音质可与胆机比美的场效应管功放

音质可与胆机比美的场效应管功放 音质可与胆机比美的场效应管功放 2011年06月15日 本功放的电源电路见图3。该电路非常简洁，很容易制作。输出电压中混入的少量纹波会被本功放输出级的恒流源所阻尼。图3中的串联电阻R1起限制C1充电峰值电流的作用，它还有助于衰减纹波电压中的高频成分。然而，本功放的交流声抑制比只有20dB，若要求完全听不见交流场，则可增加图4所示的附加电源电路。 该附加的电源电路实际上是由分离元件组成的调压器，参考电压取自电源电压的平均值，整个调压器产生的压降与整流变压器的电压数值无关。T1与T2接成达林顿管，T3/R4组成短路电流的检测电路。只需将T3装在一只足够大的散热器上，该调压器就具有短路保护功能。它本身产生的压降约1.9V，因此正常工作时的功耗小于2.5W。限制电流设定在1.9A左右，输出短路时产生的功耗约为45W。 试验时使用一只50VA、具有两个18V次级绕组的环形电源变压器和一只10000μF/35V的储能电容器，在无附加滤波的情况下测得的输出纹波电压为800mVpp。若要进一步减小纹波，就需要提高电源电压并改变R1(6.8kΩ)的阻值，使调压器产生1V的附加压降。此外，必须考虑晶体管T1和T2的阈值，实际上T1不同的hFE可能会引起输出电压过高或过低。此时就需要改变R1的阻值来进行补偿，这是该简单电路唯一的缺点。 晶体管T3通过控制T1的基极电压来限制输出电流，以便使输出电流达到由R4两端压降决定的最大值。T2使用BD912大功率晶体管，它能承受的最大电流为15A，必要时也可减小R4的阻值来增大输出电流。T3(BC639)的 最大电流是1A(峰值可达1.5A)。在27V电源电压和空载(或输出突然出现短路)的情况下，R2将流过T3的电流限制到1A，此时C1放电，R2保持较小功耗。 放大器电路 本功放的电路见图1。整个电路设计成甲类放大器，不使用任何总体负反馈来补偿输出级场效应管的非线性特性。本功放的输出阻抗很高，以便减小扬声器的阻尼，使听音者能够听见扬声器系统的个别声音特性(即更好地展 (BS170)及其周边元件组成电压增现不同扬声器系统的个性)。场效应管T1 益为1、具有高输入阻抗和低输出阻抗的输入级冲器，低通滤波器R1/C1滤除有害的高频干扰信号。该级的低输出阻抗有助于克服输出级场效应管T2(BUZ72A)栅极电容对高音频信号的旁路效应。场效应管T3(BUZ72A)在这里用作恒流源，它在通过直流电流的同时将T2漏极输出的交流音频信号加到扬声器LS1两端。 本功放使用24V电源电压，无需调试，因为各级的工作点是自动调节的。6V三端稳压器IC1(78L06)为T1和T2提供稳定的栅极偏压，流过各场效应管的电注骤决于各自源极电阻的阻值。T2的静态电流自动调节到1.28A，但场效应管BUZ72A的特性分布较宽，个别管子的静态电流可能稍有不同。 ? 输出驱动器 图2是早期试制的场效应管输出级电路，每个声道只使用一只VMOS场效应管，输出变压器TR1在这里用作扼流圈。其次级绕组的电阻值小于1Ω，因此T1的漏极电流只有一小部分流过扬声器。微调电位器P1用来调节放大器的工作点。由于没有使用驱动级且功率场效应管的输入电容较大，只是在输入端连接低阻抗讯源(如CD播放机的耳机输出端)时才能在高频段成功地驱动该放大器。虽然它的音质几乎与图1的功放一样好，但需要从以下三方面进行改进: 1、不使用输出变压器，而改用电解电容器将输出信号耦合到扬声器; 2、对场效应管的栅极使用稳压器，将它的偏置电路改成工作点无需调试的自我稳定电路，并利用源极电路中的串联电阻引入少量局部反馈; 3、为了使输入端兼容高阻抗讯源(如1.0Vpp的线路输入信号)，在输入端增加一级起缓冲作用的场效应管源极跟随器。 这样就构成图1所示的电路，该图只画出了一个声道。它与图2电路的最大不同点在于输出级增加了一只功率场效应管T3，这只额外的场效应管用作高阻抗电流源，并将输出场效应管的漏级偏置到电源电压的中点。分压器R8/R9为T3提供所需的4V栅极偏压，C8滤除此偏压中的交流纹波成分。C5使T3的栅极电压保持恒定，从而使该电流源具有很高的输出阻抗。加之，放大器T2也具有很高的输出阻抗，所以本功放具有高阻抗输出特性，实测的动态阻抗约为38Ω。因此，输出到低阻抗(4Ω~8Ω)扬声器的不是信号电压，而是信 号电流。这点与普通晶体管功放有很大不同，但能够获得近似胆机的音质。 由于在输出级用场效应管电流源来取代常见的输出阻抗匹配变压器，所以本功放无需对输出变压器的频率特性进行补偿。如今已很难找到合适的输出变压器或输出扼流圈，省去它们不仅降低了成本，也使本功放更容易制作，但付出的代价是整个功放的功耗增大。静态下，T2的功耗为12V×1.28A?15W，恒流源T3的功耗与此大体相同，因此整机约有30W电能转换成了热能，必须将T2、T3装在一只热阻不大于1kΩ/W的散热器上。如果你对本功放的音质感兴趣打算做进一步的实验，可将电源电压提高到35V左右，使场效应管的漏极电流增大，但此时就使用更大的散热器并相应减小源极电阻的阻值。 T2源极电阻R6的作用是产生局部负反馈和减小放大系数曲线的斜率而不减小输出阻抗。与之并联的网络R7/C4用来控制本功放的频率响应，R7(0.18Ω)用来设定本功放对高音频的响应，C4则用来设定低音频的响应。若要使低频响应下潜到30Hz，则从理论上说C4的容量应增大到30000μF～这样改动不仅成本高昂，而且放大器很容易低频过载而烧坏。 电源 本功放的电源电路见图3。该电路非常简洁，很容易制作。输出电压中混入的少量纹波会被本功放输出级的恒流源所阻尼。图3中的串联电阻R1起限制C1充电峰值电流的作用，它还有助于衰减纹波电压中的高频成分。然而， ，若要求完全听不见交流场，则可增加图4所本功放的交流声抑制比只有20dB 示的附加电源电路。 该附加的电源电路实际上是由分离元件组成的调压器，参考电压取自电源电压的平均值，整个调压器产生的压降与整流变压器的电压数值无关。T1与T2接成达林顿管，T3/R4组成短路电流的检测电路。只需将T3装在一只足够大的散热器上，该调压器就具有短路保护功能。它本身产生的压降约1.9V，因此正常工作时的功耗小于2.5W。限制电流设定在1.9A左右，输出短路时产 。 生的功耗约为45W 试验时使用一只50VA、具有两个18V次级绕组的环形电源变压器和一只10000μF/35V的储能电容器，在无附加滤波的情况下测得的输出纹波电压为800mVpp。若要进一步减小纹波，就需要提高电源电压并改变R1(6.8kΩ)的阻值，使调压器产生1V的附加压降。此外，必须考虑晶体管T1和T2的阈值，实际上T1不同的hFE可能会引起输出电压过高或过低。此时就需要改变R1的阻值来进行补偿，这是该简单电路唯一的缺点。 晶体管T3通过控制T1的基极电压来限制输出电流，以便使输出电流达到由R4两端压降决定的最大值。T2使用BD912大功率晶体管，它能承受的最大电流为15A，必要时也可减小R4的阻值来增大输出电流。T3(BC639)的最大电流是1A(峰值可达1.5A)。在27V电源电压和空载(或输出突然出现短路)的情况下，R2将流过T3的电流限制到1A，此时C1放电，R2保持较小功耗。 制作及性能 电阻R6和R7分别用1.5Ω/5W和0.18Ω/5W的电阻。场效应管T2、T3应在电路板焊好并装上散热器之后再安装，以免它们的引脚和焊点因承受机械应力而出现断裂或脱焊。它们与散热器之间的接触面应保持绝缘并涂以导热硅脂。首次通电时，参照图1电路中标注的电压值用三用检查相应点的电压应大致相符(场效应管容许的特性范围较宽，图1中标注的电压是近似值)。 本功放的主要性能见表1。此甲类功放的输出功率并不算大，从理论上说它的输出功率应该达到静态功耗的25%左右，但实际上要稍小一些。因此，本功放不适合用于舞会需要大功率输出的场合，但将它置于中等音量时却能发出非常甜美的声音。即使将音量开到最大，它的“软限幅”特性也能保证声音不致过于难听。在小音量下，它的音色通透、失真很小。在之，它的声音具有充实而柔美的特性，能使人真正联想起胆管放大器。当然，对任何放大器的音质评价都是人们主观判断的结果，它取决于许多因素，而不只是由所用扬声器的品质来决定。多次试听的结果表明，本功放用同一只扬声器所产生的声音比它们接到普通Hi-Fi放大器时产生的声音要悦耳得多。 表1 本功放的主要性能(电源电压=24VDC，IT2/T3=1.28A) 项目 测试条件 性能指标 输入灵敏度 P=4W/8Ω 0.47V 放大系数 VIN=10mV 13 最大输出功率 8Ω，THD+N=10%，1kHz正弦波信号 4W 最大音乐输出功率 8Ω，THD+N,20%，1kHz 5.5W 失真度THD+N 1W，8Ω/1kHz 4.2% 失真度THD+N 0.1W，8Ω/1kHz 1.3% 信噪比S/N 1W/8Ω 89dB(A) 信噪比S/N 1W/8Ω，B=22kHz 85dB 带宽B 0.1W 83Hz~155kHz 阻尼因数 0.21 输出阻抗 约38Ω 效率 4W/8Ω 13%