發(fā)燒級(jí)甲乙類功率放大器的設(shè)計(jì)

　　優(yōu)秀的線路設(shè)計(jì)是出靚聲的根本之道，這一點(diǎn)在進(jìn)口功放中得到了很好的體現(xiàn)。本文介紹的這款線路最早見于一些進(jìn)口的日本發(fā)燒級(jí)功放，幾經(jīng)本人改造最終成型，音質(zhì)表現(xiàn)極其出眾，現(xiàn)介紹給大家。

　　一、電路原理簡介

　　1 主放大電路

　　圖1為功率放大器的左聲道放大電路。R1、C1組成低通濾波器，濾除混于音頻信號(hào)中的高頻干擾信號(hào)，R2為輸入匹配電阻。來自音源或前級(jí)的音頻信號(hào)由J1進(jìn)入VT1-VT4四只場效應(yīng)管組成的雙差分輸入電路。場效應(yīng)管屬電壓控制器件，輸入阻抗高，頻率響應(yīng)好，常見于一些發(fā)燒級(jí)線路中，同時(shí)，其漏-源耐壓低，供電需經(jīng)一些特殊處理。R4、R6、RP1、R7及R9組成直流電壓鉗位電路給四只輸入級(jí)場效應(yīng)管供電。經(jīng)計(jì)算VT5、VT6和VT7、VT8基極電位分別為±45V×（R6+RP1×1/2）/（R4+R6+RP1×1/2）=±12.7V。四只場效應(yīng)管漏極實(shí)際供電電壓為12.7V-0.6V=12.1 V，保證場效應(yīng)管工作在低電壓狀態(tài)。VT1和VT5（另VT2和VT6， VT3和VT7， VT4和VT8）組成共源共基電路（俗稱沃爾曼電路），這種電路組態(tài)具有其他線路無可比擬的優(yōu)點(diǎn)—頻響寬、失真低、增益高、線性好。RP1調(diào)節(jié)四只輸入級(jí)結(jié)型場效應(yīng)管柵-源偏置電壓，進(jìn)而改變輸入級(jí)工作電流。本電路將輸入級(jí)電流設(shè)定在1.6mA，這樣R3， R5， R8， R10上的直流電壓降為1.5kΩ×1.6mA=2.4V。

　　VT9， VT10和VT12， VT13接成共射-共基組態(tài)構(gòu)成電壓放大級(jí)。VD1， R12及VD2支路為共基管VT10， VT12基極提供恒定工作電壓。C4， CS并接于VD1， VD2兩端消除穩(wěn)壓二極管造成的噪聲干擾。R3， R8上的2.4V直流電壓降作為VT9， VT13的基極偏置電壓，將電壓放大級(jí)工作電流鉗位在（2.4V-0.6V） /300Ω=6mA。音頻信號(hào)經(jīng)VT9， VT13共射放大后由其集電極進(jìn)入VT10， VT12組成的共基電路，并從兩管的集電極輸出，經(jīng)R15， R16送入VT14， VT15組成的推動(dòng)級(jí)電路。RP3調(diào)節(jié)輸出級(jí)對(duì)稱中點(diǎn)輸出的直流電位。將該點(diǎn)電位控制在±5mV以內(nèi)。VT11， VD3， R13及RP2構(gòu)成推動(dòng)級(jí)和功率輸出級(jí)偏置電路，調(diào)節(jié)RP2可以改變推動(dòng)級(jí)K214/J77兩管柵極電位差，進(jìn)而由R17， R18上的電壓差改變輸出級(jí)VT16， VT17的靜態(tài)偏置狀態(tài)。

　　本電路在設(shè)計(jì)時(shí)將推動(dòng)級(jí)K214/J77兩管柵極直流電壓差設(shè)定在4.7 V ，推動(dòng)級(jí)靜態(tài)電流（K214/J77漏-源電流）為63mA。R17， R18上的直流壓降合計(jì)為63mA×15Ω×2 ≈ 1.9V，此電壓作為功率輸出級(jí)VT16， VT17基極偏置電壓，將A1943/C5200靜態(tài)電流設(shè)定在82mA。R21、R22上的直流電壓降各為82mA×0.22Ω=18mV。

　　C7， C8的作用是消除K214/J77引起的自激，L1， R23和C9構(gòu)成揚(yáng)聲器感性負(fù)載的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。反饋網(wǎng)絡(luò)R24， R25和C10將整機(jī)電壓放大倍數(shù)設(shè)定在51倍（AVF=1+R24/R25 ）。反饋引出點(diǎn)選在推動(dòng)級(jí)對(duì)稱中點(diǎn)，減小了揚(yáng)聲器感性負(fù)載對(duì)小信號(hào)輸入級(jí)的影響，這也是現(xiàn)今比較流行的做法。

　　2.電源及保護(hù)電路簡介

　　圖2是本機(jī)的電源及保護(hù)電路，其中保護(hù)電路具有開機(jī)延時(shí)和主放大電路輸出中點(diǎn)直流過壓保護(hù)功能。剛開機(jī)時(shí)保護(hù)電路供電電壓經(jīng)R29，R31支路向C18充電，開始時(shí)VT20基極電位低不能導(dǎo)通，導(dǎo)致VD10， VT21截止，繼電器K1不能吸合，常開觸點(diǎn)斷開了功率級(jí)與揚(yáng)聲器的連接，避免了開機(jī)浪涌電流對(duì)揚(yáng)聲器的沖擊。隨著C18充電電壓的升高，VT20飽和導(dǎo)通，VD10， VT21也隨之飽和導(dǎo)通，繼電器K1吸合，接通揚(yáng)聲器正常放音。R29， R31和C18決定開機(jī)延時(shí)時(shí)間的長短。

　　當(dāng)功率輸出級(jí)中點(diǎn)出現(xiàn)正或負(fù)的超過安全工作電壓時(shí)，C16，C17充電，充電電壓達(dá)到±0.6V以上時(shí)，VT18或VT19導(dǎo)通，兩管集電極突現(xiàn)低電壓導(dǎo)致C18放電，VT20截止，引起VT21也截止，繼電器K1釋放，斷開揚(yáng)聲器，起到保護(hù)作用。此過程中，由于C16， C17和C18容量較大，充放電時(shí)間較長，避免了保護(hù)電路對(duì)短暫超標(biāo)電壓的誤動(dòng)作。

　　二、制作要點(diǎn)

　　圖3為其印制電路板圖。所有元件應(yīng)使用正品，RP1-RP3選用多圈精密可調(diào)電位器。成對(duì)出現(xiàn)的元件如R3， R5，R8， R10及VT5，VT6等需要精挑細(xì)選，將誤差控制在最小范圍內(nèi)，這樣成功才能有保障。

　　制作調(diào)試是依原理分塊進(jìn)行的。制作好輸入級(jí)電路，將J1對(duì)地短路，并用100kΩ電阻將VT2， VT4柵極接地。調(diào)節(jié)RP1并測量R3， R5， R8和R10上的電壓降，正常情況下應(yīng)該為2.4V，出現(xiàn)誤差較大的情況可能是輸入級(jí)元件配對(duì)不良。接好電壓放大級(jí)和輸出級(jí)偏置電路，測量R14兩端電壓應(yīng)為1.8V，調(diào)節(jié)RP2時(shí)VT10， VT12兩管集電極電壓差應(yīng)能在一定范圍內(nèi)變化并將該電壓調(diào)節(jié)到4.7V左右。

　　接下來，焊好推動(dòng)級(jí)和反饋電路，用數(shù)字萬用表直流電壓擋分別測量R17， R18上的電壓降，微調(diào)RP2，將該電壓調(diào)節(jié)到0.95 V左右。調(diào)節(jié)RP3，將反饋引出點(diǎn)直流電壓控制在±5mV以內(nèi)。最后一步是制作功率輸出級(jí)，微調(diào)RP2將R21， R22上的直流電壓降鎖定在18mV。再一次調(diào)節(jié)RP3，將功率輸出級(jí)中點(diǎn)直流電壓也調(diào)到±5mV以內(nèi)，只有這樣，在正常放音時(shí)，背景才能寧靜，不影響音樂的重現(xiàn)。

　　三、整機(jī)性能評(píng)價(jià)

　　整機(jī)聲場開闊，高音絲絲扣人，低音彈性十足，中音明亮甜美，表現(xiàn)出人意料。

　　實(shí)測指標(biāo)如下：

　　通頻帶：5Hz-210kHz（-3dB）

　　轉(zhuǎn)換速率：18V/1us

　　輸出功率：30W×2（8Ω）

　　最大不失真輸出功率：45W×2（8Ω）