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放大器电路
本功放的电路见图1。整个电路设计成甲类放大器,不使用任何总体负反馈来补偿输出级场效应管的非线性特性。本功放的输出阻抗很高,以便减小扬声器的阻尼,使听音者能够听见扬声器系统的个别声音特性(即更好地展现不同扬声器系统的个性)。场效应管T1(BS170)及其周边元件组成电压增益为1、具有高输入阻抗和低输出阻抗的输入级冲器,低通滤波器R1/C1滤除有害的高频干扰信号。该级的低输出阻抗有助于克服输出级场效应管T2(BUZ72A)栅极电容对高音频信号的旁路效应。场效应管T3(BUZ72A)在这里用作恒流源,它在通过直流电流的同时将T2漏极输出的交流音频信号加到扬声器LS1两端。
本功放使用24V电源电压,无需调试,因为各级的工作点是自动调节的。6V三端稳压器IC1(78L06)为T1和T2提供稳定的栅极偏压,流过各场效应管的电注骤决于各自源极电阻的阻值。T2的静态电流自动调节到1.28A,但场效应管BUZ72A的特性分布较宽,个别管子的静态电流可能稍有不同。
■ 输出驱动器
图2是早期试制的场效应管输出级电路,每个声道只使用一只VMOS场效应管,输出变压器TR1在这里用作扼流圈。其次级绕组的电阻值小于1Ω,因此T1的漏极电流只有一小部分流过扬声器。微调电位器P1用来调节放大器的工作点。由于没有使用驱动级且功率场效应管的输入电容较大,只是在输入端连接低阻抗讯源(如CD播放机的耳机输出端)时才能在高频段成功地驱动该放大器。虽然它的音质几乎与图1的功放一样好,但需要从以下三方面进行改进:
1、不使用输出变压器,而改用电解电容器将输出信号耦合到扬声器;
2、对场效应管的栅极使用稳压器,将它的偏置电路改成工作点无需调试的自我稳定电路,并利用源极电路中的串联电阻引入少量局部反馈;
3、为了使输入端兼容高阻抗讯源(如1.0Vpp的标准线路输入信号),在输入端增加一级起缓冲作用的场效应管源极跟随器。
这样就构成图1所示的电路,该图只画出了一个声道。它与图2电路的最大不同点在于输出级增加了一只功率场效应管T3,这只额外的场效应管用作高阻抗电流源,并将输出场效应管的漏级偏置到电源电压的中点。分压器R8/R9为T3提供所需的4V栅极偏压,C8滤除此偏压中的交流纹波成分。C5使T3的栅极电压保持恒定,从而使该电流源具有很高的输出阻抗。加之,放大器T2也具有很高的输出阻抗,所以本功放具有高阻抗输出特性,实测的动态阻抗约为38Ω。因此,输出到低阻抗(4Ω~8Ω)扬声器的不是信号电压,而是信号电流。这点与普通晶体管功放有很大不同,但能够获得近似胆机的音质。
由于在输出级用场效应管电流源来取代常见的输出阻抗匹配变压器,所以本功放无需对输出变压器的频率特性进行补偿。如今已很难找到合适的输出变压器或输出扼流圈,省去它们不仅降低了成本,也使本功放更容易制作,但付出的代价是整个功放的功耗增大。静态下,T2的功耗为12V×1.28A≈15W,恒流源T3的功耗与此大体相同,因此整机约有30W电能转换成了热能,必须将T2、T3装在一只热阻不大于1kΩ/W的散热器上。如果你对本功放的音质感兴趣打算做进一步的实验,可将电源电压提高到35V左右,使场效应管的漏极电流增大,但此时就使用更大的散热器并相应减小源极电阻的阻值。
T2源极电阻R6的作用是产生局部负反馈和减小放大系数曲线的斜率而不减小输出阻抗。与之并联的网络R7/C4用来控制本功放的频率响应,R7(0.18Ω)用来设定本功放对高音频的响应,C4则用来设定低音频的响应。若要使低频响应下潜到30Hz,则从理论上说C4的容量应增大到30000μF!这样改动不仅成本高昂,而且放大器很容易低频过载而烧坏。