差分晶體管功放的制作

本文介紹的功率放大器在輸入級(jí)和電壓放大級(jí)采用兩級(jí)非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的差分電路，放大線性好、頻響寬，對(duì)溫漂和電源波動(dòng)影響抑制力強(qiáng)，音質(zhì)甜美，韻味十足，值得一試。

一、電路原理簡(jiǎn)要分析

圖1為本功率放大器的主放大電路，VT2、VT3構(gòu)成輸入級(jí)差分電路，VT1、LED1、R4、R9及C2組成輸入級(jí)差分電路的恒流源電路。LED1正常發(fā)光時(shí)其正負(fù)端電壓差恒定在1.8V～2V之間，噪聲小于穩(wěn)壓二極管，常用于功放電路。其正負(fù)端的1.9V左右電壓差作用于VT1發(fā)射結(jié)回路.使VT1射-集電流恒定在(1.9V～0.6V)/680Ω≈1.9mA。在VT2、VT3差分輸入電路參數(shù)完全對(duì)稱的情況下，流經(jīng)VT2、VT3射-集的電流為1.9mA的一半即0.95mA。RP2改變VT2、VT3發(fā)射極的反饋電阻，使VT2、VT3的靜態(tài)工作點(diǎn)發(fā)生正負(fù)對(duì)稱變化，最終改變輸出級(jí)中點(diǎn)的直流電位。

R7、R8上的電壓降正常情況下為2.2kΩ×0.95mA≈2.1 V，作為電壓放大級(jí)VT7、VT8差分電路的發(fā)射結(jié)偏置電壓。流經(jīng)VT7、VT8集-射的電流為(2.1 V～0.6V)/R13≈4.5mA。VT4、VT5構(gòu)成VT7、VT8差分電壓放大級(jí)的鏡像電流源負(fù)載。VT6接成共基狀態(tài)，作為VT7的負(fù)載電阻。

VT9、R12及RP3構(gòu)成推動(dòng)級(jí)、輸出級(jí)的偏置電路，同時(shí)起到對(duì)末級(jí)功率管溫度反饋控制作用。調(diào)節(jié)RP3可以改變VT9集-射之間的電壓，進(jìn)而改變推動(dòng)級(jí)和輸出級(jí)的靜態(tài)偏置電流。另一方面，VT9與功率級(jí)對(duì)管VT12、VT13安裝在同一塊散熱片上，起到對(duì)VT12、VT13溫度的反饋控制作用，防止VT12、VT13溫度過高導(dǎo)致輸出電流過大而燒壞。溫度反饋控制的原理是，當(dāng)VT12、VT13輸出電流增大，升溫超標(biāo)時(shí)VT9的集-射電流增加而集-射電壓下降，從而減小了推動(dòng)級(jí)和輸出級(jí)的靜態(tài)輸出電流，將功率對(duì)管VT12、VT13的電流和溫度控制在安全范圍之內(nèi)。

VT10、VT11構(gòu)成推動(dòng)級(jí)，其發(fā)射極電阻R19、R20上的直流電壓降又作為功率輸出級(jí)VT12、VT13的偏置電壓，調(diào)節(jié)RP3可以改變VT12、VT13的靜態(tài)輸出電流。R26、C9及R27構(gòu)成本機(jī)的交流反饋電路，整機(jī)的電壓放大倍數(shù)為52倍(Av+=1+R26/R2 7=52)。反饋取出點(diǎn)選在推動(dòng)級(jí)的對(duì)稱中點(diǎn)，最大限度避免了揚(yáng)聲器對(duì)小信號(hào)輸入級(jí)的影響，這與通常的將反饋點(diǎn)選在輸出級(jí)對(duì)稱中點(diǎn)的做法相比，音質(zhì)改善比較明顯，聲場(chǎng)控制力加強(qiáng)，瞬態(tài)更優(yōu)。

圖2是功率放大器的電源及保護(hù)電路.在此只對(duì)保護(hù)電路作個(gè)簡(jiǎn)要介紹。保護(hù)電路具有開機(jī)延時(shí)及功率輸出級(jí)中點(diǎn)直流過壓保護(hù)的功能。剛開機(jī)時(shí)，右聲道A點(diǎn)12V的保護(hù)電路供電電壓經(jīng)R31、R33向C17充電，此時(shí)VT16基極電壓低，處于截止?fàn)顟B(tài)，并導(dǎo)致D7、VT17截止，繼電器K1在開機(jī)瞬間不吸合，避開浪涌電流對(duì)揚(yáng)聲器的沖擊。隨著時(shí)間的推移，C17充電到一定程度VT16飽和導(dǎo)通，導(dǎo)致VT17也飽和導(dǎo)通，繼電器K1吸合，完成開機(jī)延時(shí)過程。

當(dāng)左、右聲道功率輸出級(jí)對(duì)稱中點(diǎn)(圖1中A點(diǎn))出現(xiàn)超標(biāo)的正或負(fù)直流電壓時(shí)，將導(dǎo)致VT14或VT15導(dǎo)通，C17沿導(dǎo)通管放電使VT16截止，繼電器釋放，以保護(hù)揚(yáng)聲器不被超標(biāo)直流電壓燒壞。C15、C16正負(fù)相接變成無(wú)極性電容，可正、反充電，同時(shí)避免保護(hù)電路對(duì)短暫超標(biāo)電壓的誤動(dòng)作。

二、元件挑選與制作調(diào)試

制作之前元件一定要經(jīng)過精心挑選。RP2、RP3使用多圈精密電位器，R5、R6和VT2、VT3等成對(duì)使用的元件，相互誤差應(yīng)控制到最小，只有這樣才能減少調(diào)試時(shí)出現(xiàn)的問題，增加制作成功的幾率。

制作調(diào)試可分塊進(jìn)行，先焊接好第一級(jí)差分電路(R2～R9、VT1～VT3)，將RP2調(diào)節(jié)到中間位置，輸入端接地并用100kΩ電阻將VT3基極接地，測(cè)量R7、R8上的直流壓降應(yīng)為2.1 V左右。焊接第二級(jí)差分電路(VT4～VT9)即R15、R16左邊的電路，測(cè)量R10、R11、R13和R14上的電壓各為1.45V，同時(shí)，調(diào)節(jié)RP3，VT9的集射電壓可在一定范圍內(nèi)變化，這樣前兩級(jí)電路工作基本正常。

接下來(lái)，焊接推動(dòng)級(jí)，撤掉VT3基極100 k對(duì)地電阻，接上反饋支路，進(jìn)行兩個(gè)重要的調(diào)試。調(diào)節(jié)RP3使VT9集射電壓為2.5 V左右，將推動(dòng)級(jí)VT10、VT11輸出電流確定在6.35mA左右，R19、R20上的電壓降各為0.64V。調(diào)節(jié)RP2用數(shù)字萬(wàn)用表的直流毫伏擋測(cè)量推動(dòng)級(jí)對(duì)稱中點(diǎn)(即R19、R20連接處)電壓，將該電壓控制在±5mV以內(nèi)。

接上功率輸出級(jí)，微調(diào)RP3將VT12、VT13靜態(tài)電流調(diào)到80mA，R23、R24上的電壓降各為17.6mV。測(cè)量功率輸出級(jí)對(duì)稱中點(diǎn)(即R23、R24連接處)的直流電壓，如果VT12、VT13對(duì)稱性不好則該點(diǎn)電壓靜態(tài)時(shí)可能不為零，同樣調(diào)節(jié)RP2將該點(diǎn)電壓控制在±5mV以內(nèi)。至此，整機(jī)制作基本成功.接下來(lái)就是加音源試聽調(diào)試了，有條件的話可以用示波器觀測(cè)整機(jī)的波形及頻帶寬度。

三、整機(jī)性能及技術(shù)指標(biāo)

整機(jī)背景寧?kù)o，聲場(chǎng)開闊，高、低頻響應(yīng)很好，音質(zhì)甜美，韻感十足。

實(shí)測(cè)性能指標(biāo)如下：

通頻帶：10Hz～230 kHz(-3dB)

轉(zhuǎn)換速率：20V/1us

標(biāo)準(zhǔn)輸出功率：45W×2(8Ω)

最大不失真輸出功率：72W×2(8Ω)

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