误差提取匹配负反馈可调的音频功率放大电路及预失真抵消音频功率放大电路的制作方法

本发明涉及误差提取匹配负反馈可调的放大电路，尤其涉及一种误差提取匹配负反馈可调的音频功率放大电路及预失真抵消音频功率放大电路。

背景技术：

1、现有音频功率放大电路中为减小总谐波失真（total harmonic distortion，thd），通常采用深度放负反馈，降低音频功率放大电路的输出失真和噪声，达到减小thd的目的。此时音频功率放大电路的增益大约为30db左右，并且，在低负反馈时，由于负反馈能够有效抵消失真信号有限，因此，thd变差，噪声变差，失真变差。或者，通过前馈误差校正的方法，经音频功率放大电路的输出信号与输入信号相减，提取音频功率放大电路输出信号中的失真信号，经失真功率放大后与音频功率放大电路的输出信号中的失真信号抵消，此方案需要大功率的失真功率放大电路，功耗加大，且不可能避免的会产生新的失真。或者，通过提取音频功率放大电路的输出信号中的失真信号，与输入信号相加，形成输入注入式误差前馈，此时会导致音频功率放大电路产生振荡，或通过有源误差反馈。或者，通过失真伺服系统，在音频功率放大电路中增加一个有源电路级加上正常的负反馈，或超级前馈电路，在超级前馈中由于没有采用误差提取减法电路提取音频功率放大电路的失真信号，只是在音频功率放大电路的功率输出级电路中，增加的一个小功率辅助前馈放大电路的输出，通过与功率输出级的lc结构的输出合路实现输出的电路中的前馈抵消，而不是整个音频功率放大电路的前馈抵消。其中，仍然为负反馈电路；或者，线性传送偏置输出放大器电路，通过输出级的2个输出级器件对，其中一组相对于另一组是由比例缩小版本的信号来驱动的，扩展交叉区域显示更小抖动，产生低次谐波。

2、因此，音频功率放大电路在设置一定增益的条件下，能否通过低负反馈，实现高增益，实现失真减小，噪声降低，同时音频功率放大电路具有稳定的工作状态，是一个值得深入研究的课题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种误差提取匹配负反馈可调的音频功率放大电路及预失真抵消音频功率放大电路，以实现在确定的主路功率放大电路增益基础上，实现主路功率放大电路输出的主路功率信号中的主路失真信号匹配可调的减小，以及输入音频信号信噪比的保持或提高。

2、根据本发明的一方面，提供了一种误差提取匹配负反馈可调的音频功率放大电路，音频信号通过音频分路电路的主路信号输出端输出的、或经前级匹配电路输出端输出的与误差提取电路提取的反馈正主路信号相等的音频信号连接至主路差分电路的信号输入端；

3、根据经主路差分电路的信号输出端连接主路放大功率输出电路的信号放大输入端形成主路功率放大电路；在主路功率放大电路的分支提取信号输出端，通过调整连接的提取信号可调电路提取的正主路提取信号及主路失真和噪声信号，与音频分路电路的干净信号输出端连接的干净信号调整电路的输入端，通过调整干净信号调整电路输出的干净信号在音频范围内的相位和幅度特性，接近重合或相似主路提取信号在音频范围内的相位和幅度特性，及调整干净信号调整电路输出的正或负干净信号及干净失真和噪声信号；

4、主路提取信号和干净信号相对应的连接至误差提取电路的二路正、负输入端，经误差提取电路中的正主路提取信号与负干净信号的相减，在误差提取电路输出端提取的反馈正主路信号及反馈失真信号和噪声信号连接至主路差分电路的反馈输入端；组成误差提取匹配负反馈可调的音频功率放大电路；在其中的低负反馈的主路功率放大电路工作稳定，及在确定的主路功率放大电路增益基础上，实现误差提取匹配负反馈可调的音频功率放大电路的功率信号输出端输出的主路功率信号中的主路失真信号匹配可调的减小，以及输入信噪比的保持或提高。

5、可选的，其中，主路差分电路由差分电路，镜像恒流源电路、共射共基差分放大电路、恒流源电路，组成主路镜像恒流源差分电路，或组成主路共射共基放大镜像恒流源差分电路；主路差分电路的一路基极输入端为信号输入端，另一路基极输入端为反馈输入端，主路差分电路的信号输入端侧的集电极为信号输出端；

6、其中，主路放大功率输出电路，由主路电压放大电路的偏置电压电路的二路输出端连接主路功率输出级电路的二路输入端或主路电压放大电路的一路输出端连接主路功率输出级电路的a类单管输入端组成；其中，主路放大功率输出电路的输出端分为功率信号输出端和分支信号输出端；

7、其中，主路电压放大电路，通过射随电路，电压放大电路，或共射共基放大电路，或差分放大电路，或推拉式电压放大电路，偏置电压电路，恒流源电路或自举电路形成的多级组合电压放大电路组成；

8、其中，偏置电压电路，安装于主路电压放大电路的集电极输出端与恒流源或自举电路之间，其中偏置电压电路，由倍增电路，电阻分压电路组成；

9、主路功率输出级电路通过射随电路、或互补反馈电路，或准互补电路或a类单管功率电路，形成的多级功率输出级电路组成。

10、可选的，提取信号可调电路包括：通过电阻、电容、组成的负载电路、分压电阻可调电路，及运放电路，组成提取信号运放或电阻可调电路；

11、其中，运放电路，由电压放大运放电路或射随运放电路组成；

12、负载电路，由负载电阻串联电容接地组成；

13、分压电阻可调电路由衰减电阻连接负载电路的输入端或/输出端组成，其中衰减电阻与负载电路的连接处为分压电阻可调电路的输出端；

14、提取信号运放或电阻可调电路包括：通过负载电路、分压电阻可调电路、运放电路组成；

15、其中，提取信号运放或电阻可调电路的输入端，与主路功率放大电路的分支提取信号输出端连接，提取信号运放或电阻可调电路输出端输出的正提取信号连接误差单级提取电路的正输入端；

16、其中，通过调整提取信号可调电路中的分压电阻可调电路的分压比，及调整运放电路的放大比例，使提取信号可调电路提取的正主路提取信号及主路失真和噪声信号，经误差提取电路中的正主路提取信号与负干净信号相减后，使误差提取电路输出的反馈正主路信号及反馈失真和噪声信号，在其中的低负反馈的主路功率放大电路的工作稳定；及在确定的主路功率放大电路增益基础上，实现误差提取匹配负反馈可调的音频功率放大电路的功率信号输出端输出的主路功率信号中的主路失真信号匹配可调的减小，以及输入信噪比的保持或提高。

17、其中，干净信号调整电路包括：通过音频分路电路，组合运放电路、阻容移相电路、分压电阻可调电路、负载电路、分路电路，组成干净信号合路调整电路，或组成干净信号分路调整电路，

18、其中，阻容移相电路，通过电阻、电容，按照低通滤波器要求，组成阻容低通移相电路；或按照高通滤波器要求，组成阻容高通移相电路；或按照低通滤波与高通滤波串联形成带通滤波器要求，组成阻容带通移相电路；

19、其中，组合运放电路，通过运放电路，仪表测量放大电路，减法电路，对称缓冲差分放大电路，运放减法电路组成；

20、其中，干净信号合路调整电路，包括：通过阻容移相电路连接分压电阻可调电路或负载电路，或通过阻容移相电路的输入端连接组合运放电路的输出端或连接组合运放电路中的电压放大运放电路的输出端，或阻容移相电路的输出端连接组合运放电路的输入端或连接组合运放电路中的电压放大运放电路的输入端，组成单路干净信号运放合路调整电路；

21、或通过多个单路干净信号运放合路调整电路，输入端并联连接和输出端并联连接，组成多路干净信号运放合路调整电路；其中，单路或多路干净信号运放合路调整电路输出端输出的正干净信号连接误差单级提取运放电路的负输入端；

22、或通过阻容移相电路连接分压电阻可调电路，或通过单路或多路干净信号运放合路调整电路的输出端连接负载电路或分压电阻可调电路的输入端，组成的单路或多路干净信号电阻合路调整电路输出端输出的正或负干净信号连接相对应的误差单级提取电路的负输入端；

23、其中，干净信号分路调整电路包括：通过两路或多路干净信号合路调整电路的输入端并联连接，形成两路或多路输出端；输出的相对应两路或多路正或负干净信号，组成多路干净信号分路调整电路；或通过干净信号合路调整电路的输出端连接分路电路，分路为两路输出端或多路输出端，输出相对应的两路或多路正或负干净信号组成单路干净信号分路调整电路；其中干净信号分路调整电路包括：两路或多路干净信号运放或电阻分路调整电路；

24、其中，干净信号分路调整电路两路输出端中的第一路输出端输出的正或负干净信号相对应的连接误差两级提取电路中第一级误差单级提取电路的负输入端；干净信号分路调整电路两路输出端中的第二路输出端输出的正或负干净信号相对应的连接误差两级提取电路中的第二级误差单级提取电路的负输入端；

25、其中，通过调整干净信号调整电路中的阻容移相电路的幅度和相位，使输入音频分路电路输入端的音频信号，经干净信号调整电路输出的干净信号，在音频范围内的相位特性和幅度特性，接近重合或近似主路功率放大电路的分支信号输出端连接的提取信号可调电路输出的主路提取信号，在音频范围内的相位特性和幅度特性，以消除主路功率放大电路中的自激，稳定主路功率放大电路的工作状态；并且，通过调整干净信号调整电路中的组合运放电路中的电压放大倍数，分压电阻可调电路的分压比，阻容移相电路的衰减值，使干净信号调整电路输出的正或负干净信号及干净失真和噪声信号，满足误差提取电路中正主路提取信号与负干净信号相减后，输出的反馈正主路信号及反馈失真和噪声信号，在其中的低负反馈的主路功率放大电路的工作稳定；及在确定的主路功率放大电路增益基础上，实现误差提取匹配负反馈可调的音频功率放大电路的功率信号输出端输出的主路功率信号中的主路失真信号匹配可调的减小和输入信噪比的保持或提高；

26、其中，音频分路电路，通过分路电路输入端连接电容，或通过分路电路二路输出端分别连接电容组成；其中，音频分路电路的二路输出端中的主路信号输出端连接主路差分电路的信号输入端，或经前级匹配电路连接主路差分电路的信号输入端，音频分路电路中的二路输出端中的干净信号输出端连接干净信号调整电路的输入端。

27、可选的，其中误差提取电路，包括：通过组合运放减法电路，负载电路，分压电阻可调电路、合路电路，组成误差单级或两级提取电路；

28、其中，误差单级或两级提取电路包括：误差单级或两级提取运放电路，或误差单级或两级提取电阻电路，或误差单级或两级提取电感电容电路；

29、其中，组合运放减法电路，通过运放减法电路，仪表测量放大减法电路，同相串联运放减法电路、同相或反相运放电路，反相加法或/和正相加法的运放减法电路，根据输入信号相减的功能或输入信号放大后相减的功能组成，其中组合运放减法电路的每路输入端分为一路输入端或多路相加后的一路输入端；

30、其中，误差单级提取运放电路，通过组合运放减法电路输出端，连接负载电路的输入端，或连接分压电阻可调电路的输入端组成；其中，误差单级提取运放电路的正输入端连接提取信号可调电路输出端输出的正提取信号，误差单级提取运放电路的负输入端连接单路或多路干净信号合路或分路调整电路输出端输出的正干净信号；或误差单级提取运放电路的负输入端反相加法多路输入端分别相对应的连接单路或多路干净信号分路调整电路的多路输出端输出的多路正干净信号；

31、或其中，误差单级提取电阻电路，通过负载电路的输入端，或通过分压电阻可调电路的输入端，连接合路电路的合路输出端组成；其中，合路电路的一路输入端为误差单级提取电阻电路的正输入端，合路电路的另一路输入端为误差单级提取电阻电路的负输入端；误差单级提取电阻电路的正输入端连接提取信号可调电路输出端输出的正提取信号，误差单级提取电阻电路的负输入端连接单路或多路干净信号合路或分路调整电路输出端输出的负干净信号；

32、或其中，误差单级提取电感电容电路，通过误差单级提取电阻电路中的合路电路的一路输入端连接电感，及合路电路的另一路输入端连接电容组成；其中，电感输入端为误差单级提取电感电容电路的正输入端，电容输入端为误差单级提取电感电容电路的负输入端；误差单级提取电感电容电路的正输入端连接提取信号可调电路的输出端输出的正提取信号，误差单级提取电感电容电路的负输入端，连接单路或多路干净信号合路或分路调整电路输出端输出的负干净信号；

33、其中，误差两级提取电路包括，通过第一个误差单级提取电路的正输入端连接相对应的提取信号可调电路输出端相对应输出的正提取信号，第一个误差单级提取电路的负输入端连接相对应的干净信号分路调整电路的第一路输出端相对应输出的正或负干净信号；第一个误差单级提取电路的输出端，连接第二个误差单级提取电路的正输入端，第二个误差单级提取电路的负输入端连接相对应的干净信号分路调整电路中的第二路输出端相对应输出的正或负干净信号，组成误差两级提取运放或电阻或电感电容电路；

34、其中，所述的误差提取匹配负反馈可调的音频功率放大电路中的运放电路的工作电压小于主路功率放大电路的工作电压时，所述运放电路通过在正、负电源端或正电源端、地端之间，分别串联满足所述的运放电路工作电压的相同电阻至所述的运放电路相对应的正电源端和负电源端，或正电源端和地端；达到误差提取电路的输入端直流偏置电压与提取信号可调电路输出端直流电压和干净信号调整电路输出端直流偏置电压的相等匹配连接，及误差提取电路输出端直流偏置电压与主路差分电路的反馈输入端的直流偏置电压相等匹配连接，以及前级匹配电路输出端直流偏置电压与主路差分电路的信号输入端的直流偏置电压相等匹配连接；满足主路功率输出级电路的功率信号输出端的偏置中点电压，满足具有低负反馈的主路功率放大电路不产生自激和稳定工作的要求；

35、在误差提取电路中，通过音频信号经直通或经前级匹配电路通过主路功率放大电路的分支信号输出端至提取信号可调电路输出的主路提取信号，与音频信号通过干净信号调整电路输出的干净信号相减后的差值大小，在误差提取电路输出的反馈正主路信号及反馈失真和噪声信号，使误差提取匹配负反馈可调音频功率放大电路中的低负反馈的主路功率放大电路的工作稳定；及在确定的主路功率放大电路增益基础上，实现误差提取匹配负反馈可调的音频功率放大电路的功率信号输出端输出的主路功率信号中的主路失真信号匹配可调的减小，以及输入信噪比的保持或提高。

36、可选的，前级匹配电路包括：通过电阻、负载电路、分压电阻可调电路、音频分路电路、运放电路、运放减法电路、分路电路，组成前级电阻匹配电路，前级运放匹配电路，前级减法匹配电路；

37、其中，前级电阻匹配电路，通过电阻或分压电阻可调电路组成；前级电阻匹配电路的输入端连接音频分路电路的主路信号输出端，前级电阻匹配电路的输出端连接主路差分电路的信号输入端，其中，电阻组成的前级电阻匹配电路中的电阻为零欧姆时，为直通电路；

38、其中，前级匹配运放匹配电路，由运放电路组成，或由运放电路串联负载电路或串联分压电阻可调电路组成；前级运放匹配电路的输入端连接音频分路电路的主路信号输出端，前级运放匹配电路的输出端连接主路差分电路的信号输入端；

39、其中，前级减法匹配电路，通过分路电路的一路输出端连接运放减法电路的正输入端，或通过分路电路的一路输出端经运放电路连接运放减法电路正输入端；和通过分路电路的另一路输出端经分压电阻可调电路连接运放减法电路的负输入端，或通过分路电路的另一路输出端，经分压电阻可调电路串联运放电路连接至运放减法电路的负输入端组成；其中，前级减法匹配电路中的分路电路的输入端连接音频分路电路的主路信号输出端，前级减法匹配电路的输出端连接主路差分电路的信号输入端；

40、其中，通过调整前级匹配电路中的电阻或分压电阻可调电路，使输入音频信号，经音频分路电路输出的音频信号，经前级匹配电路输出至主路差分电路信号输入端的音频信号，等于误差提取电路中主路提取信号与干净信号相减后输出的反馈正主路信号大小，使误差提取匹配负反馈可调音频功率放大电路中的低负反馈的主路功率放大电路的工作稳定，及在确定的主路功率放大电路增益基础上，实现误差提取匹配负反馈可调的音频功率放大电路的功率信号输出端输出的主路功率信号中的主路失真信号匹配可调的减小，以及输入信噪比的保持或提高。

41、可选的，通过将误差提取电路中的正输入端与提取信号可调电路中相对应输出端连接断开，误差提取电路中的负输入端与干净信号调整电路中相对应的输出端的连接断开，修改为误差提取电路的正输入端连接干净信号调整电路的输出端，误差提取电路中的负输入端连接提取信号可调电路的输出端；

42、其中，误差单级或两级提取运放电路的负输入端，连接提取信号可调电路输出的正主路提取信号，误差单级或两级提取运放电路的正输入端，连接单路或多路干净信号合路调整电路或分路调整电路输出的正干净信号，或误差单级或两级提取电阻或电感电容电路的负输入端，连接提取信号可调电路输出的负主路提取信号，误差单级或两级提取电阻或电感电容电路的正输入端，连接单路或多路干净信号合路调整电路或分路调整电路输出的正干净信号，修改后的误差提取电路输出为反馈负主路信号及反馈负失真信号和噪声信号，或修改后的误差提取电路输出为反馈负失真信号和噪声信号；同时将误差提取电路的输出端与主路差分电路的反馈输入端的连接断开，修改为修改后的误差提取电路的输出端经连接的电容馈入主路差分电路的信号输入端；同时在主路功率放大电路的功率信号输出端，增加一路分支反馈信号输出端，通过分压电阻电路组成的电阻负反馈电路输入端连接分支反馈信号输出端，经电阻负反馈电路的输出端连接至主路差分电路的反馈输入端，形成具有电阻负反馈的主路功率放大电路，组成误差提取输入可调的负反馈音频功率放大电路；

43、通过调整修改后的误差提取电路提取的反馈负失真信号馈入具有电阻负反馈的主路功率放大电路中的主路差分电路的信号输入端，实现误差提取输入可调的负反馈音频主路功率放大电路的功率信号输出端输出的主路功率信号中的主路失真信号匹配可调的减小。

44、根据本发明的另一方面，提供了一种预失真抵消音频功率放大电路，包括本发明任意实施例的误差提取匹配负反馈可调的音频功率放大电路，预失真抵消音频功率放大电路包括：

45、其中，通过音频分路电路一的一路输出端连接音频分路电路的二的输入端，音频分路电路二的一路输出端，连接支路误差提取匹配负反馈可调的音频功率放大电路的输入端或连接具有负反馈的支路功率放大电路的输入端；经支路误差提取匹配负反馈可调的音频功率放大电路或经具有负反馈的支路功率放大电路的支路功率输出端输出的支路功率信号和支路失真信号，通过连接的功率负载电路至接地端；其中，所述支路功率输出端与功率负载电路的连接处，输出的支路提取信号和支路失真信号；经连接的提取信号可调电路输出的正或负支路提取信号及支路失真信号和噪声信号，至误差提取电路的负输入端；与音频分路电路二的另一路输出端，经连接的干净信号调整电路输出的正干净信号及干净失真信号和噪声信号，至误差提取电路的正输入端；经误差提取电路中的负支路提取信号与正干净信号相减，在误差提取电路输出的负支路失真信号和噪声信号，连接至合路电路的一路输入端；

46、其中，音频分路电路一的另一路输出端经连接的低失真或无失真前级音频功率放大电路输出的低失真或无失真的前级音频信号，连接至合路电路的另一输入端；通过在合路电路的输出端，同步音频信号和负支路失真信号在音频范围内的相位和幅度特性，合路输出的具有预失真特性的同步音频信号的负支路失真信号，连接主路误差提取匹配负反馈可调的音频功率放大电路的输入端或连接具有负反馈的主路功率放大电路的输入端；经主路误差提取匹配负反馈可调的音频功率放大电路的输出端或经具有负反馈的主路功率放大电路放大的输出端，输出的主路功率信号中的主路失真信号和负支路失真信号，在主路误差提取匹配负反馈可调的音频功率放大电路的输出端，或在具有负反馈的主路功率放大电路的主路功率信号输出端，在时延接近同步相等，幅度接近相等或接近相似重合，相位相反或接近相反时，实现所述主路功率信号中的主路失真信号与负支路失真信号的抵消，降低主路误差提取匹配负反馈可调的音频功率放大电路或具有负反馈的主路功率放大电路输出的主路功率信号中的主路失真信号；

47、其中，支路误差提取匹配负反馈可调的音频功率放大电路或具有负反馈的支功率放大电路输出的支路功率信号中的支路失真信号，经所述合路电路输出的具有预失真特性的同步音频信号的负支路失真信号，通过主路误差提取匹配负反馈可调的音频功率放大电路或具有负反馈的主路功率放大电路放大后输出的同步支路失真信号，与音频信号输入主路误差提取匹配负反馈可调的音频功率放大电路放大输出或输入具有负反馈的主路功率放大电路放大输出的主路功率信号中的同步主路失真信号接近重合或相似；

48、其中，音频功率负载电路，通过电容连接匹配吸收支路功率信号的电阻至地组成。

49、本发明实施例的技术方案，在确定的主路功率放大电路增益基础上，通过调整提取信号可调电路输出的主路提取信号中的失真信号和噪声信号，以及调整干净信号可调电路输出的干净信号中的失真信号和噪声信号。经误差提取电路处理后，输出主路反馈信号中的失真信号和噪声信号至主路差分电路的反馈输入端。前级匹配电路输出的音频信号中的噪声信号和失真信号接入主路差分电路的信号输入端，经主路差分电路处理后，音频信号中叠加的失真信号和噪声信号与误差提取电路输出的反馈正主路信号及反馈失真信号和噪声信号相减后，可以减小主路放大功率输出电路输入端的音频信号中的失真信号和噪声信号，进而提高信噪比。由于主路功率放大电路仅对反馈正主路信号及反馈失真信号和噪声信号进行修正，被修正的参数在音频信号中占比极低，因而主路功率放大电路为低负反馈。通过设置主路功率放大电路的参数，可以实现较高的闭环增益，并且可以通过校正保证主功率信号中的失真信号匹配可调的减小，及输入信噪比的保持或提高。

50、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。