如何實現(xiàn)簡單方便的晶體管甲類音頻功率放大器

　　Hi－Fi界有一句至理名言，就是“簡潔至上”。這就是說，假如能用一個元件或器件做成的電路，就盡量不用兩個。電子電路中常用的電子元件有電阻、電容、電感等，常用的電子器件有二極管、三極管及集成電路等。電阻、電容都屬于線性元件，在放大電路中可以認為不會因它們而產(chǎn)生非線性失真。但是，目前用于放大的電子器件，不論是電子管、晶體管，還是集成電路，統(tǒng)統(tǒng)都是非線性器件，它們是放大電路中產(chǎn)生非線性失真的根源。因此，在放大電路中應盡量少用管子。要做到這一點也并非容易，所以通常所見到的放大電路都比較復雜。要想“簡潔”，必須解決兩個問題：一是放大倍數(shù)要足夠大，至少應該在接CD機時能夠達到額定的輸出功率；二是非線性失真要盡量小些，在不加負反饋或只加少量的負反饋時，諧波失真系數(shù)能夠達到Hi－Fi要求。

　　功率放大器的輸出電路方式，可按有無輸出變壓器分為兩類。無輸出變壓器的功放電路為了使揚聲器中無直流電流通過，必須采用電容耦合（OTL電路）或者正負兩套電源（OCL電路）。本文介紹的晶體管甲類音頻放大器選用變壓器輸出的單管放大方式，每聲道只用兩只管子，而若采用互補推挽電路，則至少要用四五只管子。由于所用的輸出變壓器初級阻抗只有幾十歐姆，所以繞制起來很容易，性能也很容易達到要求。采用變壓器輸出的一個突出優(yōu)點就是可以避免燒揚聲器。另外，變壓器次級線圈極小的直流電阻，會改善揚聲器的阻尼，使瞬態(tài)失真減小。

　　電路結(jié)構(gòu)與特點

　　該晶體管甲類音頻功率放大器電路及電源電路如圖1所示。這一功放電路具有高達15W的有效值輸出功率，它只用兩只晶體管，并把它們直接相連，復合成一只高跨導的功率場效應晶體管。這是筆者受到絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的啟發(fā)偶爾想到的。IGBT是一種新型半導體功率器件，已成功地應用于高頻開關電源中，近幾年在高保真聲頻功率放大器中也常見到它的蹤影。它兼有雙極型晶體管（即普通PNP、NPN晶體管）和單極型晶體管（即場效應管）兩者的優(yōu)點，但沒有兩者各自的缺點，所以應用前景非常廣闊。普通晶體管的飽和壓降小，但開關速度慢，而且是正溫度系數(shù)。場效應管不需要輸入電流，開關速度快，具有負的溫度系數(shù)，但是導通電阻較大。IGBT的等效電路如圖2所示，圖中（a）示出了由P溝道場效應管和NPN型晶體管復合而成的IGBT等效電路，（b）示出了由N溝道場效應管和PNP型晶體管復合而成的IGBT等效電路。由于目前的IGBT主要設計目的是用于開關電路而不是線性放大電路，所以其輸出特性曲線的線性不太好。筆者采用了一只性能優(yōu)良的日立名管2SJ77與一只國產(chǎn)大功率晶體管3DD9按IGBT結(jié)構(gòu)復合成輸出管。2SJ77（互補管為2SK214）是專門設計用于線性放大的中功率MOSFET，在高保真功率放大器中常用作推動管，口碑頗好。其跨導高達40mA/V（或40mS），輸入電容CIS為90pF，還不到大功率場效應管2SJ49（2SK134）輸入電容的六分之一。