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    打造A30小型發燒級甲類功放

     pangys 2016-02-18
    一直想打造一款簡單的發燒功放,經過一番努力,這一心愿終于實現——一款A30的功放誕生了。之所以叫 A30,是因為其設計的最大功率為30W,可以工作于純甲類狀態下,就是30W純甲類功放的意思。 

    A30 是專門為高標準音樂重放而設計的高品質小功率功放,注重的是音響重放效果。甲類功放沒有交越失真,對電路的穩定性要求很高,本人對聽音要求較高,要求聲音平衡 性要好,表現比較全面,因此,電路設計和元件選取就顯得 非常關鍵。先考慮電路的形式,一般用對稱的電路設計可以 做得比較簡單,性能也比較高。對比各種電路,輸入級采用 場效應管做互補放大,只要兩個管子,不用另加恒流源偏置 電路。電壓放大級用簡單的共射放大電路,輸出級關鍵是功 率管的選擇,考慮到用雙極型三極管要推動級,增加了元件, 決定用場效應管做輸出元件,這樣省掉一級推動,電路就更 簡單一點,而且場效應管聲音細膩甜美,也很討人喜歡。 
    選取元件同樣也很重要,先是輸入級的場效應管,選用跨導大的場效應對管K366/J107,這樣可以得到更好的線性和增益,還可以減輕電壓放大級的負擔。這對管和大名鼎鼎的K170/J74同是東芝的產品,各項性能相差不多,而且跨導 還比K170/J74大一點,只是功率稍小了一點,但是用在輸入級,200mW的功率已足夠了,價錢卻便宜不少。這兩對管的 主要參數對比見表1。 
    輸出級的元件選取是難中之難,之所以這樣是因為一般場效應管都有低頻欠缺的特點,特別是聽大動態的音樂時就 腳軟或低頻下潛不夠等。對比雙極三極管和場效應管,可以 看到,場效應管的跨導明顯小很多,電流越小,跨導越小, 這就造成了場效應管低頻不足的缺點。一般音響用的場效應 管都存在這個問題,最后只能放棄用一般音響用的場效應管,選用日立的超大電流場效應管K2586/J555,這對管的電流達到60A,跨導也比一般的場效應管大很多,表2所示的是 這對管的主要參數。這對管耐壓只有60V,不過用來做功率不大的機器是足夠了。 
    電壓放大級用的三極管對聲音的影響也是非常明顯的, 曾用很多對管進行實際聽音對比,最后決定用東芝的A1145/ C2705。這對管的聲音很暖和,而且低頻足,高音甜,非常 耐聽。 
    另外,要使功放穩定工作,溫度補償也非常重要,補 償過大和不足都會造成工作電流不穩定。鑒于場效應管的特性和雙極型三極管不同,用一般三極管做補償就容易補償過度,造成負溫度特性的假像,開機電流會比穩態電流大很 多,這樣很容易燒管,所以選擇用性能基本相同的場效應管 補償就是最好的方法。選用場效應管2SK2232比較合適,它 的開啟電壓跟K2586/J555的基本一樣,試驗證實,用這個管 做補償時電流很穩定,散熱器溫度很高時都能比較穩定。 
    經過以上考慮,最后決定采用的功放電路如圖 1 所示。 

    簡潔至上 靚聲功放——打造A30小型發燒級甲類功放
    該電路采用純直流放大形式,這樣可以省掉耦合電容,而且 電路更簡單,性能更好。該電路一共分三級,都是互補對稱 電路。第一級采用 K366/J107,偏置方式為自給偏壓,電流 選在 1.6mA,電壓放大倍數大約是 1.6 倍。第二級用三極管 A1145/C2705 做共射放大,射極電阻用 50Ω,本級電流是20mA,R7 和 R15 是電壓放大級的負載電阻,電壓放大級的 放大倍數約 400 倍。第三級用 K2586/J107 接成跟隨器形式 輸出,整個電路的開環電壓增益大約是 1.6×400=640 倍,閉 環增益由 R11 和 R13 決定,約為 50 倍(34dB)。增益取得較大, 這樣可以省掉前級,可以直接做成合并機。2SK2232 與 R6、 R10、R14 共同組成功率管的偏置電路,R14 可以調節偏置電 壓大小,從而調節靜態電流大小,R9 可以調節中點電位。 
    整個電路比較簡潔,元件不多,一個聲道用一塊PCB,如圖2所示。該電路板的排版也比較講究,大電流的連線都采 用了很大的線徑,信號地線和電源地線分開,之間可以通過一根連線連起來。當兩聲道獨立供電時直接連接即可。當兩 聲道共用電源時,信號地線和電源地線可以分開,分別用線 接到總地線,這樣可進一步提高信噪比。另外,功放板上沒 有整流和濾波電路,這部分電路需要外接,同時可以選用不同的濾波電容,方便制作。外接的電源電路如圖3所示。 
    簡潔至上 靚聲功放——打造A30小型發燒級甲類功放

    簡潔至上 靚聲功放——打造A30小型發燒級甲類功放

    為了使功放有更好的效果,所有元件都選用原裝發燒件,主濾波電容是美國思碧36DE系列110000μF/40V電容, 退耦電容選用化工電容,變壓器選用的是300W、輸出雙15V 環形變壓器,整流橋選用的是35A原裝整流橋,連線用西電麻線,電位器使用ALPS的小型電位器。PCB做好,元件也備 齊了,接下來就是安裝和調試了。 
    1.  先規劃功放的安裝結構,由于PCB比較小,把板豎起 來安裝在散熱器上更好看,而且可以省空間,讓功放布置更緊湊。所以選用了小型全鋁機箱,變壓器和濾波電容各放機 箱一頭。 
    2.  在機箱和散熱器相應地方鉆孔,用來固定環形變壓器、電容、整流橋及功放板。功放板安裝在散熱器的中間,功率管裝在散熱器的底部。 
    3.  固定好變壓器,裝好后板,連接好電源,然后裝好整流、濾波電路,電源電路就完成了。上電測試,測得濾波后的電壓為±22V左右(空載)。 
    4.  功放板裝上除功率管以外的所有元件,如圖4所示, 檢查無誤后上電初調,調節R9和R14,使R21、R22上的對地 電壓分別為±1.5V。 

    簡潔至上 靚聲功放——打造A30小型發燒級甲類功放
    5.  裝上功率管并且把功放板固定在散熱器上,如圖5所示。然后上電調整靜態電流和中點電位,用萬用表測量無感電阻R17或R18上的壓降來換算成靜態電流(200mV時電流 為1A)。調節R14,使靜態電流穩定在0.5A,此時因散熱器 較熱,所以沒有再調大靜態電流。調節R9,使中點電壓為零(在10mV以內)。 

    簡潔至上 靚聲功放——打造A30小型發燒級甲類功放 
    6.  兩聲道的功放板分開調試,調試好了就可以進行最后的安裝了。 
    7.  安裝好電位器、蓮花座、輸出接線端子,并且接好線。安裝時地線按一點接地,星形接法處理。 總接地點選擇在兩個濾波電容的中間,功放板中的信號地線和電源地線分別用線連到總接地點,輸入地線和電位器的地線也分別用屏蔽線連到這里,機內所有信號線都采用屏蔽線連接。將濾波電容平放,用一根兩邊帶銅耳的線卡住, 兩邊用螺絲固定好。 
    8.  裝上電源指示燈和音量指示燈,兩個LED串接一個390Ω的電阻,用一組9V的電源供電。 
    9.  最后把機內線整理好,用扎帶綁緊,安裝好的功放內部如圖6所示。

     簡潔至上 靚聲功放——打造A30小型發燒級甲類功放
    10.  安裝好機箱,一個漂亮的功放就完成了,如圖7所示。 

     簡潔至上 靚聲功放——打造A30小型發燒級甲類功放

    最后講一下A30的應用,由于元件的耐壓比較低,所以最高應用電壓只有±26V,最低可以在±6V下工作,建議在±12~±25V下應用。在電源電壓為±26V,負載8Ω時可以得到大約30W的輸出功率。A30功放可以工作于甲類和甲乙類,同樣都有很出色的表現。當靜態電流不小于(VCC-3)/2RL時,功放工作于純甲類狀態下,不過這樣要求散熱器面積比較大。如果電流比較小,功放將工作于甲乙類,建議靜態電流在200mA以上。變壓器功率宜用大一點,最好在200W以 上。另外,建議兩個聲道獨立供電,這樣地線會容易處理。 整個功放電路簡單,元件不多,而且調試容易,方便制 作。聲音非常迷人,中、高音細膩甜美、低音渾厚有力,感 覺不到是這么小功放發出的聲音。用來聽人聲、小提琴、交響樂也有比較好的表現,達到了預期的效果。關于這方面就不多說了,讓有興趣的同仁親自來體會。 

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