【畢業(yè)設(shè)計(jì)】引導(dǎo)文教學(xué)法應(yīng)用—音頻功率放大器設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及翻譯

音頻功率放大器的發(fā)展史音頻功率放大器是一個(gè)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟的領(lǐng)域，幾十年來(lái)，人們?yōu)橹冻隽瞬恍傅呐Γ瑹o(wú)論從線路技術(shù)還是元器件方面，乃至于思想認(rèn)識(shí)上都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步?；仡櫼幌鹿β史糯笃鞯陌l(fā)展歷程，對(duì)我們廣大音響愛(ài)好者來(lái)說(shuō)也許是一件饒有趣味的事情。1早期的晶體管功放半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步使晶體管放大器向前邁進(jìn)了一大步。自從有了晶體管，人們就開(kāi)始用它制造功率放大器。早期的放大器幾乎全用鍺管來(lái)制作，但由于鍺管工藝上的一些原因，使得放大器中所用的晶體管，尤其是功放管性能指標(biāo)不易做得很高，例如，共發(fā)射極截止頻率FH的典型值為4KHZ，大電流管的耐壓值一般在30V一40V左右。這樣，放大器的頻率響應(yīng)也就很狹窄，其3DB截止頻率通常在10KHZ左右，大大影響了音樂(lè)中高頻信號(hào)的重現(xiàn)。再加上功放管的耐壓、電流和功耗三個(gè)指標(biāo)相互制約，制作較大功率的OTL或OCL放大器不易尋到三個(gè)指標(biāo)都滿足要求的管于，所以不得不采用變壓器耦合輸出。變壓器的相移又使電路中加深度負(fù)反饋?zhàn)兊煤芾щy，諧波失真得不到充分的抑制，因此這一時(shí)期的晶體管放大器音質(zhì)是很差的?！斑€是膽機(jī)規(guī)聲”，這種看法的確事出有因。2晶體管功放的發(fā)展和互調(diào)失真隨著半導(dǎo)體工藝的逐漸成熟，大電流、高耐壓的晶體管品種日益增加，越來(lái)越多的功率放大器采用了無(wú)輸出變壓器的OCL電路或OTL電路。最初的大功率PNP管是鍺管，而NPN管是硅管，兩者的特性差別非常顯著，電路的對(duì)稱性很差，人們更多采用的是圖二所示的準(zhǔn)互補(bǔ)電路，通過(guò)小功率硅管Q1與一只大功率的NPN硅管Q2復(fù)合，得到一只極性與PNP管類似的大功率管，降低了電路因?qū)ΨQ性差而招至的失真。到了六十年代末，大功率的PNP硅管商品化的時(shí)候，互補(bǔ)對(duì)稱電路才得到廣泛的應(yīng)用。元器件的進(jìn)步使晶體管功率放大器的技術(shù)指標(biāo)產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，在主觀音質(zhì)評(píng)價(jià)方面，也改變了過(guò)去人們對(duì)晶體管功放的看法，無(wú)論是在廳堂擴(kuò)音、電臺(tái)節(jié)目制作還是家庭重放，晶體管功放都被大量地采用，首次在數(shù)量上以壓倒性的優(yōu)勢(shì)超過(guò)了電子管功放。在商品化的晶體管擴(kuò)音機(jī)中，相繼出現(xiàn)了一些摧琛奪目的名機(jī)。盡管電子管的擁護(hù)者仍大量存在，人們畢竟能夠比較公正地看待晶體管放大器了，認(rèn)為晶體管機(jī)頻響寬闊，層次細(xì)膩，與電子管機(jī)比較起來(lái)有一種獨(dú)特的艙力，而不是簡(jiǎn)單的誰(shuí)取代誰(shuí)的問(wèn)題。瞬態(tài)互調(diào)失真的提出是認(rèn)識(shí)上的一次飛躍七十年代，功率放大器的發(fā)展史中出現(xiàn)了一件最引人注目的事情，這就是瞬態(tài)互調(diào)失真TRANSIENTLNTERMODULATION及其測(cè)量方法的提出。1963年，芬蘭HELVAR工廠的一名工程師在制作一臺(tái)晶體管擴(kuò)音機(jī)時(shí)，由于接線失誤，使電路的負(fù)反饋量減少了，后來(lái)卻意外地發(fā)現(xiàn)負(fù)反饋量減少后的音質(zhì)非常好，客觀技術(shù)指標(biāo)較差，而更正錯(cuò)誤以后的線路盡管技術(shù)指標(biāo)提高了，音質(zhì)反而比誤接時(shí)明顯下降。這一現(xiàn)象引起了當(dāng)時(shí)同一工廠的MROTALA的重視，之后，他對(duì)此進(jìn)行了悉心研究，于1970年首先發(fā)表丁關(guān)于晶體管功率放大器瞬態(tài)互調(diào)失真TIM的論文。至1971年,OTALA博士及其研究小組就TIM失真理論發(fā)表的論文已經(jīng)超過(guò)20篇，引起了電聲界準(zhǔn)互補(bǔ)電路人士的廣泛反響。瞬態(tài)互調(diào)失真的大意是這樣的在直接耦合的晶體管放大電路中，為了得到很小的諧波失真度和寬闊平坦的頻率響應(yīng)，通常對(duì)整體電路施加深達(dá)40DB60DB的負(fù)反饋，倘若在加負(fù)反饋前放大器的開(kāi)環(huán)失真為10，那么加上40DB的負(fù)反饋后，失真即可降低至01，這是電子管功效難以做到的。晶體管功放由于要施加40DB。60DB的負(fù)反饋，所以對(duì)一臺(tái)增益要求為26DB的放大器，它的開(kāi)環(huán)增益就要達(dá)到66、86DB。如此高的增益之下引入深度負(fù)反饋，電路勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生自激振蕩，因而需要進(jìn)行相位補(bǔ)償，一般是在推動(dòng)級(jí)晶體管的集電極基極之間接接一個(gè)小電容C，破壞自激振蕩的相位條件，形成所謂“滯后補(bǔ)償”，當(dāng)放大器輸入端輸入持續(xù)時(shí)間非常短的過(guò)渡性脈沖時(shí)，由于電容C需要充電時(shí)間，所以推動(dòng)管集電極電壓要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間延遲方能達(dá)到最大值。顯然，在電容C充、放電期間，輸出電壓V。將達(dá)不到應(yīng)有的電壓值，輸入級(jí)也不可能得到應(yīng)有的反饋電壓VF，因而，在過(guò)渡脈沖通過(guò)輸入級(jí)的瞬間，輸入級(jí)將處于負(fù)反饋失控狀態(tài)，致使輸入級(jí)嚴(yán)重過(guò)載，輸出將嚴(yán)重削波，引起過(guò)渡脈沖瞬時(shí)失真。如果過(guò)渡脈沖波形上還疊加有正弦信號(hào)，輸出端還會(huì)得到很多輸入信號(hào)頻譜不存在的互調(diào)頻率成份，這就是TIM失真。TIM失真和音樂(lè)信號(hào)也有密切關(guān)系，音量大、頻率高的節(jié)目信號(hào)容易誘發(fā)TIM失真。嚴(yán)重的TIM失真反映在聽(tīng)感上類似高頻交選失真，而較弱的TIM失真給人以“金屬聲”的不快感覺(jué)，導(dǎo)致音質(zhì)劣化。至今，音響界對(duì)于TIM失真都還有爭(zhēng)議，但這畢竟是人們認(rèn)識(shí)的深化，它使后來(lái)放大器的設(shè)計(jì)思想發(fā)生了根本性的變化，即更加注重放大器的動(dòng)態(tài)性能而不是僅僅滿足于靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)的提高。3功放輸入級(jí)差動(dòng)與共射共基對(duì)稱和平衡是電路發(fā)展的方向?qū)ΨQ和平衡也許是世上事物完美的標(biāo)志之一。音樂(lè)講究各聲部之間的乎衡與統(tǒng)一，美術(shù)以色彩搭配均衡、和諧為美，在服裝設(shè)計(jì)中，常常采取看似不對(duì)稱的設(shè)計(jì)，其實(shí)質(zhì)也是為了取得視覺(jué)上的均衡。上面所說(shuō)的都是藝術(shù)，對(duì)稱和平衡給人一種安定、完美的感覺(jué)。有意思的是，在功率放大器中，對(duì)稱和平衡也有類似的效果。最初采用對(duì)稱設(shè)計(jì)的例子要算互補(bǔ)對(duì)稱電路了，一上一下的兩只異極性晶體管作推挽輸出，不僅可以免除笨重的輸出變壓器，而且電路的偶次諧波失真在推挽的過(guò)程中被抵消了，保真度有了很大提高。稍后，人們從運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)中得到啟迪，將左右對(duì)稱的差動(dòng)式電路用于功率放木器的輸入級(jí)，電路的穩(wěn)定性和線性都得到改善，這時(shí)的電路結(jié)構(gòu)如圖六所示，這一結(jié)構(gòu)直至今天都還有人采用。如果以現(xiàn)代的眼光來(lái)審評(píng)，這一電路是顯得過(guò)時(shí)了一點(diǎn)。電路的主要缺陷在于電壓推動(dòng)級(jí)，因?yàn)镼1承擔(dān)了提供電壓增益的主要任務(wù)，必然是開(kāi)環(huán)失真很大，頻帶狹窄。典型的OCL放大器外，單管放大的過(guò)載能力也很差，這一系列的缺點(diǎn)是不利于電路的動(dòng)態(tài)性能的。圍繞著改進(jìn)電壓推動(dòng)級(jí)的性能，人們相繼提出了多種結(jié)構(gòu)，共射共基電路就是一個(gè)典型的例子。共射共基電路又叫“猩爾曼”電路，它原先是高頻電路中廣為采用的結(jié)構(gòu)，但用于音頻電路中同樣可以發(fā)揮出色的性能。首先是它的寬頻響，由于共基放大管QS非常低的輸入阻抗，使Q，喪失了電壓增益，彌勒效應(yīng)的影響就非常微弱。寬頻響的推動(dòng)級(jí)拉開(kāi)了與輸入級(jí)極點(diǎn)的距離，相位補(bǔ)償變得很容易，而且電容C的容量可以大大減小，這對(duì)于改善TIM失真是很有利的。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是電路的高度線性共基極電路的輸出特性也可以清楚地顯示出這一點(diǎn)，有人作過(guò)測(cè)試，共射一共基電路的失真度比單管共射電路要低一個(gè)數(shù)量級(jí)。依然是一種不平衡的設(shè)計(jì)，這一限制來(lái)源于輸入級(jí)。如果把輸入級(jí)變動(dòng)一下，從互補(bǔ)推挽的Q和QG的集電極輸出信號(hào)，那么電壓推動(dòng)級(jí)就可以在圖七的基礎(chǔ)上再增加一組NPN管構(gòu)成的共射一共基電路，做到推挽輸出，這時(shí)電路也就非常對(duì)稱平衡了，幾乎達(dá)到了完美的程度。當(dāng)今許多最先進(jìn)的功率放大器采用的也是這種電路結(jié)構(gòu)。圖八是另一種電壓推動(dòng)級(jí)的形式，其輸入信號(hào)來(lái)自圖六中的QL和QS，當(dāng)然此時(shí)QZ必須加上集電極負(fù)載電阻。電壓推動(dòng)級(jí)也采用對(duì)稱的差動(dòng)放大，這不僅可以改善輸入級(jí)的平衡性，提高放大能力和共模抑制比，而且同樣可以降低推動(dòng)級(jí)的失真，因?yàn)椴顒?dòng)式放大電路當(dāng)輸入在一定的范圍內(nèi)時(shí)具有線性的傳輸特性，有的電路還在QN、QZ的發(fā)射極串人負(fù)反饋反阻，更加擴(kuò)大了線性范圍。Q2和QD構(gòu)成鏡像電流源，把Q，的集電極電流轉(zhuǎn)移到QZ上，所以盡管是單端輸出，電流推動(dòng)能力卻比原來(lái)增大了一倍。PIONEER的M22K功率放大器就是采用的這種電路結(jié)構(gòu)，取得了非常好的效果。對(duì)稱和平衡不僅體現(xiàn)在電路的結(jié)構(gòu)上，還表現(xiàn)于元器件的參數(shù)上。差動(dòng)電路是集成運(yùn)放中廣泛采用的結(jié)構(gòu)，其性能是建立在兩只差分管HRS和VSS精確匹配的基礎(chǔ)之上。同樣，推挽電路中，如果兩只異極性的晶體管特性不一致時(shí)，對(duì)波形的兩個(gè)半周就不能做到一視同仁地放大，這將增力D電路的失真度。隨著節(jié)目源的變化，音樂(lè)中包含大量瞬變、高能量的成份，要完美地重現(xiàn)這些細(xì)節(jié)，就要求放大器具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，對(duì)晶體管配對(duì)的要求就不僅是靜態(tài)的HRR和VBE匹配，而且在動(dòng)態(tài)時(shí)也要高度匹配，這無(wú)疑對(duì)元器件參數(shù)的平衡提出了更苛刻的要求。幸運(yùn)的是，半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步為我們提供了這種可能，各種各樣的差分對(duì)管、晶體管陣列陳出不窮，單個(gè)的晶體管一致性也得到較大提高。正是這些優(yōu)質(zhì)的元器件，讓對(duì)稱電路設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)得以充分體現(xiàn)，今天看到一臺(tái)全無(wú)負(fù)反饋的電路也不會(huì)覺(jué)得驚訝，因?yàn)橐呀?jīng)有足夠好的開(kāi)環(huán)性能了，又何必為了幾個(gè)儀器上的數(shù)據(jù)去犧牲放大電路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)呢DEVELOPMENTHISTORYOFAUDIOPOWERAMPLIFIERAUDIOPOWERAMPLIFIERISATECHNOLOGYHASBEENQUITEMATUREFIELDS,FORDECADES,PEOPLEFORPAIDUNREMITTINGEFFORTS,BOTHINTERMSOFLINESORCOMPONENTS,BUTASFORIDEOLOGICALUNDERSTANDINGHAVEMADECONSIDERABLEPROGRESSREVIEWTHECOURSEOFDEVELOPMENTOFPOWERAMPLIFIER,FORTHEMAJORITYOFOURAUDIOENTHUSIASTSMAYBEANINTERESTINGTHING1EARLYTRANSISTORPOWERAMPLIFIERADVANCESINSEMICONDUCTORTECHNOLOGYHAVEMADETRANSISTORAMPLIFIERSABIGSTEPFORWARDSINCETHETRANSISTOR,PEOPLEBEGANTOUSEITTOMANUFACTUREPOWERAMPLIFIEREARLYAMPLIFIERSALMOSTENTIRELYWITHGERMANIUMTUBETOPRODUCE,BUTBECAUSETHEGERMANIUMTUBETECHNOLOGYFORANUMBEROFREASONS,MAKINGTRANSISTORAMPLIFIERUSEDIN,ESPECIALLYPOWERAMPLIFIERTUBEPERFORMANCEINDEXISNOTEASYTODOVERYHIGH,FOREXAMPLE,THETOTALEMISSIONOFPOLARCUTOFFFREQUENCYFHTYPICALVALUE4KHZ,HIGHCURRENTTUBULARRESISTANCEPRESSUREVALUEINGENERALABOUT30V40VTHUS,THEFREQUENCYRESPONSEOFTHEAMPLIFIERISVERYNARROW,THE3DBCUTOFFFREQUENCYISUSUALLYAROUND10KHZ,WHICHGREATLYAFFECTSTHEREPRODUCTIONOFTHEHIGHFREQUENCYSIGNALINMUSICADDTHREEINDICATORSOFPOWERAMPLIFIERTUBEVOLTAGE,CURRENTANDPOWERRESTRICTEACHOTHER,MAKEGREATERPOWEROFTHEOTLOROCLAMPLIFIERISNOTEASYTOFINDTHREEINDICATORSMEETTHEREQUIREMENTSOFATUBEIN,SOHADTOUSETRANSFORMERCOUPLINGOUTPUTTHEPHASESHIFTOFTHETRANSFORMERMAKESTHEDEEPNEGATIVEFEEDBACKINTHECIRCUITBECOMEVERYDIFFICULT,ANDTHEDISTORTIONOFTHEHARMONICISNOTENOUGHSOTHEACOUSTICQUALITYOFTHETRANSISTORAMPLIFIERISVERYPOOR“REGULATIONSORAMPSSOUND“,THISVIEWISNOTACCIDENTAL2TRANSISTORAMPLIFIERANDINTERMODULATIONDISTORTIONWITHTHEGRADUALMATURITYOFTHESEMICONDUCTORTECHNOLOGY,HIGHCURRENT,HIGHVOLTAGETRANSISTORVARIETIESAREINCREASINGLY,MOREANDMOREPOWERAMPLIFIERSUSETHENOOUTPUTTRANSFORMEROCLCIRCUITOROTLCIRCUITINITIALHIGHPOWERPNPTRANSISTORISGERMANIUMTUBE,ANDNPNTUBEISASILICONTUBE,THECHARACTERISTICDIFFERENCEBETWEENTHETWOISVERYSIGNIFICANT,THESYMMETRYOFTHECIRCUITISVERYPOOR,PEOPLEADOPTMOREISFIGURE2SHOWSTHEQUASICOMPLEMENTARYCIRCUIT,BYLOWPOWERSILICONTUBEQ1ANDAHIGHPOWERNPNSILICONTUBEQ2COMBINEDWITHAPOLARANDPNPTUBESIMILARTOTHEHIGHPOWERTUBE,REDUCINGTHECIRCUITBECAUSEOFPOORSYMMETRYANDMOVETOTHEDISTORTIONBYTHEENDOFTHESIXTYS,THEPOWEROFTHEPNPSILICONTUBECOMMERCIALIZATION,COMPLEMENTARYSYMMETRYCIRCUITBEFOREITISWIDELYUSEDCOMPONENTSOFTHEPROGRESSTHETECHNOLOGYINDEXOFTRANSISTORPOWERAMPLIFIERPRODUCEDAQUALITATIVELEAP,INTHESUBJECTIVEEVALUATIONOFSOUNDQUALITY,BUTALSOCHANGEDTHEPASTPEOPLETHINKOFTRANSISTORAMPLIFIER,BOTHINHALLPA,RADIOORFAMILYREPLAY,TRANSISTORPOWERAMPLIFIERISWIDELYUSED,FORTHEFIRSTTIMEINNUMBERTOANOVERWHELMINGADVANTAGEOVERTHEELECTRONTUBEPOWERAMPLIFIERINTHETRANSISTORMEGAPHONEINCOMMERCIAL,THEREHAVEBEENSOMEDAZZLINGCREWCHENALTHOUGHADVOCATESOFELECTRONICTUBESTILLEXISTINLARGENUMBERS,PEOPLE,AFTERALL,TOFAIRLYTREATTRANSISTORAMPLIFIER,ITISCONSIDEREDTHATTHETRANSISTORMACHINEWIDEFREQUENCYRESPONSE,ANDSUBTLELEVEL,ANDELECTRONICTUBEMACHINEISAKINDOFUNIQUECOMPARTMENTFORCE,RATHERTHANSIMPLEWHOREPLACEDTHEQUESTIONOFWHOTRANSIENTINTERMODULATIONDISTORTIONISPROPOSEDONTHEUNDERSTANDINGOFALEAPINTHE1970S,INTHEHISTORYOFDEVELOPMENTOFPOWERAMPLIFIERAPPEAREDAMOSTREMARKABLETHING,THISISTRANSIENTINTERMODULATIONDISTORTIONTRANSIENTLNTERMODULATIONANDITSMEASURINGMETHODISPROPOSEDIN1963,AFINNISHHELVARFACTORYENGINEERINTHEPRODUCTIONOFASINGLETRANSISTORAMPLIFIERS,DUETOTHEWRONGWIRING,CIRCUITNEGATIVEFEEDBACKREDUCESTHEQUANTITY,BUTLATERACCIDENTALLYFOUNDNEGATIVEFEEDBACKTOREDUCETHEAMOUNTOFSOUNDQUALITYISVERYGOOD,OBJECTIVETECHNICALINDICATORSAREPOOR,ANDCORRECTERRORSINTHELINEDESPITETHETECHNICALINDICATORSTOIMPROVETHESOUNDBUTTHANWHENWRONGCONNECTIONISDECREASEDSIGNIFICANTLYTHISPHENOMENONCAUSEDTHEATTENTIONMROTALAWITHAFACTORYATTHATTIMEAFTER,HETHISCAREFULSTUDY,IN1970,FIRSTPUBLISHEDABOUTTRANSISTORPOWERAMPLIFIERTRANSIENTINTERMODULATIONDISTORTIONTIMINTHEPAPERIN1971,DROTALAANDHISTEAMISTIMDISTORTIONTHEORYPUBLISHEDPAPERSHAVEMORETHAN20,CAUSEDBYTHEACOUSTICBOUNDARYQUASICOMPLEMENTARYCIRCUITPEOPLEWIDESPREADREPERCUSSIONSTRANSIENTINTERMODULATIONDISTORTIONTOTHEEFFECTTHATINDIRECTCOUPLEDTRANSISTORAMPLIFIERCIRCUIT,INORDERTOGETVERYSMALLHARMONICDISTORTIONANDWIDEFLATFREQUENCYRESPONSE,USUALLYOFTHEWHOLECIRCUITAPPLIEDDEPTHOF40DB60DBNEGATIVEFEEDBACK,IFINNEGATIVEFEEDBACKAMPLIFIEROPENLOOPDISTORTIONIS10,THENADD40DBNEGATIVEFEEDBACKANDDISTORTIONCANBEREDUCEDTO01THISISELECTRONTUBETODOTRANSISTORAMPLIFIERDUETO40DB60DBNEGATIVEFEEDBACK,SOAGAINISREQUIREDFORTHE26DBAMPLIFIER,ITSOPENLOOPGAINISTOREACH66,86DBSUCHAHIGHGAINUNDERTHEINTRODUCTIONOFDEEPNEGATIVEFEEDBACK,THECIRCUITWILLOSCILLATE,THEREFORE,ITISNECESSARYTOCOMPENSATETHEPHASEISGENERALLYINTHEPROMOTIONOFTHECOLLECTOROFTHETRANSISTORLEVELBASEISCONNECTEDWITHASMALLCAPACITORC,DESTRUCTIONOFTHEPHASECONDITIONSOFTHESELFEXCITEDOSCILLATION,THEFORMATIONOFSOCALLED“LAGCOMPENSATION,WHENTHEINPUTOFTHEAMPLIFIERINPUTTRANSITIONOFVERYSHORTDURATIONPULSE,DUETOTHECAPACITORCCHARGINGTIME,SOTOPROMOTETHETUBECOLLECTORVOLTAGEAFTERAPERIODOFTIMEDELAYTOACHIEVETHEMAXIMUMOBVIOUSLY,THEOUTPUTVOLTAGEOFTHECAPACITORISCDURINGTHECHARGINGANDDISCHARGINGOFTHECAPACITORVWILLNOTREACHTHEPROPERVOLTAGEANDINPUTSTAGECOULDNOTGETPROPERFEEDBACKVOLTAGEVFTHEREFORE,INTHETRANSITIONPULSETHROUGHTHEINPUTSTAGEOFTHEMOMENT,INPUTSTAGEWILLBEINTHENEGATIVEFEEDBACKCONTROLOFTHESTATE,RESULTINGINTHEINPUTLEVELSOFSERIOUSOVERLOAD,THEOUTPUTWILLBESEVERECLIPPING,CAUSEDBYTRANSITIONPULSETRANSIENTDISTORTIONIFTHETRANSITIONOFTHEPULSEWAVEFORMISSUPERIMPOSEDSINUSOIDALSIGNAL,THEOUTPUTWILLGETMANYINPUTSIGNALSPECTRUMTHEREISNOINTERMODULATIONFREQUENCYCOMPONENTS,THISISTIMDISTORTIONTIMDISTORTIONANDMUSICSIGNALISALSOCLOSELYRELATED,THEVOLUMEOFTHEPROGRAMSIGNALISHIGHANDFREQUENCYEASYTOINDUCETIMDISTORTIONTHESEVERETIMDISTORTIONISREFLECTEDINTHEDISTORTIONOFTHEHIGHFREQUENCYOFTHELISTENING,ANDTHEWEAKTIMDISTORTIONGIVESTHEMANTHE“METALSOUND“3POWERAMPLIFIERINPUTSTAGEDIFFERENTIALANDCOMMONEMITTERCOMMONBASISTHESYMMETRYANDBALANCEISTHEDIRECTIONOFTHEDEVELOPMENTOFTHECIRCUITANDTHESYMMETRYANDBALANCEMAYBEONEOFTHEPERFECTSIGNSOFTHEWORLDPAYATTENTIONTOTHEMUSICTHEVOICEBETWEENTHEBALANCEANDUNITY,ARTTOCOLOR,WELLBALANCED,HARMONIOUSBEAUTY,INTHECLOTHINGDESIGN,OFTENTAKENTOSEEMINGLYASYMMETRICDESIGN,ITSESSENCEISTOOBTAINTHEVISUALBALANCEALLOFTHEABOVEAREARTISTIC,SYMMETRICALANDBALANCEDGIVINGASENSEOFSTABILITYANDPERFECTIONITISINTERESTINGTHAT,INTHEPOWERAMPLIFIER,SYMMETRYANDBALANCEHAVESIMILAREFFECTINITIALLYTHEEXAMPLESOFSYMMETRICDESIGNSHOULDBECONSIDEREDCOMPLEMENTARYSYMMETRYCIRCUITTHE,UPANDDOWNTWOVERYDIFFERENTTRANSISTORASAPUSHPULLOUTPUTCANNOTONLYAVOIDHEAVYOUTPUTTRANSFORMERANDCIRCUITEVENHARMONICDISTORTIONAREOFFSETINTHEPROCESSOFPUSHPULL,FIDELITYHASBEENGREATLYIMPROVEDLATER,PEOPLEFROMTHEOPERATIONALAMPLIFIERDESIGNENLIGHTENED,THELEFTANDRIGHTSYMMETRICALDIFFERENTIALCIRCUITFORPOWERATTHEINPUTSTAGEOFTHEWOOD,THESTABILITYANDLINEARITYOFTHECIRCUITAREIMPROVED,THENTHECIRCUITSTRUCTUREASSHOWNINFIGURE6,THESTRUCTUREUNTILTODAYISSTILLUSEDITISABITOUTDATEDFORTHECIRCUITTOBEREVIEWEDINMODERNLIGHTTHEMAINDRAWBACKOFTHECIRCUITLIESINTHEVOLTAGEBOOSTLEVEL,BECAUSEQ1ISTHEMAINTASKOFPROVIDINGVOLTAGEGAIN,ITISBOUNDTOBEOPENLOOPDISTORTIONANDBANDNARROWTYPICALOCLAMPLIFIER,SINGLETUBEAMPLIFIEROVERLOADABILITYISPOOR,THISASERIESOFSHORTCOMINGSISISNOTCONDUCIVETOTHECIRCUITSDYNAMICPERFORMANCEAROUNDTHEIMPROVEMENTOFVOLTAGEDRIVENPERFORMANCE,PEOPLEHAVEPROPOSEDAVARIETYOFSTRUCTURES,ATOTALOFCOMMONEMITTERATOTALBASECIRCUITISALSOCALLEDTHE“SCARLETCASCODECIRCUIT,ITORIGINALLYWASWIDELYUSINGINTHEHIGHFREQUENCYCIRCUIT,BUTFORAUDIOCIRCUITSCANALSOPLAYEXCELLENTPERFORMANCETHEFIRSTISITSBROADBANDRESPONSE,BECAUSETHETOTALQSAMPLIFIERTUBEQVERYLOWINPUTIMPEDANCE,SOTHATTHELOSSOFTHEVOLTAGEGAIN,MAITREYAEFFECTISVERYWEAKTHEBROADBANDSOUNDPUSHLEVELHASOPENEDTHEDISTANCEBETWEENTHEINPUTSTAGEPOLE,THEPHASECOMPENSATIONBECOMESEASY,ANDTHECAPACITYOFTHECAPACITORCCANBEGREATLYREDUCED,WHICHISFAVORABLEFORIMPROVINGTHETIMDISTORTIONASECONDADVANTAGEISHIGHLYLINEARCIRCUITTOTALBASECIRCUITOUTPUTCHARACTERISTICSCANALSOCLEARLYSHOWSTHAT,TESTING,SHOTATOTALOFATOTALOFTHECIRCUITSUBSTRATEDISTORTIONDEGREETHANSINGLECOMMONEMITTERCIRCUITAREANORDEROFMAGNITUDELOWERSTILLANUNBALANCEDDESIGN,THISLIMITATIONCOMESFROMTHEINPUTSTAGEIFTHEINPUTSTAGEOFCHANGE,FROMTHECOMPLEMENTARYPUSHPULLQQGCOLLECTOROUTPUTSIGNAL,THENTHEVOLTAGEBOOSTLEVELCANBEINFIGURE7BASEDADDAGROUPOFNPNTUBEFORMEDTHECOMMONEMITTERATOTALBASECIRCUIT,DOAPUSHPULLOUTPUT,THENTHECIRCUITISVERYSYMMETRICALBALANCETHE,ALMOSTREACHEDTHEDEGREEOFPERFECTIONTODAY,MANYOFTHEMOSTADVANCEDPOWERAMPLIFIERSUSETHISCIRCUITSTRUCTUREFIGUREEIGHTISANOTHERVOLTAGEBOOSTFORM,ANDITSINPUTSIGNALCOMESFROMQLANDQSINFIGURESIX,OFCOURSE,ATTHISPOINTQZMUSTBECOUPLEDWITHTHECOLLECTORLOADRESISTORVOLTAGEBOOSTLEVELALSOTHESYMMETRYOFTHEDIFFERENTIALAMPLIFIER,WHICHCANNOTONLYIMPROVETHEBALANCEOFTHEINPUTSTAGEINCREASETHEAMPLIFICATIONABILITYANDCOMMONMODESUPPRESSIONRATIO,ANDCANALSOREDUCEDISTORTIONLEVELTOPROMOTE,BECAUSETHEDIFFERENTIALAMPLIFICATIONCIRCUITWHENTHEINPUTINACERTAINRANGEWITHLINEARTRANSMISSIONCHARACTERISTICSANDSOMECIRCUITALSOQN,QZEMISSIONPOLEONNEGATIVEFEEDBACKRESISTANCE,EVENMOREEXPANDEDLINEARRANGEQ2ANDQDCONSTITUTEAMIRRORCURRENTSOURCE,THEQ,THECOLLECTORCURRENT