“简洁至上”的晶体管甲类音频功率放大器

　　Hi－Fi界有一句至理名言，就是“简洁至上”。这就是说，假如能用一个元件或器件做成的电路，就尽量不用两个。电子电路中常用的电子元件有电阻、电容、电感等，常用的电子器件有二极管、三极管及集成电路等。电阻、电容都属于线性元件，在放大电路中可以认为不会因它们而产生非线性失真。但是，目前用于放大的电子器件，不论是电子管、晶体管，还是集成电路，统统都是非线性器件，它们是放大电路中产生非线性失真的根源。因此，在放大电路中应尽量少用管子。要做到这一点也并非容易，所以通常所见到的放大电路都比较复杂。要想“简洁”，必须解决两个问题：一是放大倍数要足够大，至少应该在接CD机时能够达到额定的输出功率；二是非线性失真要尽量小些，在不加负反馈或只加少量的负反馈时，谐波失真系数能够达到Hi－Fi要求。
　　功率放大器的输出电路方式，可按有无输出变压器分为两类。无输出变压器的功放电路为了使扬声器中无直流电流通过，必须采用电容耦合(OTL电路)或者正负两套电源(OCL电路)。本文介绍的晶体管甲类音频放大器选用变压器输出的单管放大方式，每声道只用两只管子，而若采用互补推挽电路，则至少要用四五只管子。由于所用的输出变压器初级阻抗只有几十欧姆，所以绕制起来很容易，性能也很容易达到要求。采用变压器输出的一个突出优点就是可以避免烧扬声器。另外，变压器次级线圈极小的直流电阻，会改善扬声器的阻尼，使瞬态失真减小。

电路结构与特点

　　该晶体管甲类音频功率放大器电路及电源电路如图1所示。这一功放电路具有高达15W的有效值输出功率，它只用两只晶体管，并把它们直接相连，复合成一只高跨导的功率场效应晶体管。这是笔者受到绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的启发偶尔想到的。IGBT是一种新型半导体功率器件，已成功地应用于高频开关电源中，近几年在高保真声频功率放大器中也常见到它的踪影。它兼有双极型晶体管(即普通PNP、NPN晶体管)和单极型晶体管(即场效应管)两者的优点，但没有两者各自的缺点，所以应用前景非常广阔。普通晶体管的饱和压降小，但开关速度慢，而且是正温度系数。场效应管不需要输入电流，开关速度快，具有负的温度系数，但是导通电阻较大。IGBT的等效电路如图2所示，图中(a)示出了由P沟道场效应管和NPN型晶体管复合而成的IGBT等效电路，(b)示出了由N沟道场效应管和PNP型晶体管复合而成的IGBT等效电路。由于目前的IGBT主要设计目的是用于开关电路而不是线性放大电路，所以其输出特性曲线的线性不太好。笔者采用了一只性能优良的日立名管2SJ77与一只国产大功率晶体管3DD9按IGBT结构复合成输出管。2SJ77(互补管为2SK214)是专门设计用于线性放大的中功率MOSFET，在高保真功率放大器中常用作推动管，口碑颇好。其跨导高达40mA/V(或40mS)，输入电容CIS为90pF，还不到大功率场效应管2SJ49(2SK134)输入电容的六分之一。

　　这种复合方式有以下显著优点：(1)具有极高的跨导，可产生足够的电压增益。2SJ77的跨导为40mA/V。因为VT1的漏极直接接到了VT2的基极，所以VT2的发射极电流就是VT1漏极电流的(β＋1)倍。如果VT2的电流放大系数β为50，则这只复合管的跨导就是2000mS。这就是说，场效应管VT1的跨导被VT2放大了大约β倍。在图1所示电路中3DD9的β选为40。当R3短路、R4开路时的开环电压放大倍数为60。负载为8Ω时最大输出功率为15W，可计算出所需输入电压的有效值约为0.18V。当R3=51Ω，R4开路时的电压放大倍数约为30，这就是说，R3产生了－6dB的负反馈。当R3=51Ω，R4=2kΩ时的总电压放大倍数为15，总负反馈量为－12dB。其中R3产生的反馈为电流串联负反馈，R4产生的反馈为电压串联负反馈，各为－6dB。(2)VT1对于VT2来说为电流驱动，VT2的基极电流就是VT1的漏极电流，因此可避免双极型晶体管VT2产生奇次谐波失真。场效应管的栅源电压UGS与其漏极电流ID为平方关系，虽然不是线性关系，但理论上只会产生二次谐波失真。而双极型晶体管的基射电压UBE与其集电极电流IC为指数关系，如果采用电压源激励，就会同时产生奇次和偶次谐波失真。但是如果采用电流驱动，则集电极电流IC与基射电压UBE无关，就可避免奇次谐波失真的产生。该功率放大器的音色醇厚而温暖，颇有胆机的味道，其原因可能就在于此。(3)复合管的输出管VT2的集电极直接接地，因此与散热器之间不必加绝缘垫，有利于减小热阻，这对于产生热量较大的甲类功放更显得必要。实际安装时，应将2SJ77靠近3DD9，目的是产生热耦合，利用MOS型场效应管的负温度系数改善整个放大电路的温度特性。如果不加负反馈，则2SJ77也可以不加绝缘垫，因为它的源极(即中间的管脚)正好为外壳。(4)这种复合管比目前IGBT管线性好，并且价格低。
　　该功放大器电路的偏置电路利用发光二极管作为偏压稳定，在电源电压发生波动时，可保持静态电流基本不变。
　　电源电路采用扼流圈输入式倒L型滤波电路，输出直流电压约为电源变器次级电压有效值的0.9倍。滤波电感器要求电感量大于1H，电流大于1.5A。如果感到扼流圈不便于自制与安装，也可以采用图3所示的稳压电源供电。因为单端放大电路对电源纹波没有抑制作用，所以如果不用扼流圈或稳压电源而仅靠电容滤波，则即使电容用到20000μF时，也仍有几十毫伏的交流声。

　　图1所示电路中的VT1与VT2，如改用MJ29585与2SK214，则输出功率为10W。需注意的是复合后管子属于N沟道的IGBT，故电源与电路中有极性的元器件与组件的极性都要反过来。

安装、调试与技术指标

　　1.元器件的选择　输出管VT2选用国产的3DD9(F－3型金属封装)，也可使用2SC2922等大功率管，但要求左右声道两只管尽量做到特性一致。最好用晶体管特性图示仪测试，挑选线性较好(即曲线间隔均匀)的管子，但应该注意测试条件要尽量接近实际工作状态。正宗的进口管线性较好，一致性也较佳。而国产管的离散性较大，需要耐心挑选。还要特别注意该晶体管基极开路时的集射极间最高反向击穿电压，这一电压应大于电源电压的三倍以上(即不低于160V)，并要留有一定的裕量。否则当扬声器开路时，输出变压器产生的感应电压容易将管子击穿。
　　当VT2的电流放大系数为40，集电极静态电流为0.7A时，基极电流约为17.5mA，它等于VT1的漏极电流。为了使VT1的静态工作电流不致于太小而进入非线性区，VT2的电流放大系数就不能太大。例如，若选VT2的电流放大系数为100，则VT1的漏极电流仅为7mA就可以使VT2的集电极电流达到0.7A。常见进口大功率管(如三肯的2SC2922，东芝的2SC3281等)的β值一般都在90以上，故VT2选用国产的3DD9。国产的3DF10C采用F－4型金属封装，也很不错。
　　推动管VT1选用2SJ77，也需要在接近实际工作状态的条件下进行挑选配对。2SJ77的挑选配对工作可采用图4所示的电路来进行。，图中6V电源可采用4节1号干电池。调节1kΩ电位器使100Ω电阻上的电压为1.75V，此时漏极电流即为17.5mA。再用数字万用表测量并记录此时栅极对源极的直流电压UGS，挑选两只UGS相近的管子即可。如果要测量2SK214，则别忘了把电源极性反过来。MOS型场效应管比较娇气，所以用晶体管特性图示仪测试时，要特别谨慎，以免接地不良将管子击穿损坏。

　　电源变压器的功率容量应不小于150VA，次级额定电流不应低于2A。
　　输出变压器的制作工艺比胆机要求简单得多。要求初级阻抗为72Ω，如果次级负载阻抗为8Ω，则初次级的匝数比为3∶1。该功率放大器所用输出变压器是在定州飞达电子厂定做的，也可以参照有关资料自己制作。
　　稳压电源中的调整管采用了国产锗晶体管3AD30C，要求其电流放大系数不低于70。稳压电路虽然为集电极输出电路，但由于锗管的穿透电流比较大，故可不必另外设置启动电路。调整管的集电极也可以直接接地。稳压二极管采用μ574，是彩电中专门用于稳定高频头调谐电压的集成电路，效果很好。同时还要调整取样电阻，使输出电压为＋38V，电源变压器的次级电压也应降为43V左右。
　　2.安装与调试　输出管VT2在工作时会产生较大的热量，所以应加上足够面积的散热器，并在两者的接触面上涂上导热硅脂。因为该放大电路非常简单，所以采用搭棚方式焊接，找三只具有4个焊片的接线架就够用。要将每个声道的两只管子装在同一块散热器上，并且尽量靠近。防自激电阻R2(1kΩ)靠近栅极一端的引线应尽量短一些。为了保证在焊接时MOS型场效应管不至于损坏，可先用细保险丝将其三个电极绕接在一起，等整个电路都焊接完毕后再拆开。尽管这样，还是要注意电烙铁的金属外壳接地是否良好。最为保险的方法是拔掉电烙铁的电源插头，利用余热进行焊接。
　　整机的调整工作非常简单，只要在输出变压器的初级回路中串入一个1A的直流电流表，再调整相应的可调电阻，使两管总电流大约为720mA即可。也可以串上一个0.1～0.3Ω的取样电阻，测出其两端电压后再换算出电流值。
　　3.主要技术指标　该音频功率放大器的主要技术指标如下：频率响应为25Hz～45kHz(－1dB)，12Hz～66kHz(－3dB)；最大输出功率为15W(RMS)；灵敏度为0.73V(RMS)；残留噪声(采用稳电源时)为0.32mV；最高效率(正弦波)为43％。

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超声波放大器，超声功率放大器型号选择

超声波放大器的作用是将振荡信号放大至所需电平。放大部分可以单级的，也可以是多级的，主要看输出功率的需要。早期的超声波发生器使用电子管做放大器件，现在则普遍采用晶体管(三极管、场效应管和IBGT器件

2017-10-23 15:30:07

高频功率放大器的设计

高频功率放大器的设计:功率放大器主要技术指标— 工作频带工作频带是指放大器应满足全部性能指标的连续频率范围。硅双极型晶体管功率放大器和硅金属氧化物场效应管

2008-08-16 15:21:28

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功率放大器设计教材

功率放大器设计教材提高功率放大器的线性，是当前微波电路设计研究的热点。工作频带是指放大器应满足全部性能指标的连续频率范围。硅双极型晶体管功率

2010-02-10 14:43:40

甲类分立元件功率放大器电路图

甲类分立元件功率放大器电路图15W 此功率放大器电路

2008-03-09 00:53:42

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甲类功率放大器基本电路图

甲类功率放大器基本电路图

2009-05-06 16:19:18

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晶体管功率放大器的基本电路图

晶体管功率放大器的基本电路图

2009-07-13 17:51:12

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音频功率放大器

音频功率放大器

2009-09-08 11:31:52

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F类与逆F类功率放大器的效率研究

通过计算可以看出,在相同的输出功率下,因为晶体管导通内阻的存在,逆F类功率放大器的效率优于F类功率放大器。再通过软件仿真设计F类和逆F类功率放大器,在相同的输出功率下,逆F类功

2011-10-17 16:43:17

电子管单端甲类功率放大器

电子管单端甲类功率放大器--电子管单端甲类功率放大器

2016-03-10 17:25:28

100W纯甲类功率放大器

100W纯甲类功率放大器-100W纯甲类功率放大器

2016-03-10 17:51:51

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B-3音频功率放大器设计.doc

B-3音频功率放大器设计B-3音频功率放B-3音频功率B-3音频功率放大器设计放大器设计大器设计B-3音频功率放大器设计

2016-05-24 14:14:47

“简洁至下”的晶体管甲类音频功率放大器

“简洁至下”的晶体管甲类音频 功率放大器

2016-06-15 18:17:48

D类音频功率放大器的研究与设计

D类音频功率放大器的研究与设计应用指南技术原理与方法，让你知道如何D类音频功率放大器的研究与设计

2016-08-30 18:11:47

otl功率放大器

功率放大器的作用是给音响放大器的负载（扬声器）提供一定的输出功率。当负载一定时，希望是功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能的高。功率放大器由于三极管工作状态和电路形式的不同，可分

2017-10-16 14:19:56

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音频功率放大器的设计与实现

音频功率放大器

2017-10-25 08:49:01

甲类功率放大器的工作特点及优劣势分析

甲类功率放大器，是指当输入信号较小时，在整个信号周期中，晶体管都工作于它的放大区，电流的导通角为180度，适用于小信号低频功率放大，且静态工作点在负载线的中点。

2019-07-22 15:10:34

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180篇发烧功率放大器的制作学习资料合集免费下载

本文档的主要内容详细介绍的是180篇发烧功率放大器的制作学习资料合集免费下载包括了：“简洁至下”的晶体管甲类音频功率放大器，《准BGW150功率放大器》的改进和补充，6CK4推挽8瓦功率放大器

2020-04-23 08:00:00

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采用D类功率放大实现高效率音频功率放大器的应用方案

传统的音频功率放大器主要有A类（甲类）、B类（乙类）和AB（甲乙类）。A类功率放大器在整个输入信号周期内都有电流连续流过功率放大器件，它的优点是输出信号的失真比较小，缺点是输出信号的动态范围小、效率低，理想情况下其最高效率为50％。

2021-01-28 10:43:00

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纯甲类功率放大器的制作（上）

在种类众多、各有特色的晶体管放大器中纯甲类功率放大器恐怕是最有魅力的一类。其甜美的音色．淳厚的底蕴．深探吸引着人们。但不窖质疑的是：多少年以来．纯甲类功放的制作对业衾玩家来说一直存在着许多难处。

2021-06-09 10:53:12

纯甲类功率放大器的制作（中）

纯甲类功率放大器的制作说明。

2021-06-09 10:38:22

纯甲类功率放大器的制作（下）

纯甲类功率放大器的制作方法。

2021-06-09 10:57:26

功率放大器设计方案（包含原理图+PCB+BOM表）

2021-11-06 09:35:58

功率放大器ADS仿真实例

，因此射频PA一般使用线性功率放大器。 功率放大器的电路可以由以下几个部分组成：晶体管、偏置及稳定电路、输入输出匹配电路。 1. A类功放 A类功放输出级中两个（或两组）晶体管永远处于导电状态，也就是

2023-02-16 14:36:31

MOS管功率放大器电路图与原理图文及其解析

放大器电路的分类本文介绍MOS管功率放大器电路图，先来看看放大器电路的分类，按功率放大器电路中晶体管导通时间的不同可分：甲类功率放大器电路、乙类功率放大器电路和丙类功率放大器电路。甲类功率放大器

2023-02-16 11:57:38

微波晶体管功率放大器简介

前言：微波晶体管功率放大器工作状态与低频晶体管功率放大器一样，有甲类、甲乙类、乙类及丙类四种工作状态，分类的方法也相同。不同的工作状态适用不同的需要。匹配电路元件可以是集中参数、半集中参数及分布参数。

2023-02-17 11:28:55

功率放大器的工作原理功率放大器的构成

　　功率放大器是一种电子器件，其主要作用是将低功率信号放大为高功率信号。功率放大器的工作原理基于放大器的放大能力。其通常由一个放大器器件（如晶体管、真空管、场效应晶体管等）组成，这个器件的放大能力

2023-02-24 11:11:21

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功率放大器的连接方式功率放大器的基本类型

　　功率放大器主要解决低功率信号放大的问题，它可以将来自低功率信号源的电信号放大为高功率信号，以便驱动需要更高功率的负载。功率放大器的种类繁多，包括晶体管功率放大器、真空管功率放大器、MOSFET

2023-02-24 11:12:52

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功率放大器有哪些类型

就让安泰电子来为大家介绍功率放大器有哪些类型。一、纯甲类功率放大器 也叫A类功率放大器，主要是完全线性放大形式的放大器，甲类功率放大器工作的时候，晶体管的正负通道会处于常开状态，就会使更多的功率消耗为热量。

2023-03-21 15:55:05

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基于晶体管的90瓦音频功率放大器电路分享

这种音频功率放大器电路由几个晶体管组成，这些晶体管以这样的方式排列以形成一个固体音频放大器电路并合格。该放大器使用四个晶体管，每个晶体管都有自己的功能。

2023-05-16 17:39:49

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基于两个小晶体管构建一个的功率放大器

如果您认为仅使用两个小晶体管构建一个像样的功率放大器是不可能的，那么您可能错了。

2023-06-10 17:32:00

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功率放大器可以放大电压吗为什么

。这个放大过程是通过增加输入信号的幅度来实现的，而电压就是幅度的一种表达方式。为什么功率放大器能够放大电压呢？这涉及到功率放大器的工作原理。功率放大器通常由一个或多个晶体管或管子构成。当输入信号进入功率放大器

2023-10-07 17:10:04

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甲乙类功率放大器的特点甲乙类功率放大器的最大效率为

甲乙类功率放大器是常用的功率放大器类型之一。甲乙类功率放大器的特点包括高效率、低失真、较大功率输出等。在甲乙类功率放大器中，甲类和乙类功率放大器互为补充，通过它们的结合可以兼顾功率放大器的效率和失真

2024-01-24 16:11:07

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高频功率放大器的工作原理高频功率放大器的三种工作状态

介绍高频功率放大器的工作原理以及它的三种常见工作状态。一、高频功率放大器的工作原理高频功率放大器的工作原理主要是利用晶体管的高频放大特性，将输入信号放大到较高的功率级别。常见的高频功率放大器包括甲类、乙

2024-01-25 09:57:06

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功率放大器的工作原理功率放大器的基本要求

的工作原理由晶体管、真空管或功率放大器集成功能来实现。在这篇文章中，我们将着重研究晶体管功率放大器的工作原理和基本要求。 晶体管功率放大器的工作原理： 晶体管功率放大器的设计目的是将弱信号放大到较高功率级别，并将

2024-02-04 09:37:00

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