用分立器件組成的20W純A類功率放大器電路

用分立器件組成的20W純A類功率放大器電路
路圖如附圖所示,電路原理和設計思路，整體電路可以分為四部分： 輸入級: 核心電路是由兩個BC559組成的差動放大電路，22K對地電阻為三極體的偏流電阻，它的大小同時決定了整個音頻功率放大器的輸入阻抗。8.2K電阻是差動放大器配對晶體的公共發射極電阻，決定了差分電路的共模抑制比和本級的靜態工作電流。經過輸入級放大的電流在流經1K可調電阻時產生的電壓信號，直接輸送到下一級。
1UF電容是整機的輸入電容，其容量的大小和製造材料對音質的影響很大。根據理論計算，1UF的電容與輸入電阻22K組成了一個高通濾波電路，它的低端轉折頻率可以用下式計算：f=1000/(2*3.14*22*1)=7.2Hz。（在過去將放大器的低端頻響定位在20HZ時，還是可接受以的。現在數字音源大行其道的今天，看來還是高了一些，低端轉折頻率定在1HZ以下還是可以接受的。）由於該電容的重要性，一定要選擇質量優良的進口音頻專用耦合電容。
8.2K電阻決定了輸入級的晶體管靜態工作電流，可以由下式進行估算(兩管值）：VCC/8.2K=20/8.2=2.4MA。由於輸入級的晶體管靜態工作電流對音質有較大的影響，可以調整該電阻的大小來滿足自己的要求。（晶體管靜態工作電流小，信噪比高，但是音質發乾，低音單薄。如果電流大一些，音質溫暖，低音厚實，但是晶體管特有的高頻雜訊和反映在音頻內的電流聲也會增加，使信噪比下降。本機取2.4MA還是比較合適的。） 電壓放大級： 為了簡化電路，本機使用一隻三極體BD139，採用共射放大電路，還採用了自舉電路。
本級的靜態電流可以由下式進行估算：VCC/（1.5k+1.5k)=6.8MA。100P的小電容是做頻率補償用的，容量要儘可能的小，如果沒有高頻自激，可以不用。（當然由於這個小電容的存在對音質有微妙的調節作用，具體怎樣處理，看自己的喜好了。） 為了保證大信號輸出時的幅度特性和線性，同時又不增加太多的組件，本機採用了自舉電路，由100UF電容和兩個1.5K電阻的分壓電路組成。在音響界對於自舉電路的批評較多，認為它是一種正反饋，對音質的負面影響較大。由於本電路的出道年代較早，設計前提是“簡潔至上”，也許在這裡考慮的不是那麼全面。
輸出級： 在電路圖的上部的兩隻MJE2955和周邊的組件組成了單端純甲類放大電路，下半部分以兩隻MJE2955為核心組成了大電流恆流源電路。其恆流電流值就是輸出級的靜態電流。可以根據下式估算：0.65/0.25=2.6A。（其中的0.65V疏三極體的發射結的PN結正嚮導通壓降）通過改變0.25電阻阻值的大小可以調整輸出級的功放管靜態工作電流。
本電路中，要求在8歐負載上有20W的純甲類輸出，2.6A這個電流顯得有點大了，實際上有公式可以估算：P=2*I*I*RL，這樣一來有大約為1.1A就可以滿足設計要求，但是我們的揚聲器的阻抗並不是像純電阻一樣保持不變的，有時候在特定的頻率和極端的情況下，阻抗可能會降得很低。按照電路的設計如果使用4歐的負載，輸出40W的純甲類也是完全能達到！僅僅這種設計的科學態度和嚴謹的思路是值得我們學習的。
揚聲器阻抗補償電路： 因為我們採用的揚聲器是有感負載，為了使放大器的負載接近純電阻，在功率放大器的輸出端對地一般都有電阻和電容串聯的補償電路，其電阻的阻值和揚聲器的標稱阻抗相當，電容的取值為0.1UF-0.22UF，這裡不再詳述。

安裝調試注意事項： 電源部分： 由於純甲類單端功放的共模抑制能力很差，又加之本機的靜態電流很大，因此對電源的要求很高，最好採用電感濾波電路，但是對於電感的製作和應用后產生的電磁干擾的處理都很讓人頭痛，採用穩壓電路也是很好的選擇，只是成本和散熱問題也來了，還是忍痛捨棄吧。最終不得已選擇了電容濾波電路，變壓器的容量要在1000W以上，次級電壓為四線並繞的四組15-18V，電流容量在10A以上，兩兩串聯成兩組雙電壓，分別供給左右聲道，整流全橋要選擇電流25A以上的，耐壓不必太高有200V就足夠了。濾波電容的容量每聲道正負電源每邊不得小於2.2萬UF，當然是越大越好了，不過要注意最好用多個小容量的電容並聯起來，達到所要求的容量，至於要並聯小容量的高頻特性好的無極性電容更是必須的。雖然成本增加了，但是效果可是好多了，好在25V的電解電容的價格較低。因為“在好的功放里，電源的成本要佔一半！。如果採用雙單聲道設計，從變壓器--整流濾波電路--放大電路--輸出，各自都是獨立的就更好了。
製作、調試： 正是由於電路簡潔，所以音質幾乎就是由原器件的特性所決定的。圖中標示的晶體管，現在看來已經不太發燒了，讀者可以根據現在的流行趨勢進行代換。由於電路的發熱量較高，要求組件的可靠性一定要高，電阻一律選用1/2W的金屬膜電阻，所用電容由於用量較少，一定要選用精品。
只要原器件的質量和焊接技術能夠保證，整機的調試十分簡單，通電前先把1K的可調電阻置於中間位置，在通電以後，調整該電阻使輸出端對地電位盡量接近0V即可，其餘都由電路和原器件保證。保持空載半小時以上，觀察散熱器的溫度不太高，其它組件無異常，複測輸出端電位不是太大，就可以投入使用了。由於功放的組件還需要老化，可能你要聽到靚聲，還需要一段很長時間的操機過程。
本文中沒有涉及保護電路，為了保護您昂貴的揚聲器系統，強烈建議加裝安全可靠的喇叭保護電路