[发明专利]电流信号线性传输的方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种实现电流信号线性传输的电路，属于电学领域的基本电子电路。

背景技术

模拟电信号可分为电压信号和电流信号，现阶段，音响设备间的电信号传输以电压传输方式为主，电流传输方式的电流大小、阻抗、接插件等还没有形成统一的标准，只在极少数厂商的成套产品中有应用。电流传输方式在设备内部电路应用越来越多，这要得益于电流传输方式在技术上的优势。电流传输要求负载阻抗越小越好，当然也就不怕输出端短路；设备之间用电流信号传输能提高抗干扰能力，并减小接插件接触电阻和传输回路分布参数对信号传输的影响；在设备内部电路使用电流信号传输除上述优点外，还可方便的调节电路增益来控制音量，不需要衰减信号，实现高信噪比输出。电流传输方式将是模拟放大技术今后的发展方向。

环路负反馈技术的发明，在数字音源出现之前的模拟信号源(磁带、唱片等)时代，对改善放大器性能起到了非常重要的作用(也和那时的器件水平和科技水平有关)。但随着数字音源(CD、DVD、SACD等)的出现，虽然指标越来越高，人们却发现，并没有希望的那样动听。究其原因，并不是数字音源不好，问题还在晶体管放大器本身，为了降低非线性失真，施加了深度环路负反馈，引发严重的瞬态互调失真，这种失真为硬失真，对听感影响最大。而电子管放大器这种失真为软失真，加之电子管放大器偶次谐波(失真)有“美化”声音的作用，几乎绝迹的电子管放大器又焕发了“生机”，从技术的角度讲这是倒退。晶体管放大器要完全取消环路负反馈，非线性失真是挡在前面的拦路虎。有源放大器件发展至今，还没有出现线性器件，要消除放大器的非线性失真，必须从电路设计上入手。一是使传输(放大)电信号与有源放大器件的参数无关，这是最彻底、最有效的方法；二是对有源放大器件的非线性进行补偿，可分为异性补偿和同性补偿，广泛使用的电流镜电路就是同性补偿的典型代表，现有的电流信号传输电路，就是以双极晶体三极管电流镜电路为基础构成的。补偿的方法要依赖晶体管参数的精确配对来保证性能指标，一对性能优异的电流镜电路，需4-5对晶体管构成，并至少要对V_BE、β两项参数配对，增加了制造成本，不利于批量生产。再者，配对总有误差，这也是许多放大电路使用了电流镜电路还要施加环路负反馈的原因。负反馈技术能改善失真，却不能消除失真，实现零失真放大的目标不能寄希望于负反馈技术，完全取消环路负反馈的可调增益零失真放大器，才是现代晶体管模拟放大器的终极目标。

发明内容

为了消除电信号放大器的非线性失真，构建无环路负反馈可调增益零失真放大器的目标，本发明提供一种实现电流信号线性传输的电路。该电路实施电流信号的传输与电路中元器件的参数无关，从而可克服有源放大器件的非线性，实现电流信号的零失真传输。当输入级场效应管配对良好，在电压信号与电流信号输入端串一个电阻，还可将电压信号转换成电流信号，实现线性V/I变换。将输出电流通过一个电位器(接成可变电阻形式)进行I/V变换，即可调节电路增益。

本发明消除非线性失真所采用的技术方案是：利用低输入阻抗的共栅极互补推挽电路接收电流信号，经过各自的恒流源负载，输出至第二级共栅极互补推挽电路合成输出，电路由四个场效应管和两个恒流源及工作电流、电压设定用偏置电源、电阻组成。其电路连接关系：Q₁、Q₂的源极分别接R_N、R_P的一端，R_N、R_P的另一端相连接输入端(1)，Q₁、Q₂的栅极分别接V_G-的负端和V_G+的正端，V_G-的正端和V_G+的负端相连接地(4)，Q₁的漏极与Q₃的源极相连接恒流源I_S+输出端(3)，Q₂的漏极与Q₄的源极相连接恒流源I_S-输出端(2)，Q₃、Q₄的栅极分别接V_O+负端和V_o-正端，Q₃、Q₄的漏极相连接输出端(6)，I_s+输入端与V_o+正端相连接正电源(5)，I_s-输入端与V_o-负端相连接负电源(7)。