纯电流反馈(CFB)合并式功放。(2010参赛作品)

kfzxn1986 · 发表于 2010-12-11 23:20

先说下为什么要做纯电流模的功放。大学时在学校图书馆里看到的一本很老的，叫做（晶体管收音机中的新技术）的书对我影响很大。那里边比较详细的论述了各类常见功放结构的问题。也提到了导制晶体管功放声音不好的，比较新发现的问题（相对书而言）－瞬态互调失真。常见电路都有这个问题。问题是这样产生的（我自己的理解，不一定很准确，大概）。
  为了获得相对低的失真。晶体管功放通常会将开环增益做的很高，通过引入深度负反馈来压缩失真。但这样会导制别的问题－放大器通常有三级组成，信号通过每级时都会产生一定相移。这样闭环后将会导制电路工作不稳定，容易振荡。所以为了使电路能够稳定工作，都要在环内引入相位补偿。相位补偿有两位。超前法和滞后法。无论哪种补偿方法其目的都是破坏电路震荡的相位条件。这样导制的问题是信号中存在大幅度跳变信号的时候，由于补偿电容的存在。电路将瞬间开环。而一般晶体管线路的工作电流都受静态工作点的限制，过载能力很差。这样的后果就是导制输入级的严重过载，从而产生很难测到的瞬态失真。
  所以不少人都很反对大环路深度反馈，这是有道理的。但我感觉通过减小反馈深度的方法来减小瞬态失真不可取。因为负反馈的优点也是很明显的，可以明显减小失真。所以去掉相位补偿电容才是最好的方法。要想去掉这个补偿电容。只有采用高频线路结构使各级的相移最小。使电路成为单极点系统。同时加大各级，特别是输入级的静态电流。使电路中各种电容的影响最小。
  这都是我的粗浅认识欢迎大家讨论。以上些这可以看（晶体管收音机中的新技术）和（电子线路－线性部分）这两本书，里边论述的很详细。如果感兴趣的话可以联系我。我这有电子版的。
  我呢接触实际的，比较高级的音响设备比较少。所以只能对这些技术上的参数瞎研究了，基于以上我的认识，我决定将电流模结构放大器进行到底。
字太长了。先上张后级图。
后级.jpg

基本上就一个标准的CFB电路。这里有三点不太常规。1，采用同相输入端接地，反相端输入的结构。目的为了减小后级的输入阻抗，提高抗干扰能力，这是实验的结论。再一个就是前后级联接线上电压摆幅几乎为0.有利于提高系统频响。2，反相输入端采用两对管并联输出的结构。目的是为了减小反相输入端的阻抗。提高频率上限。3，输出级没有用大功率管，而是中功率管C5171/A1930的对管。为了达到最大200W的输出功率，用了7对并联的结构。这么做是为了不让输出成为系统频响的瓶颈，还有就是中功率管的B值比较高，可以提高开环增益，减小闭环失真。
下面是仿真的一些结果：
后级频响.jpg

频响为72MHz左右，0dB（258MHz）处相位裕量41度。由于引入直流中点伺服的原因，在0.07Hz处有一个峰。在1Hz处回到正常。

后级失真.jpg

8欧，50W时，失真有点高。
这样的电路我实际做个一个类似的，算是此图的上一版本。相位补偿电容去掉后很稳定。所以基本目的达到了。但由于没有设备，只能靠仿真有个大概的了解。

为了更加纯粹些。前级也要用一款电流模的运放。因为后级输入阻抗很低的原因，所以要求前级芯片有比较强的驱动能力。所以最终决定采用TPA6120。
前级.jpg

基本用法，没什么特别的地方。

音量控制.jpg

音量控制是T型网络，主要是因为用单片机好控制些。

后级电源.jpg

还有一个比较特别的地方是，两个通道的后级用的是独立的线性稳压电源,LM317/337扩流的型式。原因是CFB的电源抑制能力一般不是很好。所以采用了稳压电源.

为了安全还有使用方便，还加了比如：输出直流电压检测，输出过流保护。过热保护。温控风扇。自学习红外接收。电源软启动等一些辅助电路。
这次因为实际已经是第二版了。所以还拉了几个有兴趣的朋友一起做。所以要正式点了。上次还都是自己热转印的板。这次开板，定散热器。
等电路板回来后，再接着更新。
待续！

qq462727025 · 发表于 2010-12-12 00:43

顶一下

kfzxn1986 · 发表于 2010-12-12 09:46

自己顶一个。欢迎讨论啊。

shjkl · 发表于 2010-12-12 10:16

电流模与一般的电流反馈有什么区别？

kfzxn1986 · 发表于 2010-12-12 10:24

4# shjkl

说是电流模电路的信号以电流分析，是建立在跨导线性电路基础上的。不是一般所说的电压型运放构成的反馈信号是电流的结构。我简单点理解就是电路中各级联接处均为低阻结点，以传输电流的大小来表示信号。这样可以有效避免杂散电容的影响。之所以也叫电流反馈，是因为这种电路反向输入端是低阻结点。所以反馈信号是以电流为参考的值。

丹麦王子 · 发表于 2010-12-12 10:35

lm317 out-adj之间的电阻一般选择100-200之间比较好吧、、、、、、、、、

200R的话 adj-gnd那个大概选择6k

iminta · 发表于 2010-12-12 15:45

我对电流模电路唯一不大看好的原因,仅仅就是认为那些电流镜像的管子偏置参数上有点跟厂家的DATASHEET不大靠谱而已.一般如你电路图中的那些镜像管子BC之间电压好像不在厂家的典型特性图示里.当然啊.的确是有些管子是专门用于分立元件的电流镜像用.我始终认为放大器的信号通路里面使用电流镜像的话好像有违的放大器的设计初衷吧.首先,电流镜像没有很好的线性放大作用,其次,电流镜像本身就是具有延迟和不算是很镜像的特性,最终的低失真还是靠深度负反馈提供的.
我觉得石机的设计,要不采用挑选元件的简单电路. 要不正如厂机那样用一些线性较好的高速高增益放大级,接上高速射随输出后来个闭环就完.

iminta · 发表于 2010-12-12 15:57

要赢比赛很单的嘛,去买一台把厂机打得满地找牙的厂机,然后用高档板材,配对管,顶级电容.进口巨牛.DIY一台自家限量版.我还在找呢台神一样的厂机了.打算花万把块钱认真的玩一玩音响.还要向同好多多学习呵.

kfzxn1986 · 发表于 2010-12-12 17:00

6# 丹麦王子

ADJ电流不大，带载后工作也是稳定的。所以没用那么小。如果按你说的参数，那就不能用1/4的电阻了。

kfzxn1986 · 发表于 2010-12-12 17:05

7# iminta

电流镜对管的特性一致性确实很重要。理论上如果参数一置的话，电流镜是完全线性的。即便是不一致它的线性度也要好于没有引入反馈的共基电路。
也不是单为了比赛，这次只是碰上了。所以想参加。做这机器的目的还是实践一下我的认识。自己玩的性质更大些。

皋城瑶珄 · 发表于 2010-12-27 19:12

仿真高手的帖子肯定精髓

weizinou · 发表于 2011-1-4 09:18

这就完了？继续啊

fszhc · 发表于 2011-1-5 21:40

等待下文吖，楼主别·····

kfzxn1986 · 发表于 2011-1-6 10:53

实在不好意思.这次做的机器比较多.周期长了点.不过马上就做好了.到时我开一新贴.

小虎 · 发表于 2011-1-6 18:30

1# kfzxn1986

取消补偿电容而不自激也不吵人的机才是真正的好机，实际上能做到的个人和厂家并不多，我也是对补偿电容深恶痛绝，看到了就当见到垃圾，再响的牌子都滚一边去。

mzsrz · 发表于 2011-1-6 19:50

电流反馈最大的问题是难于发挥喇叭性能，因为现今喇叭都是按电压源设计，而且频带内阻抗变化大，而电流反馈设计时就需要固定输出阻抗，这本身就是一个矛盾。再加上由于电流反馈输出阻抗高，想有很好的阻尼控制很难。

kfzxn1986 · 发表于 2011-1-6 20:53

15# 小虎

这个在做以前我也很担心。但单从现在的调试结果看，后级工作是挺稳定的。到时我发一些测试波形图，供大家参考。

kfzxn1986 · 发表于 2011-1-6 20:54

16# mzsrz

兄弟你会意错了。是电流模电路。不是传统上电压模构成的电流反馈放大器。这种电路结构现在好像用的也挺多的吧。

zhangbodsp · 发表于 2011-1-6 20:56

支持一下把，讲解不错。

皋城瑶珄 · 发表于 2011-1-7 22:21

呵呵，楼主兄弟这个主图和我交给你帮助仿真的电路结构差不多呀

晕，我不知道这么评价楼主了，幸好还有几个新开发的电路没有交给你仿真

http://bbs.hifidiy.net/viewthrea ... p;extra=&page=5 99楼已经特此声明过了

http://bbs.hifidiy.net/viewthrea ... &extra=page%3D1 11楼已经特此声明过了

至少你说拉了几个朋友里面没有我，事前也没有和我说

此后不欠你人情帮助我仿真，其他我不说了楼主心里明白

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