜態(tài)工作電壓或電流隨著音頻信號的幅值大小合適地偏置在A類工作狀態(tài)，偏置量不會過大，偏置時間也不會滯后和延長太多。在保證經延時的音頻信號與不經任何的傳輸延時的交流偏置控制信號之間對應相關的前提下，交流偏置控制信號的分離點和聆聽音量的調節(jié)點可以根據(jù)設計要求靈活地在音頻信號鏈路中的各個節(jié)點選擇，而不必局限在上述的分離點和實施例所述的分離點。通過上述方式，本發(fā)明提供了一種A類音頻功率放大器的超前隨動偏置方法及放大器，能夠充分發(fā)揮A類音頻功率放大器失真很小、線性很好、聽感最佳的優(yōu)點，同時能夠非常明顯地提高A類音頻功率放大器的工作效率。以上參照附圖說明了本發(fā)明的各種優(yōu)選實施例，但是只要沒有背離本發(fā)明的實質和范圍，本領域的技術人員可以對其進行各種形式上的修改和變更，都屬于本發(fā)明的保護范圍。當前第1頁1 2 3