Hi－Fi界有一句至理名言，就是“简洁至上”。这就是说，假如能用一个元件或器件做成的电路，就尽量不用两个。电子电路中常用的电子元件有电阻、电容、电感等，常用的电子器件有二极管、三极管及集成电路等。电阻、电容都属于线性元件，在放大电路中可以认为不会因它们而产生非线性失真。但是，目前用于放大的电子器件，不论是电子管、晶体管，还是集成电路，统统都是非线性器件，它们是放大电路中产生非线性失真的根源。因此，在放大电路中应尽量少用管子。要做到这一点也并非容易，所以通常所见到的放大电路都比较复杂。要想“简洁”，必须解决两个问题：一是放大倍数要足够大，至少应该在接CD机时能够达到额定的输出功率；二是非线性失真要尽量小些，在不加负反馈或只加少量的负反馈时，谐波失真系数能够达到Hi－Fi要求。 功率放大器的输出电路方式，可按有无输出变压器分为两类。无输出变压器的功放电路为了使扬声器中无直流电流通过，必须采用电容耦合(OTL电路)或者正负两套电源(OCL电路)。本文介绍的晶体管甲类音频放大器选用变压器输出的单管放大方式，每声道只用两只管子，而若采用互补推挽电路，则至少要用四五只管子。由于所用的输出变压器初级阻抗只有几十欧姆，所以绕制起来很容易，性能也很容易达到要求。采用变压器输出的一个突出优点就是可以避免烧扬声器。另外，变压器次级线圈极小的直流电阻，会改善扬声器的阻尼，使瞬态失真减小。电路结构与特点 该晶体管甲类音频功率放大器电路及电源电路如图1所示。这一功放电路具有高达15W的有效值输出功率，它只用两只晶体管，并把它们直接相连，复合成一只高跨导的功率场效应晶体管。这是笔者受到绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的启发偶尔想到的。IGBT是一种新型半导体功率器件，已成功地应用于高频开关电源中，近几年在高保真声频功率放大器中也常见到它的踪影。它兼有双极型晶体管(即普通PNP、NPN晶体管)和单极型晶体管(即场效应管)两者的优点，但没有两者各自的缺点，所以应用前景非常广阔。普通晶体管的饱和压降小，但开关速度慢，而且是正温度系数。场效应管不需要输入电流，开关速度快，具有负的温度系数，但是导通电阻较大。IGBT的等效电路如图2所示，图中(a)示出了由P沟道场效应管和NPN型晶体管复合而成的IGBT等效电路，(b)示出了由N沟道场效应管和PNP型晶体管复合而成的IGBT等效电路。由于目前的IGBT主要设计目的是用于开关电路而不是线性放大电路，所以其输出特性曲线的线性不太好。笔者采用了一只性能优良的日立hitachi名管2SJ77与一只国产大功率晶体管3DD9按IGBT结构复合成输出管。2SJ77(互补管为2SK214)是专门设计用于线性放大的中功率MOSFET，在高保真功率放大器中常用作推动管，口碑颇好。其跨导高达40mA/V(或40mS)，输入电容CIS为90pF，还不到大功率场效应管2SJ49(2SK134)输入电容的六分之一。
2.安装与调试输出管VT2在工作时会产生较大的热量，所以应加上足够面积的散热器，并在两者的接触面上涂上导热硅脂。因为该放大电路非常简单，所以采用搭棚方式焊接，找三只具有4个焊片的接线架就够用。要将每个声道的两只管子装在同一块散热器上，并且尽量靠近。防自激电阻R2(1kΩ)靠近栅极一端的引线应尽量短一些。为了保证在焊接时MOS型场效应管不至于损坏，可先用细保险丝将其三个电极绕接在一起，等整个电路都焊接完毕后再拆开。尽管这样，还是要注意电烙铁的金属外壳接地是否良好。最为保险的方法是拔掉电烙铁的电源插头，利用余热进行焊接。 整机的调整工作非常简单，只要在输出变压器的初级回路中串入一个1A的直流电流表，再调整相应的可调电阻，使两管总电流大约为720mA即可。也可以串上一个0.1～0.3Ω的取样电阻，测出其两端电压后再换算出电流值。 3.主要技术指标该音频功率放大器的主要技术指标如下：频率响应为25Hz～45kHz(－1dB)，12Hz～66kHz(－3dB)；最大输出功率为15W(RMS)；灵敏度为0.73V(RMS)；残留噪声(采用稳电源时)为0.32mV；最高效率(正弦波)为43％。 |
