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音响DIY-20W单端纯甲类功率放大器
[发烧DIY]
音响DIY-20W单端纯甲类功率放大器
32
5147
© 内容版权由 youzuokkll 解释,禁止转载。
发表于 2019-5-18 21:04:36
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甲类功放因工作方式具有最佳的线性,不存在交越失真,所以被称为是声音最理想的放大线路设计,也是音响发烧友和DIY爱好者的最爱。这里推荐一个电路,感兴趣的可以试试。
电路原理和设计思路
电路如下图。整体电路分为以下四个部分。
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输入级
核心电路是由两个BC559组成的差动放大电路,22K对地电阻為三极管的偏流电阻,它的大小同时决定了整个功率放大器的输入阻抗。8.2K电阻是差动放大器配对晶体的公共发射极电阻,决定了差分电路的共模抑制比和本级的静态工作电流。经过输入级放大的电流在流经1K可调电阻时产生的电压信号,直接输送到下一级。 1μF电容是整机的输入电容,其容量的大小和制造材料对音质的影响很大。根据理论计算,1μF的电容与输入电阻22K组成了一个高通滤波电路,它的低端转折频率可以用下式计算:f=1000/(2*3.14*22*1)=7.2HZ。(在过去将放大器的低端频响定位在20Hz时,还是可接受以的。现在数字音源大行其道的今天,看来还是高了一些,低端转折频率定在1Hz以下还是可以接受的。由于该电容的重要性,一定要选择品质优良的进口音频专用耦合电容。
8.2K电阻决定了输入级的电晶体静态工作电流,可以由下式进行估算(两管值):VCC/8.2K=20/8.2=2.4mA。由于输入级的电晶体静态工作电流对音质有较大的影响,可以调整该电阻的大小来满足自己的要求。电晶体静态工作电流小,信噪比高,但是音质发干,低音单薄。如果电流大一些,音质温暖,低音厚实,但是电晶体特有的高频杂讯和反映在音频内的电流声也会增加,使得整机信噪比下降。本机取2.4mA还是比较合适的。
电压放大级
为了简化电路,本机使用一只三极管BD139,采用共射放大电路,还采用了自举电路。 本级的静态电流可以由下式进行估算:VCC/(1.5k+1.5k)=6.8mA。100pF的小电容是做频率补偿用的,容量要尽可能的小,如果没有高频自激,可以不用。当然由于这个小电容的存在,对音质会有微妙的调节作用,具体怎样处理,看自己的喜好了。
为了保证大信号输出时的幅度特性和线性,同时又不增加太多的元件,本机采用了自举电路,由100μF电容和两个1.5K电阻的分压电路组成。其实在音响界对于自举电路的批评较多,认为它是一种正反馈,对音质的负面影响较大。由于本电路的出道年代较早,设计前提是“简洁至上”,也许在这里考虑的不是那么全面。
输出级
在电路图的上部的两只MJE2955和周边的元件组成了单端纯甲类放大电路,下半部分以两只MJE2955为核心组成了大电流恒流源电路。其恒流电流值就是输出级的静态电流。可以根据下式估算:0.65/0.25=2.6A。(其中的0.65V是硅三极管的发射结的PN结正向导通压降)通过改变0.25Ω电阻阻值的大小可以调整输出级的功放管静态工作电流。 本电路中,要求在8欧负载上有20W的纯甲类输出,2.6A这个电流显得有点大了,实际上有公式可以估算:P=2*I*I*RL,这样一来有大约为1.1A就可以满足设计要求,但是我们的扬声器的阻抗并不是像纯电阻一样保持不变的,有时候在特定的频率和极端的情况下,阻抗可能会降得很低。按照电路的设计如果使用4欧的负载,输出40W的纯甲类也是完全能达到!仅仅这种设计的科学态度和严谨的思路是值得我们学习的。
扬声器阻抗补偿电路
因为我们采用的扬声器是有感负载,为了使放大器的负载接近纯电阻,在功率放大器的输出端对地一般都有电阻和电容串联的补偿电路,其电阻的阻值和扬声器的标称阻抗相当,电容的取值為0.1μF-0.22μF,这里不再详述。
安装调试注意事项
由于纯甲类单端功放的共模抑制能力很差,又加之本机的静态电流很大,因此对电源的要求很高,最好采用电感滤波电路,但是对于电感的制作和应用后产生的电磁干扰的处理都很让人头痛,采用稳压电路也是很好的选择,只是成本和散热问题也来了,还是忍痛舍弃吧。最终不得已选择了电容滤波电路,变压器的容量要在1000W以上,次级电压为四线并绕的四组15-18V,电流容量在10A以上,两两串联成两组双电压,分别供给左右声道,整流全桥要选择电流25A以上的,耐压不必太高有200V就足够了。滤波电容的容量每声道正负电源每边不得小于2.2万μF,当然是越大越好了,不过要注意最好用多个小容量的电容并联起来,达到所要求的容量,至于要并联小容量的高频特性好的无极性电容更是必须的。虽然成本增加了,但是效果可是好多了,好在25V的电解电容的价格较低。因为“在好的功放里,电源的成本要占一半”。如果采用双单声道设计,从变压器—整流滤波电路—放大电路—输出,各自都是独立的就更好了。
制作、调试
正是由于电路简洁,所以音质几乎就是由元器件的特性所决定的。图中标示的晶体管,现在看来已经不太发烧了,可以根据现在的流行趋势进行代换。由于电路的发热量较高,要求元件的可靠性一定要高,电阻一律选用1/2W的金属膜电阻,所用电容由于用量较少,一定要选用精品。 只要元器件的质量和焊接技术能够保证,整机的调试十分简单,通电前先把1K的可调电阻置于中间位置,在通电以后,调整该电阻使输出端对地电位尽量接近0V即可,其余都由电路和元器件保证。保持空载半小时以上,观察散热器的温度不太高,其他元件无异常,复测输出端电位不是太大,就可以投入使用了。由于功放的元件还需要老化,可能你要听到靚声,还需要一段很长时间的煲机过程。
本文中没有涉及保护电路,为了保护您昂贵的扬声器系统,强烈建议加装安全可靠的喇叭保护电路。
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享乐音乐活跃乐友评论
朧月夜
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朧月夜
发表于 2019-6-5 08:51:53
主分享TitansAudioHORAE时钟听感, 受教了!
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farsky
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farsky
发表于 2019-6-5 11:34:59
高手的技术贴,适合动手能力强的人,谢谢分享。
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phenixquan
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phenixquan
发表于 2019-6-8 10:26:13
喇叭保护电路是必须的。
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GastonG
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GastonG
发表于 2019-6-8 13:33:26
楼主分享的技术贴有助益人们了解功率放大器!
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panzhihua
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panzhihua
发表于 2019-6-16 04:52:00
来自手机
很好的科普贴,谢谢楼主分享。
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farsky
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farsky
发表于 2019-6-16 08:07:39
技术贴,学习了啊,谢谢分享。
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xingyu
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xingyu
发表于 2019-6-17 11:41:29
高手的技术贴,适合动手能力强的人,谢谢分享。
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杰大王
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杰大王
发表于 2019-6-17 13:25:42
很好的科普贴,谢谢楼主分享!
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杰大王
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杰大王
发表于 2019-6-18 10:07:00
很好的科普贴,谢谢楼主分享
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