20W单端纯甲类功放的制作

电路原理和设计思路，整机电路可以分为四部分：输入级:核心电路是由两只BC559组成的差分放大电路，22K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。8.2K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 1K 可调电阻时产生的电压信号，直接输送到下一级。 1UF 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， 1UF 的电容与输入电阻 22K 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/(2*3.14*22*l)=7.2HZ。(在过去将放大器的低端频 响定位在 20HZ 时，还是可接受以的。现在数码音源大行其道的今天，看来还是 高了一些，低端转折频率定在 1HZ 以下还是可以接受的。)由于该电容的重要 性，一定要选择品质优良的进口音频专用耦合电容，在国产的电容中，新德克的 品牌还是值得信任的，经过笔者和朋友的试用，效果令人满意，只是体积稍大了 些，在设计电路板时要考虑是否能安装得下。E：C559J 1.5kINPUT 1jjFn G.SkSJ 1.5k2+2Qv*422u.F10OpFTl-O.25S2OUTPUTE：D139E：C549 1 00nF10Op.F2202L BD1390.12MJE2955J 2.2k222020.12I n io2MJE2955BD1398.2K 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/8.2K=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自己的要求。（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，使信噪比下降。本机 取 2.4MA 还是比较合适的。）电压放大级：为了简化电路，本机使用一只三极管BD139,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。 100P 的小电容是做频率补偿用的，容量要尽可能的小， 如果没有高频自激，可以不用。（当然由于这个小电容的存在对音质有微妙的调 节作用，具体怎样处理，看自己的喜好了。）为了保证大信号输出时的幅度特性和线性，同时又不增加太多的元件，本机采用 了自举电路，由100UF电容和两个1.5K电阻的分压电路组成。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 的出道年代较早，设计前提是“简洁至上”，也许在这里考虑的不是那么全面。输出级：在原理图的上部的两只 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 为核心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：0.65/0.25=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 0.25 电阻阻值的大小可以调整输 出级的功放管静态工作电流。 本电路中，要求在 8 欧负载上有 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=2*I*I*RL，这样 一来有大约为 1.1A 就可以满足设计要求，但是我们的扬声器的阻抗并不是象纯 电阻一样保持不变的，有时候在特定的频率和极端的情况下，阻抗可能会降得很 低。按照电路的设计如果使用 4 欧的负载，输出 40W 的纯甲类也是完全能达到！ 仅仅这种设计的科学态度和严谨的思路是值得我们学习的。扬声器阻抗补偿电路：因为我们采用的扬声器是感性负载，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0.1UF-0.22UF，这里不再详述。安装调试注意事项： 电源部分；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，最好采用电感滤波电路，但是对于电感的制作和应 用后产生的电磁干扰的处理都很让人头痛，采用稳压电路也是很好的选择，只是 成本和散热问题也来了，还是忍痛舍弃吧。最终不得已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，耐压不必太高有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2.2万UF,当然是越大越好了，不过要注意最好用多个小容量的 电容并联起来，达到所要求的容量，至于要并联小容量的高频特性好的无极性电 容更是必须的。虽然成本增加了，但是效果可是好多了，好在 25V 的电解电容 的价格较低。因为“在好的功放里，电源的成本要占一半！”笔者十分欣赏这个观 点。如果采用双单声道设计，从变压器-整流滤波电路-放大电路-输出，各自都 是独立的就更好了。制作、调试：正是由于电路简洁，所以音质几乎就是由原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。 只要原器件的质量和焊接技 术能够保证，整机的调试十分简单，通电前先把 1K 的可调电阻置于中间位置， 在通电以后，调整该电阻使输出端对地电位尽量接近0V即可，其余都由电路和 原器件保证。保持空载半小时以上，观察散热器的温度不太高，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。由于功放的元件还需要老化，可 能你要听到靓声，还需要一段很长时间的煲机过程！