[发明专利]利用多回输路线提供增益的仪器

说明书

技术领域

本发明与声频功率放大器领域相关，特别是关于那些利用多反馈通路提供增益的仪器，它们利用真空管或者固态元件串联推拉输出电路以作为一个推挽输出级，也就是所知的单端推挽放大器。

背景技术

声频功率放大器利用电子管串联推拉输出电路作为推挽输出级，这是早已被人们所熟知的，通过1950年彼得森和辛克莱对于水平串联放大器的发表，它第一次被授予专利，(例如，US-A-2 802 907)。这个方法解决了由于输出变压器的瞬态问题而引起的失真问题。不过，这种形式的放大器很快因为也解决瞬态问题的威廉逊和超直线形式的放大器的出现而被淘汰。但是，后来随着具有更高电流容量的电子管和固态元件的出现，它的重要性被再一次重申，现在已经可以利用这些元件建立一个无变压器的放大器。

这种形式的放大器目前被探索研究的另一个原因是，这个领域中没有真正的互补元件。在实际中，虽然我们可以将它看作互补，实际上，我们仅仅是得到了一个类似的元件。原因是NPN和PNP元件本来就是不同的，从而真正的互补NPN/PNP元件是不存在的。大部分的制造商知道这一实际情况，对于一个互补对偶仪器，从功率通带，到开关时间它们都是不同的，这些都是可以从数据单上反馈回来的。虽然非互补元件的匹配也同样麻烦，但是通过外加电路来处理，它是非常简单和便宜的。

对于串联输出元件，取决于地端接在哪里，典型的情况是上面管是阴极或者源极跟随器，下面的管是共地阴极或者源极放大器。当两个元件都成为一个电压跟随器(像共阴/共源极放大器)或者阴极/源极跟随器，原件将会被驱动。不论哪种情况，上面管相对于下面管一定需要更多的信号驱动。

为了将两个元件都转换成电压输出器，一个方法就是利用一个极间耦合变压器驱动上面元件。这个方法允许上方元件转变成一个真正的自举阴极跟随器，这个元件与下面元件有着完全相同的增益。达成平衡驱动的另一个方法是利用自举或者回到驱动本身的正反馈。

在输出元件增益较低的地方，自举是个可以接受的方法。例如，在这个领域，相当广泛的利用了无变压器的放大器正反馈平衡方法，其中最流行的是JuliusFutterman放大器(美国专利号US-A-2 773 136(1956)and US-A-3 123 780(1965)。Futterman放大器的开环回路增益超过了5000，还有40分贝的整体负反馈。不过，当放大器必须得与变数阻抗的负载工作时，高开环回路的稳定性也成为一个关心的问题，因为与不需要这种设计步骤的固态计数部分相比，当自举输出元件时，相移量将会更差。

在不对称SEPP放大器中，输出元件可以设计成既能作为阴极跟随器又能作为源极跟随器。这种情况下，上面的元件不是自举的，所以增益不变。作为一个阴极或源极跟随器，因为在阴极通路上的电阻引入了一个负反馈，增益将小于一个基本单位。对于下面元件，因为电阻是在屏极或者漏极上，增益会高一些。如果增益由于负反馈施加在上面元件上，而以相同的量在不断缩减，两个元件都将作为阴极跟随器而使用。这表明100％的负反馈增加到底部元件上。上面的元件是个真正的阴极跟随器，而最底层元件被认为是仿真阴极跟随器。真正的阴极跟随器产生一系列谐波，特别是高阶谐波，当输出很高时它们将会损害信号。相信这就是为什么许多放大器设计者排斥它的原因。幸运的是，因为只需处理一个阴极跟随器，这个问题可以通过直接轻微自举上面元件的方式来解决(注意这不是要将它转化为一个电压跟随器，因为正反馈是非常小的)，因此谐波失真将会被减少。这个自举跟随理论于1961年1月在无线世界上被G.W.Short发表。