差动输入级（恒流源、Ube倍增电路）音频功率放大器
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书时，为大家设计的第五个中功率音频功放电路。通过实验制作、电路调试、交直流参数测试、计算，理解、分析与体验功放电路的工作原理、调试方法以及故障排查。
图1
R1是输入电阻，与C1组成低通滤波电路，滤除信号源或电路板引入的杂散高频干扰。R2为C2提供放电通路，在系统断电后放掉C2残存的电荷。R5与C3 、C4组成去耦电路，消除输出级电流波动引起的电压纹波对输入级的影响。C3（瓷片电容）滤除高频，C4（电解电容）滤除低频（R7阻值较小，正常工作时压降忽略不计）。
R6、R8、VS1与VT3组成恒流源，给差动管提供恒定的静态电流——既是电源电压有较大范围的变动，该电流也基本保持不变。VS1击穿导通，压降约3.6V，R8控制稳压二极管击穿电流（大约7.5mA），使其工作于反向特性曲线陡降区，同时又能满足其安全工作要求。由于VT3发射结压降为0.6V，则R6的压降约3V，因此流过R6的电流约1mA。该电流也是VT3的发射极电流IE3，又IE3≈IC3，IC3又被VT1、VT2分流为IC1、IC2，则IC3≈IC1+IC2。
IR9≈IC4≈IC5
VT4、VT5电路结构对称，IC4≈IC5，犹如镜子内外的物像完全一样，这就是镜像恒流源名称的由来！
VR1、R0与VT0构成UBE倍增电路，调节VR1可使静态时U AB= 3*UBE，抵消VT7、VT8与VT9发射结死去压降，其电流调节能力、温度补偿性均优于两只开关二极管（1N4148）与可调电阻的组合运用。
电阻R3、R4组成分压电路产生Vcc/2电压，加到VT1基极，建立静态偏置电压（直流Vcc/2）。若把VT1、VT2组成的差动放大电路等效成集成运放，则VT1、VT2的基极分别相当于集成运放的同相端和反相端，则电路的交流等效模型相当于同相比例放大器，于是，系统的分析就变得简单了。
一、静态参数
1．静态电压
设电源为+20V，调节VR1时测量R16（或R17）压降（采用数字万用表200mV挡），使其约为5-10mV。根据欧姆定律可知，这时功率管VT9、VT10集电极静态电流约为20-40mA。这时，所有三极管发射结电压都约为0.6V左右，各个三极管都工作在放大状态。
实测电位，计算有关参数：
注：由于笔者手中暂无3.6V稳压管，因此 VS1用3V稳压管代换，此时R6用2.2kΩ；另外，笔者手中没有D880，用TIP41代替。
1． VT1的静态电流
稳压二极管VS1与电阻R8组成简单的稳压电路，则VT3的基极电位比电源低稳压二极管VS1的反向压降，则VT3、R6与VS1构成恒流源，为差动放大级VT1、VT2提供恒定的静态电流，提高对共模噪声的抑制比，同时削弱电源电压波动对差动输入级的影响。
IE3=（3.6-UEB3）/R6=（3.6-0.6V）V /3KΩ=1mA
式中，3.6V是稳压二极管VS1的稳压值（注：笔者手中没有3.6V稳压二极管，因此用3.1V稳压二极管代替，把R6改为2.4K。IE3也约为1mA）。
一般来说，希望差动管VT1、VT2均分IC3，即IC1≈IC2=0.5mA。如此，电阻R7的压降为
UC1= IC1*R7=0.5mA×1kΩ=1V
2．镜像恒流源
晶体管VT4、VT5组成镜像恒流源，因此IC4≈IC5≈IR9。若电源电压Vcc=20V，则IR9约为
IR9=（Vcc-UEB4）/R9=（20-0.6 ）V /3KΩ=1.94mA
IC5≈IC6≈IR13
于是，VT6的基极电压UB6（也即VT1集电极电压UC1）就可以表示为
UB6= UBE6 + UR13= UBE6 + I R13*R13=0.6V+1.94mA×200Ω=0.988V
——这个数据非常接近第1项中的分析计算！
但是，实际测量VT6发射极电压为UE6 =653mV，则流过R13（笔者实际用220Ω）的电流为
I R13 =653mV /R13=653mV /220Ω=2.89mA
该值远大于I R9（=1.94mA）!这就是说，虽然IC5≈IR9，但IC4≠IC5，镜像电流源的“不镜像”（注：笔者做的另一块电路板IC4≈IC5）。为什么会出现这个状况呢？原因在于，分立的单体晶体管不是由同一晶片制成的，它们的U BE、β很难做到一致，因此，分立晶体管组成的镜像电流源的电流未必相等也在情理中。而集成电路内部的晶体管集成在同一硅片上，可以通过相同的激光刻画工艺技术，使得镜像电流源对管或差动对管大致一样的U BE、β，保证镜像电流源的电流相等。
二、交流测试
1. 1kHz空载、负载
橙色——输入；蓝色——输出（下同）。
图4
2.10kHz空载、负载
图5
图6
3.随机波形（负载8Ω喇叭）
图8
(未完待续)
图1
R1是输入电阻，与C1组成低通滤波电路，滤除信号源或电路板引入的杂散高频干扰。R2为C2提供放电通路，在系统断电后放掉C2残存的电荷。R5与C3 、C4组成去耦电路，消除输出级电流波动引起的电压纹波对输入级的影响。C3（瓷片电容）滤除高频，C4（电解电容）滤除低频（R7阻值较小，正常工作时压降忽略不计）。
R6、R8、VS1与VT3组成恒流源，给差动管提供恒定的静态电流——既是电源电压有较大范围的变动，该电流也基本保持不变。VS1击穿导通，压降约3.6V，R8控制稳压二极管击穿电流（大约7.5mA），使其工作于反向特性曲线陡降区，同时又能满足其安全工作要求。由于VT3发射结压降为0.6V，则R6的压降约3V，因此流过R6的电流约1mA。该电流也是VT3的发射极电流IE3，又IE3≈IC3，IC3又被VT1、VT2分流为IC1、IC2，则IC3≈IC1+IC2。
IR9≈IC4≈IC5
VT4、VT5电路结构对称，IC4≈IC5，犹如镜子内外的物像完全一样，这就是镜像恒流源名称的由来！
VR1、R0与VT0构成UBE倍增电路，调节VR1可使静态时U AB= 3*UBE，抵消VT7、VT8与VT9发射结死去压降，其电流调节能力、温度补偿性均优于两只开关二极管（1N4148）与可调电阻的组合运用。
电阻R3、R4组成分压电路产生Vcc/2电压，加到VT1基极，建立静态偏置电压（直流Vcc/2）。若把VT1、VT2组成的差动放大电路等效成集成运放，则VT1、VT2的基极分别相当于集成运放的同相端和反相端，则电路的交流等效模型相当于同相比例放大器，于是，系统的分析就变得简单了。
一、静态参数
1．静态电压
设电源为+20V，调节VR1时测量R16（或R17）压降（采用数字万用表200mV挡），使其约为5-10mV。根据欧姆定律可知，这时功率管VT9、VT10集电极静态电流约为20-40mA。这时，所有三极管发射结电压都约为0.6V左右，各个三极管都工作在放大状态。
实测电位，计算有关参数：
| 晶体管 |
基极 |
集电极 |
发射极 |
发射结压降 |
说明 |
| VT1 |
9.96V |
1.295V |
10.6V |
Ueb1=Ve1-Vb1=0.64V |
差动对管 |
| VT2 |
10.02V |
0 |
Ueb2=Ve2-Vb2=0.58V |
||
| VT3 |
16.85V |
10.6V（=Ve1） |
17.46V |
Ueb3=
Ve3-Vb3=0.61V |
恒流源 （实际参数R6=2.4K VS1=3.1V） |
| VT4 |
19.39V |
20V |
Ueb4=
Ve4-Vb4=0.61V |
镜像恒流源 |
|
| VT5 |
19.39V |
11.16V |
Ueb5=
Ve5-Vb5=0.61V |
||
| VT6 |
1.272V（=Vc1） |
9.36V |
653mV |
Ube6=Vb6-Ve6= 619mV |
激励管 |
| VT7 |
- |
- |
- |
619mV（直接测量） |
复合管NPN |
| VT8 |
- |
- |
- |
622mV（直接测量） |
复合管PNP |
| VT9 |
607mV（直接测量） |
功放管 |
|||
| VT10 |
598mV（直接测量） |
||||
| VT0 |
UAB=1.829V（实际测量时，VT0的基极不能用万用表碰触，否则整机电流很大） |
UBE倍增管 |
|||
1． VT1的静态电流
稳压二极管VS1与电阻R8组成简单的稳压电路，则VT3的基极电位比电源低稳压二极管VS1的反向压降，则VT3、R6与VS1构成恒流源，为差动放大级VT1、VT2提供恒定的静态电流，提高对共模噪声的抑制比，同时削弱电源电压波动对差动输入级的影响。
IE3=（3.6-UEB3）/R6=（3.6-0.6V）V /3KΩ=1mA
式中，3.6V是稳压二极管VS1的稳压值（注：笔者手中没有3.6V稳压二极管，因此用3.1V稳压二极管代替，把R6改为2.4K。IE3也约为1mA）。
一般来说，希望差动管VT1、VT2均分IC3，即IC1≈IC2=0.5mA。如此，电阻R7的压降为
UC1= IC1*R7=0.5mA×1kΩ=1V
2．镜像恒流源
晶体管VT4、VT5组成镜像恒流源，因此IC4≈IC5≈IR9。若电源电压Vcc=20V，则IR9约为
IR9=（Vcc-UEB4）/R9=（20-0.6 ）V /3KΩ=1.94mA
IC5≈IC6≈IR13
于是，VT6的基极电压UB6（也即VT1集电极电压UC1）就可以表示为
UB6= UBE6 + UR13= UBE6 + I R13*R13=0.6V+1.94mA×200Ω=0.988V
——这个数据非常接近第1项中的分析计算！
但是，实际测量VT6发射极电压为UE6 =653mV，则流过R13（笔者实际用220Ω）的电流为
I R13 =653mV /R13=653mV /220Ω=2.89mA
该值远大于I R9（=1.94mA）!这就是说，虽然IC5≈IR9，但IC4≠IC5，镜像电流源的“不镜像”（注：笔者做的另一块电路板IC4≈IC5）。为什么会出现这个状况呢？原因在于，分立的单体晶体管不是由同一晶片制成的，它们的U BE、β很难做到一致，因此，分立晶体管组成的镜像电流源的电流未必相等也在情理中。而集成电路内部的晶体管集成在同一硅片上，可以通过相同的激光刻画工艺技术，使得镜像电流源对管或差动对管大致一样的U BE、β，保证镜像电流源的电流相等。
二、交流测试
1. 1kHz空载、负载
橙色——输入；蓝色——输出（下同）。
图4
2.10kHz空载、负载
图5
图6
3.随机波形（负载8Ω喇叭）
图8
(未完待续)