非对称纯后级功率放大器的电路设计
时间：2007-09-18 10:08:00
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[导读]晶体管功放由于一般不需使用输出变压器，成本较低，所以比较适合音乐爱好者自制。
晶体管功放由于一般不需使用输出变压器，成本较低，所以比较适合音乐爱好者自制。其中，纯甲类放大器不存在交越失真，音色温暖、耐听，深受发烧友的喜爱；但甲类功率放大器特点也包括静态功耗大、发热量大，对元器件制作工艺要求高，尤其对电源变压器的要求很高，否则听感甚至比不上高偏流甲乙类功放。为了尽量解决好上述问题，设计了如附图的电路，实际使用效果良好，该电路的特点是：
（1）非对称形式，可有效防止偶次谐波削弱；
（2）除大功率扩流管外，前级各电路均工作于单端甲类状态，不存在交越失真；
（3）电路简洁，元件少，便于制作PCB板，能耗、成本低；
（4）由实际试听，认真选取了各元件型号、参数，确保了可靠性，出声水平很好。
该电路主要由三部分组成：
这一部分设计的特点是：以恒流源代替射极电阻，提高共模抑制比，发以光二级管为定压元件，既简化了线路，同时电压稳定性能也较好。由于C2240管子工作在单端状态，为保证有足够的动态，而不发生削顶失真，这一级的静态电流为
（1.8V-0.7V）/330Ω=1.67mA（实际测试1.8mA）
这一偏差主要由结电压估算偏差引起。应该注意到，三极管的放大倍数β，随Ib的增大而减小，会造成非线性失真，由于差分输入位于主电压放大级之前，这种不良影响将更加显著，为此该处使用东芝C2240（对管为C2240/A970），该管为音频专用小功率管，带宽100MHz，它的显著优点是：噪声低，β随Ib变化率很小，从而可以提高该级的线性。
主电压放大部分
该级的主要作用是对音频信号进行电压放大，要求放大管具有足够的带宽，选用了A970，带宽100MHz，这一级的静态电流为： (1.8V-0.7V)/100Ω =11mA（实际测试接近12mA）
BG3的射极电阻对电路动态影响较大，取为100Ω，保留一定量的局部电流负反馈。
BG4为BG3的镜像电流源，并不参与电压放大，该部分电路仍工作在甲类状态，C1、C2的设置可以防止放大器出现高频自激。
推动与大功率扩流部分
推动管选用中功率对管D669/B649（140MHz），大功率管选用了C5200/A1943（30MHz），利用C2330作为这一级的偏置，可以看到C2330的集电极与发射极之间，并没有并联提供信号交流通道的电容器，由于C2330集电极与发射极之间的电压Uce（即推动管的静态偏置电压），通过1kΩ的可调电阻调整，且可较好的保持定值，则e点的电压将以低于c点Uce的形式随c点变化，所以不必担心放大后的波形正负半周不对称，利用数字储示波器，可观察到波形对称良好。
关于东芝的C5200/A1943对管，音响文章介绍较多，不作赘述。在此谈一下该对管的静态工作点，静态工作电流定为50mA，实际调试中发现该电流在50mA~300mA间变化，对提升音质无太大的作用，当然在低于30mA时，放大器声音变得单薄，分析力下降。整机的电压放大倍数为：= 26.5（28.465dB）
电路采用电压负反馈，有文献指出电流负反馈听感优于电压负反馈的线路，其实电压负反馈功放也很有特色。本线路没有采用直流伺服技术稳定中点电位，仍保留了负反馈接地电容，从而Cf将影响到线路的音色，该电容采用了ELNA音频专用100μF电容反向串联获得。
1、电源部分
变压器容量建议在200W以上，利用快速恢复二级管FR307进行整流，实际使用中，仅利用一对10000μF滤波电容，音箱中就已经干净，增大滤波电容的容量有利于功放动态的发挥。
2、调试
本机调试方法如下，检查线路无误后，将1kΩ可调电阻调至最大值，接通电源，测量输出中点电压，该电压一般不超过1V，通过后：
（1）调节差分输入级的滑臂电阻，使中点电位接近0V；
（2）调整功率管静态偏置电源至50mA。
重复步骤（1）、（2）使机器进入正常工作状态，通电煲机半小时左右，再次调整一遍，即可通电试音。
由于该线路为非对称结构，开机时不可避免地存在一定的冲击，同时为了更有效保护喇叭，建议安装喇叭保护电路。
如果想提高电路的功率和阻尼系数，可以再加并一对大功率管C5200/A1943，在调试过程中发现，将C5200/A1943换为场效应管K413/J118时，声音也非常醇厚，不过K413/J118为工业用管，开启电压较高，由于线路无须改变，不妨一试。
关于本机的性能参数，由于没有适用的检测仪器，为不误导读者，在此不能给出。而对一款线路，最重要的还是要看线路出声是否入耳，所以在此仅给出我与几名音乐爱好者的主观评价。利用该后级，以分键伍DP-5010CD为音源，怪兽400MK Ⅱ信号线，惠威的震撼6A音箱为试音器材，测试了平衡信号、20Hz~20kHz的扫频信号，试播了蔡琴的几张专辑，可以说出声感情充沛，声音厚实，能很好的收住口型：在播放《夜深沉》曲目时，紧迫的鼓点声，鼓锤挨着鼓皮的声音，清晰可辨，极具穿透力。本后级的信噪比很高，即便耳杂贴近音箱都很难觉察到噪音，动态大、声场宽，对人声与弦乐的表现可圈可点，分析力很高。
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