|
根據下央所介紹的設計原則和方法所制作的A類FET音頻功放具有電子管音頻功放的特色。雖然本功放沒有很高的功率輸出，并且采用了一般的元件，但卻產生出令人回味的電子管功放的“溫暖”的音響效果。
首先，將典型單瑞EL84電子管輸出級與晶體管推挽輸出放大器作一比較。
1、電子管功放輸出級工作在純A類狀態(tài)。即使把音量調到最低，輸出級仍有顯著的功耗，電子管總處于加熱狀態(tài)。EL84管額定功率為12W，管子散發(fā)很大熱量。
與此相比，半導體放大器典型設計為AB類輸出狀態(tài)。在靜態(tài)下，輸出晶體管功耗較小。在較高信號下，兩只管子以推挽方式供給負載，其不足之處是會產生一定量的交叉失真。
2、電子管放大器，輸出阻抗較高，從而給揚聲器紙盆振動一個很小的阻尼。紙盆振動也受其他因素的影響，例如音箱的諧振頻率等。
對比之下，晶體管放大器輸出阻抗低，由于顯著的阻尼作用，導致揚聲器受到“僵硬”的控制，給出音響系統(tǒng)一個比較可控的滿意的頻響曲線。同時也意味著，抑制了單元揚聲器系統(tǒng)的聲響特性。
3、電子管特性是非線性的，輸出特性曲線略有彎曲。在輸入信號電平小時，電子管工作在近似線性區(qū)域，信號輸出失真較小。當音量提高信號擺幅較大時，電子管非線性特征明顯，導致輸出信號柔性地限幅。這類限幅很有趣，也很有意義。這是不采用任何整體電路上的負反饋達到的。
典型的AB類半導體放大器采用很深的負反饋，以達到低的信號失真和低輸出阻抗。音量提高時，功放輸出信號正比例地增大，直到信號波峰接近功放電源電壓為止。輸入信號進一步增大，驅動晶體管就在信號波峰上被截止，從而引起“過激勵”。它的發(fā)生是突然的，最終信號被削波，引起不愉快的刺耳聲。因此，對此類功效，重要的是保證不出現過激勵。相比之下，電子管放大器比較“寬容”，從聽感上要舒服得多。
放大器電路
該放大器如下圖所示，它工作在A類狀態(tài)。不采用整體負反饋去補償輸出FET管非線性特性。該放大器輸出阻抗很高，以降低揚聲器的阻尼作用，使揚聲器系統(tǒng)本身的聲響特性充分發(fā)揮。
在輸入端，Rl、C1作為低通濾波器，濾除不需要的高頻信號。下圖電路的第一級由BS170(T1)構成，作為輸入緩沖級具有有高輸入阻抗和低輸出阻抗的特性，電壓增益為1。低輸出阻抗有助于消除T2柵極電容的影響。T3作為定流源工作；它流過直流電流，而從T2漏級來的輸出信號交流成分加到揚聲器上。
放大器需要24V輸入電壓。因為工作點能自動地調節(jié)，不需要調試電路。用6V穩(wěn)壓器供給Tl和T2的柵壓。通過FET的電流由源極電阻值決定。T2靜態(tài)電流自身調節(jié)到1.28A，因為各個FET管特性有較大的不同，故可能影響這一數值。
輸出激勵級
下圖表示早期典型放大器。其中每一聲道只用一只VMOSFETo輸出變壓器作為扼流圈。次級繞組的直流電阻小于1Ω，這樣就只有一小部分漏級電流通過揚聲器。以電位器調節(jié)放大器工作點。不用激勵級，功率FET有比較高的輸入電容。這意味著，采用低阻抗信號源，例如CD機耳機輸出，只在高頻上才能成功地激勵放大器。用這簡單電路產生的聲響幾乎與前述放大器的一樣好。
但必須在下列三個方面改進設計。
1、FET功放能連接額定阻抗的揚聲器而不需要輸出變壓器。輸出的電解電容確保將交流信號耦合到揚聲器。
2、功放工作點，必須自身穩(wěn)定，不應有任何調節(jié)。取穩(wěn)定的柵級電壓，同時還要有FET源極連接電阻的局部反饋。
3、放大器輸入信號應與標準高阻抗線路輸入信號(1.OVPP)兼容。輸入晶體管Tl接成源輸出器，作為緩沖級。
在上圖的放大電路中滿足了這三個條件。該圖僅表示一個聲道，與早期設計最大不同處在于輸出級增添了一只FET(T3)。
該FET作為高阻抗電流源，輸出FET的漏極偏置在電源電壓的中間值。
分壓電路R8、R9供給T3柵極偏壓，必須考慮到柵一源極電壓要有4V。C8衰減此參考電壓上的交流紋波。C5在工作過程對T3保持固定的柵級電壓。
該輸出阻抗的電流源與信號放大FET高阻抗輸出一起，構成整個放大器高阻抗輸出特性，經測試該放大器的動態(tài)阻抗約為38Q。
供給低阻抗揚聲器（4Ω到8Ω）的輸出信號不是信號電壓形式而是電流形式。這對半導體放大器是不尋常的，但它提供了該放大器所產生的電子管音響效果的特性。
在輸出級FET作為電流源去代替通常的阻抗匹配變壓器，這意味著不需去補償變壓器的頻率響應。適用的變壓器或扼流圈現在不易獲得。當然，這種設計的缺點是增加了電路的功率損耗。
信號放大器FET(T2)在靜態(tài)下功耗為12V×1.28A=15W，而定流源大約也消耗同樣的功率。總共有大干30W電功率變成熱能。應注意，要保證將這熱量安全地散發(fā)掉，散熱器應有小的熱阻1K/W或更低。
FET放大器也能運行在高達35V的電源電壓下，而給出大的漏級電流。
這時需要降低源極電阻阻值。如果想聽這種放大器的聲響，或做點小試驗，此種修改措施是有價值的。
源極電阻所產生的電壓就構成了局部反饋，降低了放大器的斜率和放大系數，但不會降低輸出阻抗。C4將反饋信號分流到地以提高放大器頻響。在高頻端放大系數由電阻R7(0.18Ω)設定。要把放大器頻響擴展到低達30Hz，C4容量理論上應增加到30000uF。這種修改不僅成本高，而且造成潛在的阻尼，而且很容易使放大器在低音時過載。
電源方面所采取的措施
下圖所示電源電路很簡單。其輸出電壓上的少量電源紋波被放大器定流輸出所抑制。與充電電容相串聯的電阻衰減了充電電流峰值，有助于降低的高頻部分紋波電壓。
放大器有20dB的交流聲抑制系數。用一附加電路去衰減電源的紋波，使之不再聽到交流聲。該附加電路如下圖所示，它是分離元件構成的穩(wěn)壓電路。參考電壓是從電源電壓平均值得到。穩(wěn)壓器上的壓降與整流變壓器電壓值無關。T1和T2構成達林頓管，T3和R4用以感受集電極短路電流。T2要安裝足夠大的散熱器，防止穩(wěn)壓器短路。
穩(wěn)壓器壓降約為1.9V。正常工作時功耗小于2,5Wo電流限制在1.9A．輸出短路，電路產生約45W的功耗。
在試驗中，采用50VA環(huán)形電源變壓器，具有兩個18V的次級繞組和10000uF(35V)充電電容器。沒有附加濾波，在輸出端測試得800mVpp紋波電壓。為衰減此紋波，需要較高電壓，從而R1(6.8kΩ)產生跨在穩(wěn)壓器上1V的壓降。也要考慮Tl和T2的參數限制，實際上，T1的HFE會引起電壓太高或太低，需要改變R1，以達到補償作用（這是簡單方法的缺點）。
用控制T1基極電壓的方法，去限制T3輸出電流，因而，由R4壓降確定輸出電流達到的最大值。
T2用BD912．此管能處理15A的電流。若有必要，降低R4的值。可以安全地選擇較高的最大輸出電流。
T3(BC639)最大電流為1A（峰值1.5A）。在設有負載的條件下（具有電壓約27V），或者突然地輸出短路，R2限定通過T3的電流為1A（如前所述）。C1放電，R2功耗很小。
安裝與調試
下圖所示放大器印板圖不包括交流聲抑制器。大容量電容器和大功率電阻都垂直地安裝在印板上。首先在C7和C11之間的印刷敷銅線上搪上錫，再裝焊小型元件，如標準電阻，小電容和電位器等，然后裝大型豎直元件，如電解電容和大功率電阻等，散熱器用固定件安裝到印板上，再將2只功率FET裝焊在相應位置上。要注意FET引腳和連線不能拉的太近。散熱器和FET之間要加絕緣材質。
元件裝焊完畢，經仔細檢查，就可以調試放大器。在調試中，電路圖上所標電壓值，僅供參考。因為FET特性曲線有一個可容許的變化范圍，所標值只能認為是近似值。
|
