《纯甲类高保真功放制作》由会员分享，可在线阅读，更多相关《纯甲类高保真功放制作（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、15W15W 纯甲类功放制作纯甲类功放制作纵观目前市场上的 HiFi 功放，输出功率在 100W 以上的以甲乙类放大产品居多，50100W 的功放中甲类放大产品占有相当的比例。从高保真的角度来看，功率储备大些当然是好，但若从节省能源的角度来看，就值得考虑了。由于纯甲类功放的效率很低，所以在您欣赏美妙音乐的同时，约有百分之七八十以上的电能变成热量散发掉了。一台每声道输出功率为 50W 的纯甲类功放，若以 30计其效率，则静态功耗就有 330W 之大，说句玩笑话，简直是“守着火炉吃西瓜”。笔者在帮人选购功放时就经常遇到这样的情况：很多人虽然为纯甲类功放的音色所倾倒，但也往往因其 “发高烧”的工作状
2、态而忍痛割爱。功耗大也是电子管功放的致命弱点。市场经济是无情的。国内几家有名的生产胆机的厂家，如斯巴克、欧博、大极典也先后推出了自己的晶体管功放，就证明了这一点。根据我国国情，一般工薪阶层的居室面积多在二十平方米以下，并且通常以客厅或卧室兼作听音室。若音箱的灵敏度在 89dB 以上，则 1020W 的纯甲类功放就可满足一般欣赏要求。如果在歌舞厅里那样的环境中让我们的耳朵长期承受大音量，听力就会逐渐减退。再说，吵得左邻右舍不得安宁,也不合适。所以说，如果生产一些功率在 15W 左右的音质音色较好的功放，静态功耗在 100W 以下，肯定会有市场。可惜这类功放是个空白。日本金嗓子有一款 A20，每声
3、道纯甲类功放 20W，音质有口皆碑，但价钱却令人望而却步。现在，国内生产功放的厂家似乎在攀比，功率越做越大，重量越做越重，但销路却不见得很好。何不制作一些 “好吃不贵”的功放来投放市场呢？本着这个思想，我们设计了这台 15W 纯甲类功放，试图在这方面做一些尝试。一 电路原理1、功放电路由 VT1、 VT2 组成差动放大电路，每管静态电流约为 0.5mA。R3 为 VT1 的集电极负载电阻，VT1 与推动级 VT4 之间为直接耦合。输出级由两只型号相同的 NPN 型大功率晶体管 VT5、VT6 组成，而没有采用互补对称推挽电路。输出管 VT6 对于负载（扬声器）来说是共发射极电路，而 VT5 则
4、是射极输出电路，因此是不对称放大。但实验测试表明，整个放大电路在取消大环负反馈（将 R5 短路）时的开环失真却很小，而且主要是偶次谐波失真。这个功劳应该归功于推动级电路。推动电路是本机最具特色的电路，它的作用 和效果与传统的 RC 自举电路相比，有过之而无不及。VT4 为集射分割式倒相电路，分别由其集电极和发射极输出一对大小相等、方向相反的信号。VT4 对于输出管 VT6 来说为射极输出电路，电压放大倍数小于 1。从 VT4集电极输出的信号通过交流电阻很小的发光二极管 VD1，加到输出推动管 VT3 的基极。VD1 的正向导通压降约为 1.9V 左右，可看作一个噪声很小的稳压二极管，它使得VT
5、3 的发射极电阻 R7 两端的直流电压 UEC 基本不变，约比 VD1 的稳压值小 0.7V。对交流信号而言，R7 是与 VT3 的发射结电阻相并联的。VT3 和 VT5 组成同极性达林顿式复合管。因此推挽放大的上臂是由一级共射放大电路（VT4）和二级射极输出电路（VT3、VT5）构成的，而推挽电路的下臂是则由一级射极输出电路（VT4）和一级共射放大电路（VT6）构成，可见是不对称的推挽放大电路。故在选择放大管时，这几只管子的电流放大系数也不必配对。这一点在工厂大批量生产时尤为重要，可以大大降低成本。该样机各管 值如下：1=2=110， 3=50，4=90，5=70，6=90。也就是说，要把
6、值较大的管子优先安排为VT4 和 VT6。该功放电路的开环电压放大倍数约为 504，闭环电压放大倍数由 R4 和R5 决定，约为 15.7。甲类推挽功率放大电路的理论最高效率为 50，该样机实测最大不失真输出电压的有效值为 11V，折合成输出功率约为 15W（8），静态功耗约为 40W，因此最高效率为 37.5。当无信号输入时，效率为零，40W 功率几乎全部消耗于两只输出管上，因此要加上足够面积的散热器，并且保证通风情况良好。总之，该功放有以下特点：功率输出管的电流放大系数不需配对； 用笔者设计的推动电路取代了传统的自举电路，频率响应好； 输出电压幅度大； 电路简单、调整容易、便于制作。 2、
7、稳压电源由于功放为 OCL 电路，输出端与扬声器直接耦合，故一般应加装延时保护电路，但由于该机采用了具有短路保护及软启动功能的17V 双路稳压电源，故省略了这部分电路。正负稳压电路均采用集电极输出式调整电路，效率高且具有短路保护功能，但不能够自启动。VT7、VT9 组成复合电源调整管。VT11 为取样放大管。由于 VT11的基极接地，故发射极电位必须为0.7V 才能使它工作于放大状态。所以 R19 的下端不能接地，而是接至17V。所以，如果万一负输出电源对地短路，将会使 VT11的发射极与基极间的电压为零，从而使 VT11 截止，这样调整管 VT9、VT7 因得不到基极电流也截止，结果使得正输
8、出电源电压为零。由于正、负稳压电路是对称的，故当正电源对地短路时，也会使负电源电压为零。功放电路的输出端省却了扬声器保护电路的原因也在于此，万一有一只输出管发生击穿短路，另一只输出管也会由于上述保护功能而得不到电源电压，这样扬声器中就不会有大的直流电流通过，从而有效地保护了扬声器。该电源的输出电压基本上由 VD4、VD5 两只稳压管的稳压值决定，约比它们的稳压值低 0.7V 左右（即减去 VT11、VT12 的发射结直流压降），故对两只稳压管要仔细挑选配对。输入端滤波电容器每边采用两只 4700F 的电解电容器并联使用，而输出端的滤波电容器每边仅采用一只 10F 的无极性电容器。通过样机实测，
9、当输出电流为 2.4A（满载）时的纹波电压很小：正电源侧为 0.8mV，负电源侧为1.25mV。此外，波形并非 100Hz 的锯齿状，而是频谱较宽的噪声状。该电源的稳压性能之所以较好，一是由于集电极输出式稳压电路的调整管具有一定的电压放大倍数，二是由于取样电路的取样比等于 1，输出端的电压变化直接通过 VD4、VD5 耦合到了取样放大管 VT11、VT12 的发射极。为了消除一般 OCL 电路开机时通过扬声器的冲击电流造成的“噗”声，该电源还设计了软启动电路。其工作原理如下：开机后，滤波电容器 C3 上的正电压通过 R10 向 C5 充电，C5 上的电压按指数规律上升。该电压通过 R12 及
10、VD2 加到正电源输出端，同时通过 R16 为 VT12 的发射极提供电流，使负电源也同时启动。电源电压达到正常值后，正输出电压通过 R14 给单向可控硅 VD3 提供触发电压而使它导通。VD3导通后，其阳极电压降低到 0.7V 以下，故二极管 VD2 截止。C5 上的电压通过 R12和 VD3 放电。延迟时间由 R10、C5 时间 常数决定，本例中此常数为 0.33 秒，开机时音箱中一点儿声响都没有。该电源的效率很高，调整管集电极和发射极之间电压降至 1V 时，输出电压仍可保持稳定。若市电交流电压为 220V 时，稳压电路的输入电压设定为22V （带额定负载），则可以使稳压电源在市电变化10
11、时，仍工作在最佳状态。若以调整管压降为 7V 计算，在满负荷 2.4A 时的管耗约 17W，因此只需较小的散热器，此时效率在 70以上。当调整管压降为 3V 时，效率为 85。总之，该电源电路特点是：具有软启动功能；具有正负电源分别短路或同时短路的保护功能，可省去扬声器保护电路；高效率，约 7085以上；低纹波系数。二、制作与调整要点1.元器件的选择功率输出管 VT5、VT6 选用东芝的 2SC3281， 在 70110 之间。实验时也曾选用过三肯的 2SC 2922，但发现容易产生高频自激。推动管 VT4 选用 NEC 的2SD401， 值为 7090，VT3 也用 2SD401， 在 50
12、70 之间。当输出管的 值在 100 以上时，VT3、VT4 也可选用国产管 3DG130（3DG12）。输入级 VT1、VT2 可选用 9012 或 9015 等， 值在 100 左右，不宜太高，但要求配对；也可选用 P 沟道结型场效应晶体管，但耐压应不低于 40V(因手头无此类管子，故未曾实验)。电阻的功率 R6、R10 应选 1W 以上， R7、R16、R19 应选 12W 以上，其余不作要求。电阻 R9采用两只 1W、0.51 电阻并联，作为测量时取样使用。稳压管 VD4、VD5 应选 1W 以上功率的。单向可控硅可选 1A 电流的任何型号。电源部分的 VT7、VT8 选用 MJ295
13、5 和 2N3055 或其它互补配对管，要求 大些，最好大于 80。推动管 VT9、VT10 选用中功率管 3CK9、3DK9 等， 值在 5080 之间。取样放大管 VT11、VT12 选用 9014 和 9015， 值大于 100。还要注意正负电源各对应管的 值应该相近，即大致配对。电容 C1、C6、C7 选用涤纶或聚丙烯电容。稳压电源输入滤波电容 C3、C4 采用四只 4700F35V 优质电解电容两两并联使用。电源变压器功率容量应不小于 100VA，次级交流电压双 18V，电流 3A 以上。整流管可用 1N5401。2.调整要点电源部分几乎不需要调整。如果电源不能自启动，则应适当减小
14、R10 的数值，但应在满载时能够自启动的前提下尽量大一些，以增大延迟时间。功放部分的调整可归结为两项；一是调整 R2 使输出端电位等于零；二是调整 R6 使 R9 上的压降等于0.3V，此时末级静态电流约为 1.18A。注意一开始可将电流调得稍小些，如 0.9A，等预热一段时间以后再调到上述规定的数值。3.电路的变通该功放电路稍加改动即可变为 OTL 电路，此时稳压电路可以省去负电源部分。OTL 电路虽然技术指标的测试结果不及 OCL 电路，但音色却别有风味。OTL 电路由于使用了输出电容器，虽然会影响频率特性，但却使扬声器的安全得到了保障。限于篇幅，此处不再赘述。三、主要技术指标该功放的主要技术指标如下：最大输出功率为 15W（8）；频率响应为 5Hz 44kHz (1dB,10W,8）；电压增益为 24dB；输入灵敏度为 0.7V(rms)。经过反复试听对比，大家一致认为该功放在播放人声时，嗓音显得宽厚圆润，流畅自然，能将演唱者的感情表达得很好。小提琴的表现不毛不燥，解析力很高。但对于动态范围较大的交响乐来说，本功放则显得有些力不从心，但觉得低频量感比较适中，能将各种乐器的轮廓刻画出来。虽在大动态时显得逊色一些，因为它毕竟只有 15W 的有效值功率。因此它作为家庭欣赏音乐用极为合适，达到了预期的设计目的 。
