一款發燒級甲乙類功率放大器的設計

    優秀的線路設計是出靚聲的根本之道，這一點在進口功放中得到了很好的體現。本文介紹的這款線路最早見於一些進口的日本發燒級功放，幾經本人改造最終成型，音質表現極其出眾，現介紹給大家。

一、電路原理簡介
1 主放大電路
    圖1為功率放大器的左聲道放大電路。R1、C1組成低通濾波器，濾除混於音頻信號中的高頻干擾信號，R2為輸入匹配電阻。來自音源或前級的音頻信號由J1進入VT1-VT4四隻場效應管組成的雙差分輸入電路。場效應管屬電壓控制器件，輸入阻抗高，頻率響應好，常見於一些發燒級線路中，同時，其漏-源耐壓低，供電需經一些特殊處理。R4、R6、RP1、R7及R9組成直流電壓鉗位電路給四隻輸入級場效應管供電。經計算VT5、VT6和VT7、VT8基極電位分別為±45V×(R6+RP1×1/2)/(R4+R6+RP1×1/2)=±12.7V。四隻場效應管漏極實際供電電壓為12.7V-0.6V=12.1 V，保證場效應管工作在低電壓狀態。VT1和VT5(另VT2和VT6, VT3和VT7,  VT4和VT8)組成共源共基電路(俗稱沃爾曼電路)，這種電路組態具有其他線路無可比擬的優點—頻響寬、失真低、增益高、線性好。RP1調節四隻輸入級結型場效應管柵-源偏置電壓，進而改變輸入級工作電流。本電路將輸入級電流設定在1.6mA，這樣R3, R5, R8, R10上的直流電壓降為1.5kΩ×1.6mA=2.4V。
    VT9, VT10和VT12, VT13接成共射-共基組態構成電壓放大級。VD1,  R12及VD2支路為共基管VT10, VT12基極提供恆定工作電壓。C4, CS並接於VD1, VD2兩端消除穩壓二極體造成的雜訊干擾。R3, R8上的2.4V直流電壓降作為VT9,  VT13的基極偏置電壓，將電壓放大級工作電流鉗位在(2.4V-0.6V) /300Ω=6mA。音頻信號經VT9, VT13共射放大後由其集電極進入VT10,  VT12組成的共基電路，並從兩管的集電極輸出，經R15, R16送入VT14,  VT15組成的推動級電路。RP3調節輸出級對稱中點輸出的直流電位.將該點電位控制在±5mV以內。VT11,  VD3,  R13及RP2構成推動級和功率輸出級偏置電路，調節RP2可以改變推動級K214/J77兩管柵極電位差，進而由R17, R18上的電壓差改變輸出級VT16,  VT17的靜態偏置狀態。
    本電路在設計時將推動級K214/J77兩管柵極直流電壓差設定在4.7 V ,推動級靜態電流(K214/J77漏-源電流)為63mA。R17, R18上的直流壓降合計為63mA×15Ω×2 ≈ 1.9V，此電壓作為功率輸出級VT16, VT17基極偏置電壓，將A1943/C5200靜態電流設定在82mA。R21、R22上的直流電壓降各為82mA×0.22Ω=18mV。
    C7, C8的作用是消除K214/J77引起的自激，L1, R23和C9構成揚聲器感性負載的補償網路。反饋網路R24, R25和C10將整機電壓放大倍數設定在51倍(AVF=1+R24/R25 )。反饋引出點選在推動級對稱中點，減小了揚聲器感性負載對小信號輸入級的影響，這也是現今比較流行的做法。
 
2.電源及保護電路簡介
    圖2是本機的電源及保護電路，其中保護電路具有開機延時和主放大電路輸出中點直流過壓保護功能。剛開機時保護電路供電電壓經R29,R31支路向C18充電，開始時VT20基極電位低不能導通，導致VD10,  VT21截止,繼電器K1不能吸合，常開觸點斷開了功率級與揚聲器的連接，避免了開機浪涌電流對揚聲器的衝擊。隨著C18充電電壓的升高，VT20飽和導通，VD10, VT21也隨之飽和導通，繼電器K1吸合，接通揚聲器正常放音。R29, R31和C18決定開機延時時間的長短。
 
    當功率輸出級中點出現正或負的超過安全工作電壓時，C16,C17充電，充電電壓達到±0.6V以上時，VT18或VT19導通，兩管集電極突現低電壓導致C18放電，VT20截止，引起VT21也截止，繼電器K1釋放，斷開揚聲器，起到保護作用。此過程中，由於C16, C17和C18容量較大，充放電時間較長，避免了保護電路對短暫超標電壓的誤動作。

二、製作要點
    圖3為其印製電路板圖。所有元件應使用正品，RP1-RP3選用多圈精密可調電位器。成對出現的元件如R3, R5,R8, R10及VT5,VT6等需要精挑細選，將誤差控制在最小範圍內，這樣成功才能有保障。
 
    製作調試是依原理分塊進行的。製作好輸入級電路，將J1對地短路，並用100kΩ電阻將VT2,  VT4柵極接地。調節RP1並測量R3, R5, R8和R10上的電壓降，正常情況下應該為2.4V，出現誤差較大的情況可能是輸入級元件配對不良。接好電壓放大級和輸出級偏置電路，測量R14兩端電壓應為1.8V，調節RP2時VT10, VT12兩管集電極電壓差應能在一定範圍內變化並將該電壓調節到4.7V左右。
    接下來，焊好推動級和反饋電路，用數字萬用表直流電壓擋分別測量R17, R18上的電壓降，微調RP2，將該電壓調節到0.95 V左右。調節RP3,將反饋引出點直流電壓控制在±5mV以內。最後一步是製作功率輸出級，微調RP2將R21, R22上的直流電壓降鎖定在18mV。再一次調節RP3，將功率輸出級中點直流電壓也調到±5mV以內，只有這樣，在正常放音時，背景才能寧靜，不影響音樂的重現。

三、整機性能評價
    整機聲場開闊，高音絲絲扣人，低音彈性十足，中音明亮甜美，表現出人意料。
實測指標如下：
通頻帶：5Hz-210kHz(-3dB)
轉換速率：18V/1us
輸出功率：30W×2(8Ω)
最大不失真輸出功率：45W×2(8Ω)