从电路结构分析，再探1969好声原因

牛哥

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牛哥您好！K176是低开启电压跨导也较低的管子，用于这种形式的电路做输出管，如果是做甲类输出 ...
xlf0602 发表于 2012-3-29 19:12

谢谢，很好的建议，顺便把我对于电路的理解聊一下。
分析1969为什么不能工作在甲乙类，我有点想法不太成熟，先说出来也无妨，欢迎大伙拍砖。现在是现象摆在面前了那就是：MOS容易，BJT难。原因分析一下有多种，归根结底，我认为还是如何取得上下两臂的交流增益接近的问题：
1、“xlf0602 ”同学说的管子的开启特性和夸导，是一个因素，因为这样的管子，只需要推动级做很小的输出电压变化，就能达到满功率输出。
2、输出两臂的交流增益问题：1969的推动级，从下臂来看交流增益是够用了，因为输出管很明显的是工作在共射组态，本身具有电压和电流增益，如果上臂看成是射极输出，那么就只有电流增益，而没有电压增益了，如果推动管在C级的输出电压具有和下臂的输出管有相同的电压增益，就能实现推挽，适当的调整电流是可以工作在甲乙类的。但是问题复杂化了，从下臂看交流增益和负载电阻是有关的，而从上臂看输出的增益和负载大小无关。1969在这么少的原件，工作电压又不是太高的情况下，要真的实现甲乙类推挽其实难度真的很大。
3、因为MOS和BJT的驱动方式不同，BJT属于电流驱动，要从推动管吸取相当大量的电流，这实际上是干扰了我们的常规分析方法。如果是使用MOS做输出级，理论上就可以认为是只需要驱动电压，不需要驱动电流。这将会使得问题简单化，只通过调整几个电阻（甚至可以使用大阻值电阻，这在使用BJT的电路中应该是不可能的），应该就可以满足交流增益的问题，那也就可以使电路工作在甲乙类了。
4、原电路中，使用了自举电容，我的看法是提高了上臂的增益，并且使得上臂的交流增益受到下臂的制约，这样就减小了因为负载电阻变化而引起的两臂增益不平衡的问题。这个结论在另外的帖子里分析其他电路时候得到的，有朋友把上臂和下臂采用单独驱动的方式，使得分析问题简单化。
其他的继续想，先去吃饭~~~~~

xlf0602

输出管优先选高跨导管好理解，为什么说在这个电路里要用高开启电压的管子呢？一般音频电路用管开启电压高不是缺点吗？我们结合牛哥的电路来分析一下为什么所谓的C-E分割倒相推挽放大器输出管要用高开启电压管（前提是甲乙类放大器且使用了自举），见下图：

我们只需要分析一下上输出管M2的Vgs最高能达到多少就能把问题搞明白了。不用说R12上的压降与R8上的压降是相等的，所以C4上的电压等于二倍静态时M2的Vgs。当流过R12的电流为零时M2的Vgs达到最高，为静态是的二倍，也就是说M2的Vgs在动态时最多能比静态时升高一倍而已。假如我们用2SK176做输出管，若静态时Vgs为1V，那么动态时最大Vgs为2V。查2SK176参数可知，当Vgs为2V时，ID仅仅约为1A，显然此时的最大输出功率是十分有限的。当用IRFP140做输出管时，若静态时Vgs为3.5V，那么动态时最大Vgs为7V。查IRFP140参数可知，当Vgs为7V时，ID可达数十A以上！完全可以满足我们大多数的应用要求。

牛哥

输出管优先选高跨导管好理解，为什么说在这个电路里要用高开启电压的管子呢？一般音频电路用管开启电压高不 ...
xlf0602 发表于 2012-3-29 21:31

分析的很有道理，和我理解的应该是没大出入。可别让我用前几天买废铝的时候，老板奉送的一对这个模块啊 ，这可是高开启电压的（标称是7V多吧），高夸导（基本就是开关了）。。。开玩笑的。

xlf0602

回复 343# 牛哥
哇，这个东西干嘛用的？电焊机里面的？

牛哥

回复  牛哥
哇，这个东西干嘛用的？电焊机里面的？
xlf0602 发表于 2012-3-29 21:51

我去废品站，拆个散热器，上面就带了一对这个IGBT模块，和一个3相整流桥，原机是一个离线的不间断电源，估计使用电瓶组应该是直流电压很高的，功率好像是10KW的或者更大。
散热器5斤多重，老板要了我35元，奉送上面两个IGBT模块，还不算黑。，不过这东西还真不好用在音响的线性放大电路上。

dai861223

回复 337# xlf0602


    xlf0602兄好，认真看了你们的每个回复，想从中得到提高与启发，关于您对于上管是射随器的意见，我有点不同看法。射随器就是的交流等效电路是共集电极的，从quantum兄画的等效电路来看（个人认为他没有画错），上管应该是共射级的，愚见，望指教。

牛哥

输出管优先选高跨导管好理解，为什么说在这个电路里要用高开启电压的管子呢？一般音频电路用管开启电压高不 ...
xlf0602 发表于 2012-3-29 21:31

“xlf0602”同学关于“输出管优先选高跨导管，要用高开启电压的管子”是可以使电路工作在甲乙类的。但是如果我因为手头的现有元件的限制，不得不使用“低跨导管，低电压”的管子，这似乎看来是矛盾了。其实并不矛盾，只要解决了上下两臂的增益问题，用什么特性的原件，应该是都可以的，原因在前面说过了，贴过来在这里。
“2、输出两臂的交流增益问题：1969的推动级，从下臂来看交流增益是够用了，因为输出管很明显的是工作在共射组态，本身具有电压和电流增益，如果上臂看成是射极输出，那么就只有电流增益，而没有电压增益了，如果推动管在C级的输出电压具有和下臂的输出管有相同的电压增益，就能实现推挽，适当的调整电流是可以工作在甲乙类的。但是问题复杂化了，从下臂看交流增益和负载电阻是有关的，而从上臂看输出的增益和负载大小无关。1969在这么少的原件，工作电压又不是太高的情况下，要真的实现甲乙类推挽其实难度真的很大。
”
原版的1969原理图，在1楼，为了讨论方便方便，贴过来：

这是我的一个模拟结果，特意使用了低跨导，低开启电压的MOS，因为只是要选择管子的跨导和开启电压特性，至于电压，电流，功耗是否能满足要求先不考虑，因为模拟软件的库文件没有完全符合条件的管子，好在并不影响模拟效果。

低跨导-低开启-1

下图是输入、输出信号的比较。

低跨导-低开启-2

还有这个图：



贴出来4个图，我们对比一下第二个三极管集电极（漏极）电阻，发射极（源极）电阻的比值，就会发现差别很大，目的都是为了使输出管上下两臂具有相同的增益。

xlf0602

回复 347# 牛哥
牛哥，您的图完全看不清哦。
保存电路图最好用png格式图片，用gif也行。另外，为了尽量减小图片文件的大小，电路图的背景请务必为纯白色。

xlf0602

回复 346# dai861223
dai861223兄好！首先要要明确一点，那就是我认为quantum兄画的等效电路绝对是正确的，他的分析也绝对OK。我只是说从不同的角度去分析，会得出不同的上管组态。

具体分析请见358楼。

quantum

这个问题有点让我纠结的是即使仍把上管看成射极跟随器去分析似乎也没错，只是不能很方便地分析出上下管的工作状态是比较对称的，不是一个好方法吧。
对了，我不在意您的“职业病”。
xlf0602 发表于 2012-3-29 15:18

嗯~~~
这怎麽说好呢?

电晶体共基极丶共集极丶共射极组态的定义与特性有明确的定义,
对JLH1969的电路做将耦合电容当成开路的直流电路分析时,
上输出管当然是低输出阻抗的共集极组态,
下输出管当然是高输出阻抗的共射极组态,
低输出阻抗的输出和高输出阻抗的输出无法「对称」,
所以调JLH1969的直流偏压与静态电流时可发现,
中点电压主要由上输出管决定,
静态电流主要由下输出管决定.

但在做将耦合电容当成短路的交流电路分析时,
由於自举电容将驱动上输出管的讯号的参考电位点移到上输出管的射极,
依照电晶体共基极丶共集极丶共射极组态的定义,
上输出管转变成高输出阻抗的共射极组态是很明确的.

如果坚决依照直流电路分析认定上输出管为低输出阻抗的共集极组态,或「射极跟随器」.
则难以解释上输出管的交流输出呈现高输出阻抗的实际现象,
甚至会有认为自举电容可有可无的误解,
我想有人会企图以自举电路的「正反馈」来解释上输出管的交流输出呈现高输出阻抗的实际现象,
但在做电路运算时,
却无法脱离自举电容将驱动上输出管的讯号的参考电位点移到上输出管的射极的计算方法,
这是「倒果为因」的做法.

牛哥

回复  牛哥
牛哥，您的图完全看不清哦。
保存电路图最好用png格式图片，用gif也行。另外，为了尽量减小图 ...
xlf0602 发表于 2012-3-30 10:49

我用这个模拟软件不熟练啊，不知道怎么去设置。昨天在家里模拟的结果，现在在单位。我尝试一下修改帖子，把隔壁的图片下载再传一次，应该能看清楚了。
那个图片主要是说明用了“低跨导，低开启电压”的MOS，1969这个架构的电路，也实现了乙类（甲乙类）推挽。

quantum

咱最喜欢玩「拿仿真来YY」的游戏.

牛哥

再上一个347楼的最后一图，所有MOS改用了“低跨导、低开启电压”管子的模拟截图，看看两管的动态电流，不再要输出波形了，这个应该清楚一些。

quantum

保存电路图最好用png格式图片，用gif也行。另外，为了尽量减小图片文件的大小，电路图的背景请务必为纯白色。
xlf0602 发表于 2012-3-30 10:49

谨遵指示,将背景改成白色.

doraemon2112

哪位大师能分别大致画出失真0.1时候的4Ω和8Ω负载下的输出功率与供电电压的关系曲线?
刚刚看到坛里一新帖里说19v开关电源供电大约3w。

牛哥

哪位大师能分别大致画出失真0.1时候的4Ω和8Ω负载下的输出功率与供电电压的关系曲线?
刚刚看到坛里一新帖里 ...
doraemon2112 发表于 2012-3-30 17:00

要找这个吧？
http://bbs.hifidiy.net/viewthrea ... &highlight=1969

ch639827608

回复 352# quantum

这个失真就很低了，找到1969 的Sweet Spot 了啊。

xlf0602

嗯~~~
这怎麽说好呢?

电晶体共基极丶共集极丶共射极组态的定义与特性有明确的定义,
对JLH1969的电路做将耦合电容当成开路的直流电路分析时,
上输出管当然是低输出阻抗的共集极组态,
下输出管当然是高输出阻抗的共射极组态,
低输出阻抗的输出和高输出阻抗的输出无法「对称」,
所以调JLH1969的直流偏压与静态电流时可发现,
中点电压主要由上输出管决定,
静态电流主要由下输出管决定.

但在做将耦合电容当成短路的交流电路分析时,
由於自举电容将驱动上输出管的讯号的参考电位点移到上输出管的射极,
依照电晶体共基极丶共集极丶共射极组态的定义,
上输出管转变成高输出阻抗的共射极组态是很明确的.

如果坚决依照直流电路分析认定上输出管为低输出阻抗的共集极组态,或「射极跟随器」.
则难以解释上输出管的交流输出呈现高输出阻抗的实际现象,
甚至会有认为自举电容可有可无的误解,
我想有人会企图以自举电路的「正反馈」来解释上输出管的交流输出呈现高输出阻抗的实际现象,
但在做电路运算时,
却无法脱离自举电容将驱动上输出管的讯号的参考电位点移到上输出管的射极的计算方法,
这是「倒果为因」的做法.
quantum 发表于 2012-3-30 11:14

如果我们把RC自举电路等效为一恒流源，那么1969上输出管的组态时就可用下图一来分析，很明显，说图一中Q2是共集组态应该不会有争议。事实上原版1969线路中的RC自举电路完全可用恒流源替代，替代后无论是工作原理还是性能都不会有明显的改变。


我们再来看图二：与图一相比，图二中仅仅是在Q4的BE极间多并了一只电阻R，但要是画出交流等效回路图的话，与您在297楼画出的1969交流回路图的情形是完全相同的。是不是图二中的Q4就只能看成是共射组态呢？我以为未必。图二中的Q4究竟是看成共集还是共射呢还得看驱动Q4的信号源是“谁”。
如果我们认为Q3集电极对地之间的交流信号是驱动Q4的信号源，那么可以把图二改画成图三。我个人很坚定的认为图三中的Q4是共集组态 。与图一相比只不过是在构成射极跟随器的管子的BE极之间并了一只“分流电阻”R。
如果我们认为电阻R二端的交流信号是驱动Q4的信号源，那么可以把图二改画成图四。此时我同样坚定的认为图四中的Q4是共射组态。

还可以看看图五：


Q2、Q3的BE极之间分别并了电阻R1、R2，如果非要把这个图按图二改画成图四那样说Q2、Q3也是共射组态，我想大多数情况下是很不妥的。

从上面所举的例子可以看出，即使是相同的线路，从不同的角度去分析，确实可以得出线路中管子不同的工作组态。但以怎样的工作组态去分析才是恰当的，则应当依具体情况来确定，没有绝对的标准。

至于您说的“如果坚决依照直流电路分析认定上输出管为低输出阻抗的共集极组态,或「射极跟随器」.则难以解释上输出管的交流输出呈现高输出阻抗的实际现象”这个问题，我认为只要我们不受习惯性思维的影响，这个问题不是问题：假设用一只β=100的管子做共集放大，若驱动它的信号源的输出阻抗是1MΩ，那么可以粗略估算出这个共集电路此时的输出阻抗为10KΩ。这个输出阻抗也够高的了。

xlf0602

谨遵指示,将背景改成白色.
quantum 发表于 2012-3-30 12:04

忘了说了，纯黑色的背景也是不会撑大图片文件的。
我说的尽量不要因为背景色撑大图片文件，可不只是想给论坛节省空间，而是这样我们可以发更大像数尺寸的清晰图片。

mzsrz

回复  quantum

这个失真就很低了，找到1969 的Sweet Spot 了啊。
ch639827608 发表于 2012-3-30 17:49

那不是真实的数据。可能他没设置正确。