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20W純A類功率放大器電路

 共同成長888 2015-10-02

電路原理和設(shè)計思路,整體電路可以分為四部分:
     輸入級:核心電路是由兩個BC559組成的差動放大電路,22K對地電阻為三極管的偏流電阻,它的大小同時決定了整個音頻功率放大器的輸入阻抗。8.2K電阻是差動放大器配對晶體的公共發(fā)射極電阻,決定了差分電路的共模抑制比和本級的靜態(tài)工作電流。經(jīng)過輸入級放大的電流在流經(jīng)1K可調(diào)電阻時產(chǎn)生的電壓信號,直接輸送到下一級。 1UF電容是整機(jī)的輸入電容,其容量的大小和制造材料對音質(zhì)的影響很大。根據(jù)理論計算,1UF的電容與輸入電阻22K組成了一個高通濾波電路,它的低端轉(zhuǎn)折頻率可以用下式計算:f=1000/(2*3.14*22*1)=7.2HZ。(在過去將放大器的低端頻響定位在20HZ時,還是可接受以的。現(xiàn)在數(shù)字音源大行其道的今天,看來還是高了一些,低端轉(zhuǎn)折頻率定在1HZ以下還是可以接受的。)由于該電容的重要性,一定要選擇質(zhì)量優(yōu)良的進(jìn)口音頻專用耦合電容。
 
     8.2K電阻決定了輸入級的晶體管靜態(tài)工作電流,可以由下式進(jìn)行估算(兩管值):VCC/8.2K=20/8.2=2.4MA。由于輸入級的晶體管靜態(tài)工作電流對音質(zhì)有較大的影響,可以調(diào)整該電阻的大小來滿足自己的要求。(晶體管靜態(tài)工作電流小,信噪比高,但是音質(zhì)發(fā)干,低音單薄。如果電流大一些,音質(zhì)溫暖,低音厚實,但是晶體管特有的高頻噪聲和反映在音頻內(nèi)的電流聲也會增加,使信噪比下降。本機(jī)取2.4MA還是比較合適的。) 
 
     電壓放大級: 為了簡化電路,本機(jī)使用一只三極管BD139,采用共射放大電路,還采用了自舉電路。 本級的靜態(tài)電流可以由下式進(jìn)行估算:VCC/(1.5k+1.5k)=6.8MA。100P的小電容是做頻率補(bǔ)償用的,容量要盡可能的小,如果沒有高頻自激,可以不用。(當(dāng)然由于這個小電容的存在對音質(zhì)有微妙的調(diào)節(jié)作用,具體怎樣處理,看自己的喜好了。) 
 
     為了保證大信號輸出時的幅度特性和線性,同時又不增加太多的組件,本機(jī)采用了自舉電路,由100UF電容和兩個1.5K電阻的分壓電路組成。在音響界對于自舉電路的批評較多,認(rèn)為它是一種正反饋,對音質(zhì)的負(fù)面影響較大。由于本電路的出道年代較早,設(shè)計前提是“簡潔至上”,也許在這里考慮的不是那么全面。
 
      輸出級: 在電路圖的上部的兩只MJE2955和周邊的組件組成了單端純甲類放大電路,下半部分以兩只MJE2955為核心組成了大電流恒流源電路。其恒流電流值就是輸出級的靜態(tài)電流??梢愿鶕?jù)下式估算:0.65/0.25=2.6A。(其中的0.65V疏三極管的發(fā)射結(jié)的PN結(jié)正向?qū)▔航担┩ㄟ^改變0.25電阻阻值的大小可以調(diào)整輸出級的功放管靜態(tài)工作電流。 本電路中,要求在8歐負(fù)載上有20W的純甲類輸出,2.6A這個電流顯得有點大了,實際上有公式可以估算:P=2*I*I*RL,這樣一來有大約為1.1A就可以滿足設(shè)計要求,但是我們的揚(yáng)聲器的阻抗并不是像純電阻一樣保持不變的,有時候在特定的頻率和極端的情況下,阻抗可能會降得很低。按照電路的設(shè)計如果使用4歐的負(fù)載,輸出40W的純甲類也是完全能達(dá)到!僅僅這種設(shè)計的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃悸肥侵档梦覀儗W(xué)習(xí)的。
 
     揚(yáng)聲器阻抗補(bǔ)償電路: 因為我們采用的揚(yáng)聲器是有感負(fù)載,為了使放大器的負(fù)載接近純電阻,在功率放大器的輸出端對地一般都有電阻和電容串聯(lián)的補(bǔ)償電路,其電阻的阻值和揚(yáng)聲器的標(biāo)稱阻抗相當(dāng),電容的取值為0.1UF-0.22UF,這里不再詳述。
 
     安裝調(diào)試注意事項: 電源部分: 由于純甲類單端功放的共模抑制能力很差,又加之本機(jī)的靜態(tài)電流很大,因此對電源的要求很高,最好采用電感濾波電路,但是對于電感的制作和應(yīng)用后產(chǎn)生的電磁干擾的處理都很讓人頭痛,采用穩(wěn)壓電路也是很好的選擇,只是成本和散熱問題也來了,還是忍痛舍棄吧。最終不得已選擇了電容濾波電路,變壓器的容量要在1000W以上,次級電壓為四線并繞的四組15-18V,電流容量在10A以上,兩兩串聯(lián)成兩組雙電壓,分別供給左右聲道,整流全橋要選擇電流25A以上的,耐壓不必太高有200V就足夠了。濾波電容的容量每聲道正負(fù)電源每邊不得小于2.2萬UF,當(dāng)然是越大越好了,不過要注意最好用多個小容量的電容并聯(lián)起來,達(dá)到所要求的容量,至于要并聯(lián)小容量的高頻特性好的無極性電容更是必須的。雖然成本增加了,但是效果可是好多了,好在25V的電解電容的價格較低。因為“在好的功放里,電源的成本要占一半!。如果采用雙單聲道設(shè)計,從變壓器--整流濾波電路--放大電路--輸出,各自都是獨立的就更好了。 
 
     制作、調(diào)試: 正是由于電路簡潔,所以音質(zhì)幾乎就是由原器件的特性所決定的。圖中標(biāo)示的晶體管,現(xiàn)在看來已經(jīng)不太發(fā)燒了,讀者可以根據(jù)現(xiàn)在的流行趨勢進(jìn)行代換。由于電路的發(fā)熱量較高,要求組件的可靠性一定要高,電阻一律選用1/2W的金屬膜電阻,所用電容由于用量較少,一定要選用精品。 只要原器件的質(zhì)量和焊接技術(shù)能夠保證,整機(jī)的調(diào)試十分簡單,通電前先進(jìn)入1K的可調(diào)電阻置于中間位置,在通電以后,調(diào)整該電阻使輸出端對地電位盡量接近0V即可,其余都由電路和原器件保證。保持空載半小時以上,觀察散熱器的溫度不太高,其它組件無異常,復(fù)測輸出端電位不是太大,就可以投入使用了。由于功放的組件還需要老化,可能你要聽到靚聲,還需要一段很長時間的操機(jī)過程。
 
     本文中沒有涉及保護(hù)電路,為了保護(hù)您昂貴的揚(yáng)聲器系統(tǒng),強(qiáng)烈建議加裝安全可靠的喇叭保護(hù)電路。

                            電路圖紙

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