20W单端纯甲类功放的制作

来源: 作者: 时间:2007-06-01 22:06

    

笔者介绍一款20W单端纯甲类功放,电路(见附图)十分简单,所用元件很少,用料普通,易于仿制。
    

整机电路组成


    

一、输入级。由两只BC559组成的差分放大电路,22kQ对地电阻为三极管的偏置电阻,它的大小同时决定了整个功放的输入电阻。8.2kΩ电阻是差分对管的公共发射极电阻,决定了差分电路的共模抑制比和本级的静态工作电流。经过输入级放大的电流在流经1kΩ可调电阻时产生的电压信号,直接输送到下一级。1μF电容是整机的输入电容,其容量的大小和制造材料对音质的影响很大。根据理论计算,1μF的电容与输入电阻22kΩ组成了一个高通滤波电路,它的低端转折频率可以用下式计算:f=1000/(2x3.14×22×1)=7.2Hz。一定要选择品质优良的进口音频专用耦合电容。8.2kΩ电阻决定了输入级的晶体管静态工作电流,可以由下式进行估算(两管值)VCC/8.2kΩ=20/8.2=2.4mA。由于输入级的晶体管静态工作电流对音质有较大的影响,可以调整该电阻的大小来满足要求。(晶体管静态工作电流小,信噪比高,但是音质发干,低音单薄。如果电流大一些,音质温暖,低音厚实,但是晶体管特有的高频噪声和反映在音频内的电流声也会增加,使信哚比下降,本机取2.4mA。


    

二、电压放大级。为了简化电路,本机使用一只三极管BDl39,采用共射放大电路,还采用了自举电路。本级的静态电流可以由下式进行估算:VCC/(1.5k+1.5k)=6.8mA。lOOpF的小电容是做频率补偿用的,如果没有高频自激,可以不用。


    

为了保证大信号输出时的幅频特性和线性,同时又不增加太多的元件,本机采用了自举电路,由100pF电容和两只1.5kΩ电阻分压电路组成。在音响界对于自举电路的批评较多,认为它是一种正反馈,对音质的负面影响较大。由于本电路的出现年代较早,设计前提是"简洁至上",也许在这里考虑的不是那么全面。


    

三、输出级。原理图上部的两只MJE2955和周边的元件组成了单端纯甲类放大电路,下半部分以两只MJE2955组成了大电流恒流源电路。其恒流电流值就是输出级的静态电流。可以根据下式估算:O.65/0.25=2.6A。(其中的0.65V是硅三极管的发射结的PN结正向导通压降),通过改变O.25Ω电阻阻值就可以调整输出级功放管静态的工作电流。本电路中,要求在8Ω负载上有20W的纯甲类输出,2.6A这个电流显得有点大了,实际上有公式可以估算:P=2x|x|xRL.,大约为1.1A就可以满足设计要求。


    

四、扬声器阻抗补偿电路。因为扬声器是感性负载,为了使放大器的负载接近纯电阻,在功放的输出端对地一般都有电阻和电容串联的补偿电路,其电阻的阻值和扬声器的标称阻抗相当,电容的取值为0.1pF~0.22pF。


    

安装调试注意事项:由于纯甲类单端功放的共模抑制能力很差,又加之本机的静态电流很大,因此对电源的要求很高,本机选择了电容滤波电路,变压器的容量要在1000W以上,次级电压为四线并绕的四组15~18V,电流容量在10A以上,两两串联成两组双电压,分别供给左右声道,整流全桥要选择电流25A以上的,耐压200V就足够了。滤波电容的容量每声道正负电源每边不得小于2200μF,当然是越大越好了,最好用多个小容量的电容并联起来,达到所要求的容量。有条件的采用双单声道设计,从变压器一整流滤波电路一放大电路一输出,各自都是独立的就更好。


    

制作、调试


    

由于电路简洁,所以音质几乎就是由元器件的特性所决定的。图中标示的晶体管,现在看来已经不太发烧了,读者可以根据现在的流行趋势进行代换。由于电路的发热量较高,要求元件的可靠性一定要高,电阻一律选用1/2W的金属膜电阻,所用电容由于用量较少,一定要选用精品。整机的调试十分简单,通电前先把lkO的可调电阻置于中间位置,通电以后,调整该电阻使输出端对地电位尽量接近OV即可。保持空载半小时以上,观察散热器的度不太高,其他元件无异常,复测输出端电位不是太大,就可以投入使用了。本文中没有涉及保护电路,为了保护你昂贵的扬声器系统,建议加装安全可靠的喇叭保护电路。

    


    

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