非對稱純后級功率放大器的電路設計
晶體管功放由于一般不需使用輸出變壓器,成本較低,所以比較適合音樂愛好者自制。其中,純甲類放大器不存在交越失真,音色溫暖、耐聽,深受發(fā)燒友的喜愛;但甲類功率放大器特點也包括靜態(tài)功耗大、發(fā)熱量大,對元器件制作工藝要求高,尤其對電源變壓器的要求很高,否則聽感甚至比不上高偏流甲乙類功放。為了盡量解決好上述問題,設計了如附圖的電路,實際使用效果良好,該電路的特點是:
(1)非對稱形式,可有效防止偶次諧波削弱;
(2)除大功率擴流管外,前級各電路均工作于單端甲類狀態(tài),不存在交越失真;
(3)電路簡潔,元件少,便于制作PCB板,能耗、成本低;
(4)由實際試聽,認真選取了各元件型號、參數,確保了可靠性,出聲水平很好。
該電路主要由三部分組成:
這一部分設計的特點是:以恒流源代替射極電阻,提高共模抑制比,發(fā)以光二級管為定壓元件,既簡化了線路,同時電壓穩(wěn)定性能也較好。由于C2240管子工作在單端狀態(tài),為保證有足夠的動態(tài),而不發(fā)生削頂失真,這一級的靜態(tài)電流為
(1.8V-0.7V)/330Ω=1.67mA(實際測試1.8mA)
這一偏差主要由結電壓估算偏差引起。應該注意到,三極管的放大倍數β,隨Ib的增大而減小,會造成非線性失真,由于差分輸入位于主電壓放大級之前,這種不良影響將更加顯著,為此該處使用東芝C2240(對管為C2240/A970),該管為音頻專用小功率管,帶寬100MHz,它的顯著優(yōu)點是:噪聲低,β隨Ib變化率很小,從而可以提高該級的線性。
主電壓放大部分
該級的主要作用是對音頻信號進行電壓放大,要求放大管具有足夠的帶寬,選用了A970,帶寬100MHz,這一級的靜態(tài)電流為: (1.8V-0.7V)/100Ω =11mA(實際測試接近12mA)
BG3的射極電阻對電路動態(tài)影響較大,取為100Ω,保留一定量的局部電流負反饋。
BG4為BG3的鏡像電流源,并不參與電壓放大,該部分電路仍工作在甲類狀態(tài),C1、C2的設置可以防止放大器出現高頻自激。
推動與大功率擴流部分
推動管選用中功率對管D669/B649(140MHz),大功率管選用了C5200/A1943(30MHz),利用C2330作為這一級的偏置,可以看到C2330的集電極與發(fā)射極之間,并沒有并聯(lián)提供信號交流通道的電容器,由于C2330集電極與發(fā)射極之間的電壓Uce(即推動管的靜態(tài)偏置電壓),通過1kΩ的可調電阻調整,且可較好的保持定值,則e點的電壓將以低于c點Uce的形式隨c點變化,所以不必擔心放大后的波形正負半周不對稱,利用數字儲示波器,可觀察到波形對稱良好。
關于東芝的C5200/A1943對管,音響文章介紹較多,不作贅述。在此談一下該對管的靜態(tài)工作點,靜態(tài)工作電流定為50mA,實際調試中發(fā)現該電流在50mA~300mA間變化,對提升音質無太大的作用,當然在低于30mA時,放大器聲音變得單薄,分析力下降。整機的電壓放大倍數為:= 26.5(28.465dB)
電路采用電壓負反饋,有文獻指出電流負反饋聽感優(yōu)于電壓負反饋的線路,其實電壓負反饋功放也很有特色。本線路沒有采用直流伺服技術穩(wěn)定中點電位,仍保留了負反饋接地電容,從而Cf將影響到線路的音色,該電容采用了ELNA音頻專用100μF電容反向串聯(lián)獲得。
1、電源部分
變壓器容量建議在200W以上,利用快速恢復二級管FR307進行整流,實際使用中,僅利用一對10000μF濾波電容,音箱中就已經干凈,增大濾波電容的容量有利于功放動態(tài)的發(fā)揮。
2、調試
本機調試方法如下,檢查線路無誤后,將1kΩ可調電阻調至最大值,接通電源,測量輸出中點電壓,該電壓一般不超過1V,通過后:
(1)調節(jié)差分輸入級的滑臂電阻,使中點電位接近0V;
(2)調整功率管靜態(tài)偏置電源至50mA。
重復步驟(1)、(2)使機器進入正常工作狀態(tài),通電煲機半小時左右,再次調整一遍,即可通電試音。
由于該線路為非對稱結構,開機時不可避免地存在一定的沖擊,同時為了更有效保護喇叭,建議安裝喇叭保護電路。
如果想提高電路的功率和阻尼系數,可以再加并一對大功率管C5200/A1943,在調試過程中發(fā)現,將C5200/A1943換為場效應管K413/J118時,聲音也非常醇厚,不過K413/J118為工業(yè)用管,開啟電壓較高,由于線路無須改變,不妨一試。
關于本機的性能參數,由于沒有適用的檢測儀器,為不誤導讀者,在此不能給出。而對一款線路,最重要的還是要看線路出聲是否入耳,所以在此僅給出我與幾名音樂愛好者的主觀評價。利用該后級,以分鍵伍DP-5010CD為音源,怪獸400MK Ⅱ信號線,惠威的震撼6A音箱為試音器材,測試了平衡信號、20Hz~20kHz的掃頻信號,試播了蔡琴的幾張專輯,可以說出聲感情充沛,聲音厚實,能很好的收住口型:在播放《夜深沉》曲目時,緊迫的鼓點聲,鼓錘挨著鼓皮的聲音,清晰可辨,極具穿透力。本后級的信噪比很高,即便耳雜貼近音箱都很難覺察到噪音,動態(tài)大、聲場寬,對人聲與弦樂的表現可圈可點,分析力很高。
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