場效應管特性及單端甲類功放製作全過程
發布時間:2016-05-23 責任編輯:wenwei
【導讀】場chang效xiao應ying管guan控kong製zhi工gong作zuo電dian流liu的de原yuan理li與yu普pu通tong晶jing體ti管guan完wan全quan不bu一yi樣yang,要yao比bi普pu通tong晶jing體ti管guan簡jian單dan得de多duo,場chang效xiao應ying管guan隻zhi是shi單dan純chun地di利li用yong外wai加jia的de輸shu入ru信xin號hao以yi改gai變bian半ban導dao體ti的de電dian阻zu,實shi際ji上shang是shi改gai變bian工gong作zuo電dian流liu流liu通tong的de通tong道dao大da小xiao,而er晶jing體ti管guan是shi利li用yong加jia在zai發fa射she結jie上shang的de信xin號hao電dian壓ya以yi改gai變bian流liu經jing發fa射she結jie的de結jie電dian流liu,還hai包bao括kuo少shao數shu載zai流liu子zi渡du越yue基ji區qu後hou進jin入ru集ji電dian區qu等deng極ji為wei複fu雜za的de作zuo用yong過guo程cheng。
場chang效xiao應ying管guan不bu僅jin兼jian有you普pu通tong晶jing體ti管guan和he電dian子zi管guan的de優you點dian,而er且qie還hai具ju備bei兩liang者zhe所suo缺que少shao的de優you點dian。場chang效xiao應ying管guan具ju有you雙shuang向xiang對dui稱cheng性xing,即ji場chang效xiao應ying管guan的de源yuan極ji和he漏lou極ji是shi可ke以yi互hu換huan的de(無阻尼),yibandejingtiguanshiburongyizuodaozheyidiande,dianziguanshigenbenbukenengdadaozheyidian。suoweishuangxiangduichengxing,duiputongjingtiguanlaishuo,jiushifashejihejidianjihuhuan,duidianziguanlaishuo,jiushijiangyinjiheyangjihuhuan。
一、場效應管的特性
場效應管與普通晶體管相比具有輸入阻抗高、噪聲係數小、熱穩定性好、動dong態tai範fan圍wei大da等deng優you點dian。它ta是shi一yi種zhong壓ya控kong器qi件jian,有you與yu電dian子zi管guan相xiang似si的de傳chuan輸shu特te性xing,因yin而er在zai高gao保bao真zhen音yin響xiang設she備bei和he集ji成cheng電dian路lu中zhong得de到dao了le廣guang泛fan的de應ying用yong,其qi特te點dian有you以yi下xia一yi些xie。
高輸入阻抗容易驅動,輸入阻抗隨頻率的變化比較小。輸入結電容小(反饋電容),輸出端負載的變化對輸入端影響小,驅動負載能力強,電源利用率高。
場效應管的噪聲是非常低的,噪聲係數可以做到1dB以下,現在大部分的場效應管的噪聲係數為0.5dB左右,這是一般晶體管和電子管難以達到的。
場效應管具有更好的熱穩定性和較大的動態範圍。
場效應管的輸出為輸入的2次ci冪mi函han數shu,失shi真zhen度du低di於yu晶jing體ti管guan,比bi膽dan管guan略lve大da一yi些xie。場chang效xiao應ying管guan的de失shi真zhen多duo為wei偶ou次ci諧xie波bo失shi真zhen,聽ting感gan好hao,高gao中zhong低di頻pin能neng量liang分fen配pei適shi當dang,聲sheng音yin有you密mi度du感gan,低di頻pin潛qian得de較jiao深shen,音yin場chang較jiao穩wen,透tou明ming感gan適shi中zhong,層ceng次ci感gan、解析力和定位感均有較好表現,具有良好的聲場空間描繪能力,對音樂細節有很好表現。
普通晶體管在工作時,由於輸入端(發射結)加的是正向偏壓,因此輸入電阻是很低的,場效應管的輸入端(柵極與源極之間)gongzuoshikeyishijiafupianyajifanxiangpianya,yekeyijiazhengxiangpianya,yincizengjialedianlushejidebiantongxingheduoyangxing。tongchangzaijiafanxiangpianyashi,tadeshurudianzugenggao,gaoda100MΩ以上,場效應管的這一特性彌補了普通晶體管及電子管在某些方麵應用的不足。
場效應管的防輻射能力比普通晶體管提高10倍左右。
轉換速率快,高頻特性好。
場效應管的電壓與電流特性曲線與五極電子管輸出特性曲線十分相似。
場效應管的品種較多,大體上可分為結型場效應管和絕緣柵場效應管兩類,且都有N型溝道(電流通道)和P型溝道兩種,每種又有增強型和耗盡型共四類。
絕緣柵場效應管又稱金屬(M)氧化物(O)半導體(S)場效應管,簡稱MOS管。按其內部結構又可分為一般MOS管和VMOS管兩種,每種又有N型溝道和P型溝道兩種、增強型和耗盡型四類。
VMOS場效應管,其全稱為V型槽MOS場效應管,是在一般MOS場效應管的基礎上發展起來的新型高效功率開關器件。它不僅繼承了MOS場效應管輸入阻抗高(大於100MΩ)、驅動電流小(0.1uA左右),還具有耐壓高(最高1200V)、工作電流大(1.5~100A)、輸出功率高(1~250W)、跨導線性好、開關速度快等優良特性。目前已在高速開關、電壓放大(電壓放大倍數可達數千倍)、射頻功放、開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)和(he)逆(ni)變(bian)器(qi)等(deng)電(dian)路(lu)中(zhong)得(de)到(dao)了(le)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)。由(you)於(yu)它(ta)兼(jian)有(you)電(dian)子(zi)管(guan)和(he)晶(jing)體(ti)管(guan)的(de)優(you)點(dian),用(yong)它(ta)製(zhi)作(zuo)的(de)高(gao)保(bao)真(zhen)音(yin)頻(pin)功(gong)放(fang),音(yin)質(zhi)溫(wen)暖(nuan)甜(tian)潤(run)而(er)又(you)不(bu)失(shi)力(li)度(du),備(bei)受(shou)愛(ai)樂(le)人(ren)士(shi)青(qing)睞(lai),因(yin)而(er)在(zai)音(yin)響(xiang)領(ling)域(yu)有(you)著(zhe)廣(guang)闊(kuo)的(de)應(ying)用(yong)前(qian)景(jing)。VMOS管和一般MOS管一樣,也可分為N型溝道和P型溝道兩種、增強型和耗盡型四類,分類特征與一般的MOS管相同。VMOS場效應管還有以下特點。
輸入阻抗高。由於柵源之間是SiO2層,柵源之間的直流電阻基本上就是SiO2絕緣電阻,一般達100MΩ左右,交流輸入阻抗基本上就是輸入電容的容抗。
驅動電流小。由於輸入阻抗高,VMOS管是一種壓控器件,一般有電壓就可以驅動,所需的驅動電流極小。
跨(kua)導(dao)的(de)線(xian)性(xing)較(jiao)好(hao)。具(ju)有(you)較(jiao)大(da)的(de)線(xian)性(xing)放(fang)大(da)區(qu)域(yu),與(yu)電(dian)子(zi)管(guan)的(de)傳(chuan)輸(shu)特(te)性(xing)十(shi)分(fen)相(xiang)似(si)。較(jiao)好(hao)的(de)線(xian)性(xing)就(jiu)意(yi)味(wei)著(zhe)有(you)較(jiao)低(di)的(de)失(shi)真(zhen),尤(you)其(qi)是(shi)具(ju)有(you)負(fu)的(de)電(dian)流(liu)溫(wen)度(du)係(xi)數(shu)(即在柵極與源極之間電壓不變的情況下,導通電流會隨管溫升高而減小),故不存在二次擊穿所引起的管子損壞現象。因此,VMOS管的並聯得到了廣泛的應用。
結電容無變容效應。VMOS管的結電容不隨結電壓而變化,無一般晶體管結電容的變容效應,可避免由變容效應招致的失真。
頻率特性好。VMOS場效應管的多數載流子運動屬於漂移運動,且漂移距離僅1~1.5um,不受晶體管那樣的少數載流子基區過渡時間限製,故功率增益隨頻率變化極小,頻率特性好。
開關速度快。由於沒有少數載流子的存儲延遲時間,VMOS場效應管的開關速度快,可在20ns內開啟或關斷幾十A 電流。
二、場效應管的主要參數及選用
為了正確安全運用場效應管,防止靜電、誤(wu)操(cao)作(zuo)或(huo)儲(chu)存(cun)不(bu)當(dang)而(er)損(sun)壞(huai)場(chang)效(xiao)應(ying)管(guan),必(bi)須(xu)對(dui)場(chang)效(xiao)應(ying)管(guan)主(zhu)要(yao)參(can)數(shu)有(you)所(suo)了(le)解(jie)和(he)掌(zhang)握(wo)。場(chang)效(xiao)應(ying)管(guan)的(de)參(can)數(shu)多(duo)達(da)幾(ji)十(shi)種(zhong),現(xian)將(jiang)主(zhu)要(yao)參(can)數(shu)及(ji)含(han)義(yi)列(lie)於(yu)表(biao)1,作為參考。
表1 場效應管主要參數及含義

場效應管的選用應注意以下幾點。
場效應管的ID的參數按電路要求選取,能滿足功耗要求並略有餘量即可,不要認為越大越好,ID越大,CGS也越大,對電路的高頻響應及失真不利,如ID為2A的管子,CGS約為80pF;ID為10A的管子,CGS約為1000pF。使用的可靠性可通過合理的散熱設計來保證。
選用VMOS管的源漏極耐壓BVDSS不要過高,能達到要求即可。因為BVDSS大的管子飽和壓降也大,會影響效率。結型場效應管則要盡可能高些,因為他們本來就不高,一般BVDSS為30~50V,BVGSS為20V。
VMOS管的BVGSS盡可能高些,因為VMOS管guan子zi柵zha極ji很hen嬌jiao氣qi,很hen容rong易yi被bei擊ji穿chuan,儲chu存cun或huo操cao作zuo要yao慎shen之zhi又you慎shen,防fang止zhi帶dai靜jing電dian的de物wu體ti接jie觸chu管guan腳jiao。在zai儲chu存cun中zhong要yao將jiang引yin出chu腳jiao短duan路lu,並bing用yong金jin屬shu盒he屏ping蔽bi包bao裝zhuang,以yi防fang止zhi外wai來lai感gan應ying電dian勢shi將jiang柵zha極ji擊ji穿chuan,尤you其qi要yao注zhu意yi不bu能neng將jiang管guan子zi放fang入ru塑su料liao盒he子zi或huo塑su料liao袋dai中zhong。為wei了le防fang止zhi柵zha極ji感gan應ying擊ji穿chuan,在zai安an裝zhuang調tiao試shi中zhong要yao求qiu一yi切qie儀yi器qi儀yi表biao、電烙鐵、dianlubanyijirentidengdoubixujuyoulianghaodejiedixiaoguo,zaiguanzijierudianluzhiqian,guanzidequanbuyinjiaodoubixubaochiduanjiezhuangtai,hanjiewanbihoufangkebaduanjiecailiaochaichu。
peiduiguanyaoqiuyongtongchangtongpihaode,zheyangcanshuyizhixinghao。jinliangxuanyongluanshengpeiduiguan,shiguanzidejiaduandianyahekuadaojinkenengbaochiyizhi,shipeiduiwuchafenbiexiaoyu3%和5%。
盡可能選用音響專用管,這樣更能適合音頻放大電路的要求。
在安裝場效應管時,位置要避免靠近發熱元件。為了防止管子振動,要將管子緊固起來,管腳引線在彎曲時,應當大於根部距離5mmchujinxingwanqu,yifangzhiwanqushichaiduanguanjiaohuoyinqilouqiersunhuaiguanzi。guanziyaoyoulianghaodesanretiaojian,bixupeizhizugoudesanreqi,baozhengguanziwendubuchaoguoedingzhi,quebaochangqiwendingkekaogongzuo。
三、音頻放大器藝術魅力及評價
音頻放大器按所用放大器件可分為電子管放大器、晶體管放大器、集成電路放大器、場效應管放大器以及由上述所用器件兩種或兩種以上組成的混合放大器,各類放大器電路及所用元器件也是五花八門、千變萬化,由此對音源的重放音質又各具特色,很難說哪一種放大器能以偏概全、技壓群芳成為萬能放大器。
電dian子zi管guan放fang大da器qi由you於yu空kong間jian電dian荷he的de傳chuan輸shu時shi滯zhi作zuo用yong,重zhong放fang音yin色se溫wen暖nuan柔rou和he,尤you其qi是shi弦xian樂le人ren聲sheng,表biao現xian為wei醇chun美mei剔ti透tou,耐nai人ren尋xun味wei。晶jing體ti管guan以yi及ji集ji成cheng電dian路lu放fang大da器qi具ju有you犀xi利li的de分fen析xi力li、寬闊的頻響和強勁的動態,具有朝氣蓬勃、cuirenfenjindeganzhaoli。changxiaoyingguanfangdaqiyijihunheqijianfangdaqi,lituzonghedianziguanhejingtiguanyinpintexing,kaichuangyicai,rangleshenggengchuanshen,rangyinsegengwanmei。
近些年來,隨著電子電腦技術的不斷發展,各種電子合成器、各ge種zhong音yin頻pin效xiao果guo器qi和he膽dan音yin效xiao果guo器qi軟ruan件jian以yi及ji虛xu擬ni揚yang聲sheng器qi技ji術shu層ceng出chu不bu窮qiong。這zhe使shi得de音yin頻pin放fang大da器qi硬ying件jian的de發fa展zhan和he普pu及ji遠yuan遠yuan趕gan不bu上shang軟ruan件jian的de速su度du,在zai精jing確que度du上shang硬ying件jian往wang往wang也ye趕gan不bu上shang軟ruan件jian,如ru電dian腦nao模mo擬ni3D效果逼真度大大超過真實3D效果,不受聽音室的空間以及聲源合成的限製,同時也節省投入硬件的開支。
綠色音響、雙料發燒—— 電腦音響很有可能會成為未來音響的主流,硬件不行軟件來,實行軟硬兼施,功能強悍,集中體現了高效、便捷、神(shen)奇(qi)以(yi)及(ji)經(jing)濟(ji)的(de)特(te)點(dian)。如(ru)在(zai)電(dian)腦(nao)中(zhong)設(she)置(zhi)虛(xu)擬(ni)光(guang)驅(qu),每(mei)次(ci)播(bo)放(fang)樂(le)曲(qu)時(shi),就(jiu)不(bu)必(bi)啟(qi)動(dong)物(wu)理(li)光(guang)驅(qu),這(zhe)樣(yang)不(bu)僅(jin)減(jian)少(shao)等(deng)待(dai)曲(qu)目(mu)時(shi)間(jian)及(ji)物(wu)理(li)光(guang)驅(qu)的(de)磨(mo)損(sun),更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)消(xiao)除(chu)了(le)物(wu)理(li)光(guang)驅(qu)的(de)噪(zao)聲(sheng),實(shi)現(xian)高(gao)保(bao)真(zhen)放(fang)音(yin)。再(zai)如(ru),膽(dan)管(guan)功(gong)放(fang)放(fang)音(yin)柔(rou)和(he)耐(nai)聽(ting),而(er)製(zhi)作(zuo)成(cheng)本(ben)不(bu)薄(bo),並(bing)且(qie)取(qu)得(de)靚(liang)音(yin)的(de)要(yao)件(jian)比(bi)較(jiao)多(duo),而(er)通(tong)過(guo)膽(dan)音(yin)效(xiao)果(guo)器(qi)軟(ruan)件(jian),可(ke)為(wei)我(wo)們(men)在(zai)電(dian)腦(nao)中(zhong)造(zao)就(jiu)一(yi)個(ge)“軟膽”,就可以模擬出膽機的音色。目前電腦多媒體音響正處於進階時期,並與電視也架起了溝通的橋梁,其前景是十分燦爛誘人的!電(dian)腦(nao)以(yi)及(ji)音(yin)響(xiang)發(fa)燒(shao)友(you),是(shi)一(yi)個(ge)不(bu)惜(xi)時(shi)間(jian)和(he)精(jing)力(li),積(ji)極(ji)探(tan)索(suo)追(zhui)求(qiu)音(yin)質(zhi)的(de)特(te)殊(shu)層(ceng)麵(mian),將(jiang)繼(ji)續(xu)擔(dan)起(qi)一(yi)份(fen)愛(ai)樂(le)責(ze)任(ren),生(sheng)活(huo)中(zhong)多(duo)一(yi)首(shou)甜(tian)美(mei)的(de)歌(ge)聲(sheng),就(jiu)少(shao)一(yi)幕(mu)苦(ku)澀(se)的(de)紛(fen)爭(zheng)。無(wu)論(lun)是(shi)普(pu)通(tong)音(yin)響(xiang),還(hai)是(shi)電(dian)腦(nao)多(duo)媒(mei)體(ti)音(yin)響(xiang),功(gong)率(lv)放(fang)大(da)器(qi)依(yi)然(ran)是(shi)音(yin)頻(pin)能(neng)量(liang)擴(kuo)大(da)推(tui)動(dong)揚(yang)聲(sheng)器(qi)出(chu)聲(sheng)不(bu)可(ke)或(huo)缺(que)的(de)終(zhong)端(duan),各(ge)類(lei)放(fang)大(da)器(qi)均(jun)能(neng)較(jiao)好(hao)地(di)實(shi)現(xian)這(zhe)一(yi)功(gong)能(neng)。不(bu)過(guo)現(xian)代(dai)人(ren)們(men)對(dui)音(yin)響(xiang)(技術因素為主,如頻率響應、失真度、信噪比等)和音樂(藝術魅力為主,如聲底是否醇厚、堂音是否豐富、聽感是否順耳等)的苛求愈來愈高,不少“金耳朵”能夠聽出歌手的齒音、口角以及身臨其境、直逼現場的感覺,因此對音頻放大器重放音色也寄予更大的要求,努力以特色音響塑造迷人的音樂氛圍。
各ge類lei音yin頻pin放fang大da器qi具ju有you各ge自zi的de優you點dian及ji屬shu性xing,也ye各ge有you其qi不bu足zu之zhi處chu,而er場chang效xiao應ying管guan放fang大da器qi主zhu流liu兼jian具ju晶jing體ti管guan和he電dian子zi管guan兩liang者zhe的de優you勢shi,同tong時shi還hai具ju備bei兩liang者zhe所suo沒mei有you的de優you勢shi。在zai電dian路lu程cheng式shi上shang,大da量liang實shi踐jian證zheng明ming,單dan端duan甲jia類lei功gong放fang是shi以yi效xiao率lv換huan音yin質zhi的de典dian範fan,具ju有you無wu與yu倫lun比bi的de音yin樂le魅mei力li。不bu少shao發fa燒shao友you從cong單dan純chun追zhui求qiu音yin質zhi出chu發fa,反fan複fu製zhi作zuo功gong放fang,反fan複fu對dui比bi聽ting音yin,最zui終zhong為weiA類所動,似乎覺得沒有A類的音樂猶如孤獨的音樂。
四、單端甲類放大器性能芻議
放大器按工作狀態的不同一般可分為3類:①A類放大器,又稱為甲類放大器;② AB類放大器,又稱為甲乙類放大器;③B類放大器,又稱為乙類放大器。在這3類放大器中,線性最好,音色最靚的是Aleifangdaqi,erdanduanjialeifangdaqiyutuiwanfangdaqizaishejishangyigebutongzhichu,jiushishiyongyigefangdaqijianlaifangdazhenggeyinleboxing。ertuiwanshejicaiyonglianggefangdaqijian,fenbiefangdaxinhaodezhengfubanzhou,baokuoyixietuiwanjialeifangdaqi。danduanjialeifangdayutuiwanfangdayigexianzhudebutongtezhengjiushifangdahoudeyinleboxingshiyigewanzhengdeyushuruboxingshifenxiangsideboxing,meiyoutuiwanfangdazhengfuboxingdejiaoyueshizhen,jinguantuiwanfangdacaiyongpeiduijingdugaoda2% 誤wu差cha甚shen至zhi更geng小xiao誤wu差cha的de孿luan生sheng管guan,但dan這zhe隻zhi是shi一yi個ge片pian麵mian性xing的de數shu字zi描miao述shu,事shi實shi上shang正zheng負fu波bo形xing不bu可ke能neng交jiao接jie得de好hao,加jia之zhi電dian路lu元yuan器qi件jian非fei線xian性xing引yin起qi的de相xiang移yi存cun在zai,交jiao越yue失shi真zhen將jiang進jin一yi步bu增zeng大da,當dang然ran失shi真zhen與yu音yin色se在zai一yi定ding程cheng度du上shang並bing不bu對dui立li,這zhe要yao看kan設she計ji放fang大da器qi的de用yong途tu和he目mu標biao,並bing非fei推tui挽wan放fang大da就jiu此ci罷ba休xiu,況kuang且qie推tui挽wan放fang大da器qi中zhong,由you於yu存cun在zai多duo次ci諧xie波bo,雖sui然ran原yuan配pei正zheng負fu波bo形xing交jiao接jie不bu好hao,但dan諧xie波bo交jiao接jie不bu能neng否fou定ding,隻zhi是shi與yu單dan端duan波bo形xing相xiang比bi難nan以yi抗kang衡heng。
關於推挽放大諧波尤其是偶次諧波會相互抵消這一說法,筆者不予完全認同,隻有相移失真達180°或360°等諧波成分才會相互抵消。如推挽功放中的直流高壓中的交流紋波經推挽變壓器中心抽頭平均分成兩路,由於兩臂線圈極性相反,相差180°,交流紋波幾乎被完全抵消。
單端甲類放大器具有最自然的音樂性,其不對稱性與空氣受壓縮與擴展的特性相似。由於組成空氣含量最多的為非極性分子氮氣(N2),約占78%,因此空氣是壓強能變得非常高的“單端無極”媒介,使得單端A類樂聲最傳神,音色最醇美。
五、VMOS場效應管單端甲類功放的製作
設計放大器有兩個基本原則:yishijiandan,ershixianxing。ernengzuodaozuijiandandefangdaqixianlujiushidanduanjialeile,jiandanbushidanduanjialeifangdashiyongdeweiyiliyou,shiyinweidanduanjialeijuyouzuimirendeyinlegan。zaiA類、B類、AB類線路程式中,線性最好的是甲類,而不足之處就是效率是最低的,約為20%,是以效率換音質的典範。
在(zai)單(dan)端(duan)甲(jia)類(lei)放(fang)大(da)電(dian)路(lu)中(zhong)使(shi)用(yong)的(de)放(fang)大(da)器(qi)件(jian)也(ye)有(you)一(yi)番(fan)講(jiang)究(jiu)。晶(jing)體(ti)管(guan)具(ju)有(you)太(tai)低(di)的(de)輸(shu)入(ru)阻(zu)抗(kang),電(dian)子(zi)管(guan)的(de)輸(shu)入(ru)阻(zu)抗(kang)很(hen)高(gao),但(dan)其(qi)輸(shu)出(chu)阻(zu)抗(kang)也(ye)比(bi)較(jiao)高(gao),從(cong)原(yuan)理(li)上(shang)講(jiang)電(dian)子(zi)管(guan)並(bing)不(bu)適(shi)合(he)做(zuo)功(gong)放(fang)輸(shu)出(chu)管(guan),因(yin)此(ci)唯(wei)一(yi)的(de)選(xuan)擇(ze)是(shi)場(chang)效(xiao)應(ying)管(guan)。場(chang)效(xiao)應(ying)管(guan)具(ju)有(you)很(hen)高(gao)的(de)輸(shu)入(ru)阻(zu)抗(kang)和(he)跨(kua)導(dao),也(ye)能(neng)輸(shu)出(chu)很(hen)大(da)的(de)電(dian)流(liu),很(hen)適(shi)合(he)應(ying)用(yong)在(zai)單(dan)端(duan)甲(jia)類(lei)放(fang)大(da)器(qi)中(zhong)。而(er)在(zai)眾(zhong)多(duo)的(de)場(chang)效(xiao)應(ying)管(guan)中(zhong),用(yong)VMOS場(chang)效(xiao)應(ying)管(guan)製(zhi)作(zuo)的(de)單(dan)端(duan)甲(jia)類(lei)放(fang)大(da)器(qi),更(geng)領(ling)風(feng)騷(sao),魅(mei)力(li)獨(du)特(te)。高(gao)端(duan)的(de)鈦(tai)膜(mo)聲(sheng),中(zhong)頻(pin)飽(bao)滿(man)細(xi)膩(ni)流(liu)暢(chang)的(de)磁(ci)性(xing)聲(sheng),彈(dan)性(xing)十(shi)足(zu)震(zhen)撼(han)人(ren)心(xin)的(de)低(di)頻(pin)轟(hong)炸(zha)聲(sheng),別(bie)有(you)一(yi)番(fan)霸(ba)道(dao)氣(qi)勢(shi)。
在一般的設計中場效應管特長沒有得到充分發揮,甚至認為聲音偏冷、偏暗,其實這不是場效應管的原因。其聲音不好,一方麵是人們使用它直接代換晶體管,晶體管的線路是不能發揮出場效應管的特性的;另一方麵,這些電路通常使用AB類的偏置。根據場效應管轉移特性,在低偏置時具有嚴重的非線性,帶來嚴重的失真,解決的辦法是讓其工作在A類狀態,特別是單端A類,瞬態特性極佳,音質純美,偶次諧波豐富,音色悅耳動聽,更具有電子管的醇美音色。
1.電路原理

單(dan)端(duan)甲(jia)類(lei)場(chang)效(xiao)應(ying)管(guan)功(gong)放(fang)電(dian)路(lu)五(wu)花(hua)八(ba)門(men),各(ge)有(you)特(te)色(se),本(ben)機(ji)電(dian)路(lu)如(ru)附(fu)圖(tu)所(suo)示(shi)。為(wei)了(le)獲(huo)得(de)靚(liang)麗(li)的(de)音(yin)色(se),采(cai)取(qu)簡(jian)潔(jie)至(zhi)上(shang)原(yuan)則(ze),多(duo)一(yi)個(ge)元(yuan)件(jian)多(duo)一(yi)分(fen)失(shi)真(zhen),多(duo)一(yi)條(tiao)線(xian)路(lu)多(duo)一(yi)分(fen)失(shi)真(zhen)。現(xian)將(jiang)電(dian)路(lu)原(yuan)理(li)作(zuo)一(yi)簡(jian)述(shu),以(yi)拋(pao)磚(zhuan)引(yin)玉(yu),其(qi)主(zhu)要(yao)特(te)點(dian)有(you)以(yi)下(xia)一(yi)些(xie)。
(1)為了避免普通音量電位器傳輸失真,非穩態接觸電阻、摩擦噪聲和操作易感疲憊之嫌,本機采用音響型極低噪聲VMOS場效應管IRFD113作指觸音量控製。其相對於鍵控音量電路又減少了一些元件,並加以屏蔽,使音量控製部分的噪聲係數達到1dB以下(VMOS場效應管噪聲係數在0.5dB左右),敢與高檔真空步進電位器或無源變壓器電位器抗衡,手感更貼切人性化。
VMOS場chang效xiao應ying管guan內nei阻zu高gao,屬shu電dian壓ya控kong製zhi器qi件jian,在zai柵zha極ji及ji源yuan極ji之zhi間jian連lian接jie充chong電dian電dian容rong,由you於yu柵zha漏lou電dian流liu極ji小xiao,電dian容rong電dian壓ya在zai很hen長chang一yi段duan時shi間jian內nei能neng基ji本ben保bao持chi不bu變bian。當dang管guan子zi工gong作zuo於yu可ke調tiao電dian阻zu區qu時shi,其qi漏lou源yuan極ji電dian阻zu將jiang受shou到dao柵zha源yuan極ji電dian壓ya即ji電dian容rong的de電dian壓ya所suo控kong製zhi,這zhe時shi管guan子zi相xiang當dang於yu壓ya控kong可ke變bian電dian阻zu,當dang指zhi觸chu(依手指電阻導電)開關S1閉合,即向電容充電,當指觸開關S2閉合,即將電容放電,從而達到以電壓控製漏源極電阻的目的。將其按入音響設備中,即可調節音量的大小。S1和S2可用薄銀片或薄銅片製作,間距2mm左右,待調試後確定,音量增減量設置在±2dB左右。
(
2)由IRF510作電壓放大,放大後的音頻電壓直耦至上臂管IRF150進行擴流並作源極輸出,下臂管IRF150構成恒流源,直流為通路,交流為開路,使交流信號通過輸出電容推動揚聲器。
(3)由於VMOS場chang效xiao應ying管guan具ju有you負fu的de電dian流liu溫wen度du係xi數shu,即ji在zai柵zha極ji與yu源yuan極ji之zhi間jian電dian壓ya不bu變bian的de情qing況kuang下xia,導dao通tong電dian流liu會hui隨sui管guan溫wen升sheng高gao而er減jian小xiao,從cong而er避bi免mian管guan子zi二er次ci擊ji穿chuan。但dan管guan子zi溫wen度du的de變bian化hua與yu電dian流liu的de變bian化hua速su率lv相xiang差cha甚shen遠yuan,對dui此ci為wei了le防fang止zhi負fu溫wen度du係xi數shu慣guan性xing延yan遲chi而er影ying響xiang工gong作zuo狀zhuang態tai,本ben機ji在zaiIRF510陰極串上一隻適當阻值的正溫度係數補償電阻(100Ω/2W ),以起到緩衝作用。其原理是當沒有陰極電阻時,IRF510柵zha源yuan電dian壓ya是shi恒heng定ding的de固gu定ding偏pian壓ya,與yu管guan子zi電dian流liu變bian化hua無wu關guan,加jia上shang陰yin極ji電dian阻zu後hou,當dang管guan流liu減jian小xiao時shi,源yuan極ji電dian位wei也ye降jiang低di。而er相xiang對dui於yu柵zha極ji來lai說shuo,柵zha極ji電dian位wei便bian提ti高gao了le,這zhe樣yang柵zha源yuan電dian壓ya就jiu增zeng大da了le,此ci時shi管guan子zi電dian流liu便bian增zeng加jia了le,從cong而er適shi量liang抵di消xiao負fu溫wen度du係xi數shu產chan生sheng的de電dian流liu陡dou坡po現xian象xiang。陰yin極ji電dian阻zu阻zu值zhi大da小xiao決jue定ding這zhe種zhong作zuo用yong的de大da小xiao,從cong而er起qi到dao適shi當dang的de緩huan衝chong作zuo用yong,此ci電dian阻zu並bing不bu是shi電dian流liu負fu反fan饋kui電dian阻zu。
(4)本機經考慮後不采用OCL即ji無wu輸shu出chu電dian容rong電dian路lu,一yi則ze是shi為wei了le揚yang聲sheng器qi安an全quan,二er則ze考kao慮lv零ling點dian失shi調tiao電dian壓ya尤you其qi是shi動dong態tai時shi對dui揚yang聲sheng器qi音yin圈quan產chan生sheng直zhi流liu偏pian磁ci位wei移yi,直zhi接jie影ying響xiang揚yang聲sheng器qi性xing能neng,從cong而er劣lie化hua音yin質zhi。由you於yu大da容rong量liang輸shu出chu電dian容rong多duo為wei電dian解jie電dian容rong,一yi般ban認ren為wei噪zao聲sheng較jiao大da,而er實shi際ji上shang這zhe是shi一yi個ge信xin噪zao比bi的de問wen題ti,關guan鍵jian是shi應ying用yong在zai什shen麼me電dian路lu,如ru將jiang電dian解jie電dian容rong用yong
在動圈唱頭放大電路,就不合適,動圈唱頭信號隻有2mV左(zuo)右(you),要(yao)求(qiu)放(fang)大(da)電(dian)路(lu)具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)信(xin)噪(zao)比(bi),用(yong)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)信(xin)噪(zao)比(bi)就(jiu)低(di)。而(er)將(jiang)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)用(yong)於(yu)功(gong)放(fang)末(mo)級(ji)輸(shu)出(chu),情(qing)況(kuang)就(jiu)不(bu)一(yi)樣(yang)了(le),信(xin)噪(zao)比(bi)相(xiang)對(dui)低(di)電(dian)平(ping)電(dian)路(lu)會(hui)有(you)大(da)幅(fu)度(du)提(ti)高(gao)。另(ling)外(wai)一(yi)點(dian),電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)在(zai)使(shi)用(yong)前(qian)最(zui)好(hao)進(jin)行(xing)通(tong)電(dian)老(lao)化(hua),並(bing)擇(ze)優(you)選(xuan)用(yong),然(ran)後(hou)上(shang)機(ji)後(hou)再(zai)進(jin)行(xing)充(chong)分(fen)煲(bao)機(ji),這(zhe)樣(yang)可(ke)降(jiang)低(di)噪(zao)聲(sheng)係(xi)數(shu)。沒(mei)有(you)噪(zao)聲(sheng)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)是(shi)沒(mei)有(you)的(de),關(guan)鍵(jian)要(yao)合(he)理(li)運(yun)用(yong),並(bing)采(cai)取(qu)措(cuo)施(shi),以(yi)達(da)到(dao)必(bi)要(yao)的(de)目(mu)的(de)。本(ben)機(ji)為(wei)了(le)減(jian)小(xiao)輸(shu)出(chu)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)由(you)於(yu)感(gan)抗(kang)對(dui)高(gao)頻(pin)的(de)影(ying)響(xiang),用(yong)3隻電解電容並聯以減小感抗,並將揚聲器的負極接電解電容的負極,以鉗位電解電容漏電流產生的音圈偏磁位移。
(5)本機場效應管偏壓由電源模塊LM7812提供,功放電源不采取穩壓電源供電,以避免限製樂聲的低頻力度和動態,即降低電壓換電流,降低功率換音質。
2.製作調試
製zhi作zuo本ben機ji時shi,兩liang聲sheng道dao要yao用yong獨du立li電dian源yuan供gong電dian,以yi提ti高gao分fen離li度du,減jian少shao幹gan擾rao,並bing增zeng強qiang各ge聲sheng道dao工gong作zuo穩wen定ding性xing。本ben機ji後hou級ji由you於yu采cai用yong直zhi耦ou電dian路lu,所suo以yi工gong作zuo點dian會hui相xiang互hu牽qian製zhi,需xu反fan複fu調tiao試shi幾ji次ci才cai能neng完wan成cheng,IRF510工作電流約為20mA,上下兩管IRF150(配對)工作電流約為1.5A,柵源電壓約為3.8V,反複調節這兩級偏壓電阻,使中點電壓為l8V。不同產地、不同批次管子會有所出入,數據僅作參考,最好使用示波器將其調節為A類最佳工作狀態。否則,由於管子的離散性,即使工作點按手冊或特性曲線給出的參數調節工作點,也未必工作在最佳的A類狀態。本機可代用的場效應管較多,不同管子參數、特性及音色也有差異。表2列出幾種常用管子參數供參考。本機其他元器件選用可參考有關資料,在此不再贅述。
表2 幾種常用場效應管主要參數


單端電路是耗電大戶,本機輸出管單管熱損耗約30W ,提高工作電壓還可增加輸出功率,但熱損耗也相應增加。因此,必須將管子裝在一塊熱阻不大於1kΩ/W的散熱器上,規格不小於200mm×200mm×6mm,將管子用矽脂塗抹後緊固在適當的位置上。
3.參數指標
實測技術指標見表3。
表3 實測技術指標


4.測評試聽
本機測評試聽搭配器材如下:
(1)飛利浦(Philips)LHH-500型頂級CD唱機;
(2) 自製直熱管3A5前級;
(3) 意大利傲霸卡絲音箱;
(4) 美國音樂絲帶Super Flatine Cable音箱線;
(5) 高度風Ortofon AC-5000 8N無氧銅信號線;
(6) 日立4N單品銅3×3.5mm 矽橡膠電源線;
(7) G&W TW-05D型音頻專用電源淨化器。
用正版雨果CD進行試音時,聲場寬闊,動態特別好。音像定位、解析力佳,低頻結實,控製力好。音質非常純淨,讓人過耳難忘!
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