4、 V-MOS场效应管单端A类功放的制作设计
放大器有两个基本原则:一是简单,二是线性。能做到最简单的放大器线路就是单端A 类,简单不是单端A 类放大使用的唯一理由,是因为单端A类最具有迷人的音乐感。在A 类、B 类、AB 类线路程式中, 线性最好的是A 类, 而不足之处就是效率是最低的, 约为20%, 是以效率换音品的典范。在单端A 类放大电路中使用何种放大器件, 晶体管具有太低的输入阻抗, 电子管的输入阻抗很高, 但其输出阻抗也比较高, 从原理上讲, 电子管并不适合做功放输出管, 因此唯一的选择是场效应管, 场效管具有很高的输入阻抗和跨导, 也能输出很大的电流, 很适合应用在单端A 类放大器中,而在众多的场效应管中,用V-MOS 场效应管制作的单端A 类放大器,更领风骚,魅力独特!高端的钛膜声,中频饱满细腻流畅的磁性声, 弹性十足振撼人心的低频轰炸声,别有一番霸道。
在一般的设计中场效管特长没有得到充分发挥, 甚至认为声音偏冷偏暗, 其实这不是场效应管的原因,声音不好一方面是人们使用它直接代换晶体管,晶体管的线路是不能发挥场效应管的特性的;另一方面,这些电路通常使用AB 类的偏置,根据场效应管转移特性,在低偏置时具有严重的非线性,带来严重的失真,解决的办法是让其工作在A 类状态,单端A 类,回归自然!瞬态特性极佳,音质纯美,偶次谐波丰富,音色悦耳动听,具有电子管的醇美音色。
单端A 类场效应管功放电路五花八门,各有特色。
这里给出一个电路实例,如图1 所示,以简洁至上为原则,以下给出具体的设计思路。
(1) 为了避免普通音量电位器传输失真、非稳态接触电阻、磨擦噪声和操作易感疲惫之嫌,本机采用音响型极低噪声V-MOS 场效应管IRFD113 作指触音量控制,相对于键控音量电路又减少了一些元件,并加以屏蔽,使音量控制部分的噪声系数达到1 dB 以下(V-MOS 场效应管噪声系数在0.5 dB 左右), 敢与高档真空步进电位器或无源变压器电位器抗衡,手感更贴切人性化。
V-MOS 场效应管内阻高, 属电压控制器件, 在栅极及源极之间接充电电容,由于栅漏电流极小,电容电压在很长一段时间内能基本保持不变, 当管子工作于可调电阻区时,其漏源极电阻将受到栅源极电压即电容的电压所控制,这时管子相当于压控可变电阻,当指触( 依手指电阻导电) 开关S1 闭合,即向电容充电,当指触开关S2闭合,即将电容放电,从而达到以电压控制漏源极电阻的目的,将其按入音响设备中,即可调节音量的大小。S1 和S2 可用薄银片或薄铜片制作,间距2 mm 左右,待调试后确定,音量增减量设置在±2 dB 左右。
(2) 由IRF510 作源极缓冲输出, 减低输出内阻,以减小场效应管IRF150 输入电容对高频的影响,采用IRF150 双管并联变压器单端输出。
(3) 采用性能超群的全耦合变压器, 自制采用Z11 或H10 芯片,截面积取26 mm×50 mm ;初级共240 匝, 由两个120 匝的绕组串联;次级用120 匝,由两个120 匝的绕组并联, 实际制作时, 用两根Ф0.77 mm 和两根Ф1.04 mm 高强度漆包线四股并绕,分清四个绕组的头和尾, 再将两个Ф0.77 mm 绕组的头和尾串联作为初级, 将两个Ф1.04 mm 绕组头头和尾尾并联作为次级,硅钢片顺插,留出0.6 mm空气间隙。
(4) 本机场效应管偏压由电源模块7812 提供,功放电源不采取稳压电源供电,以避免限制乐声的低频力度和动态,即降低电压换电流,降低功率换音品。
制作本机时,两声道要用独立电源供电,以提高分离度,减少干扰,并增强各声道工作稳定性。
本机场效应管IRF510 工作电流约20 mA,IRF150( 配对) 工作电流各为1.25 A,栅源电压约3.8 V,通过调节两级偏压电阻实现,不同产地、不同批次管子会有所出入,数据仅作参考,最好使用示波器将其调节为A 类最佳工作状态,否则,由于管子的离散性,即使工作点按手册或特性曲线给出的参数调节工作点,也未必工作在A 类最佳状态。本机可代用的场效应管较多,不同管子参数、特性及音色也有差异。
单端电路是耗电大户, 本机输出管单管热功损耗约30 W, 提高工作电压还可增加输出功率,但热功损耗也相应增加, 因此必须将管子装在一块热阻不大于1 kΩ/W 的散热器上, 规格不小于200 mm×200 mm×6 mm, 将管子用硅脂涂抹后紧固在适当的位置上。
5、 测*与试听
搭配器材有:CD 机为菲利浦(philips)LHH-500 型;自制3A5 直热胆前级;音箱为意大利傲霸卡丝;音箱线为美国音乐丝带Super Flatine Cable ;信号线为高度风Ortofon AC-5000 8N 无氧铜线;电源线为日立4N单晶铜3×3.5 mm2 硅橡胶电源线;音频专用电源净化器为G&W TW-05D 型。
实测技术指标:输入灵敏度为500 mV ;最大输出功率为11 W/8 Ω。最大音乐输出功率为15 W/8 Ω,信噪比为87 dB( 不计权) ;频响为23 Hz~55 kHz。
用《雨果发烧碟8》进行播放时,声场宽阔,动态特别好,具备浓郁而又细腻的胆味,声像定位、解析力佳,低频结实控制力好,声音质量非常纯净。
与自制的几台胆机相比,感觉胆机尤以表现人声音乐情感见长,而场管的适应范围大,表现力强,除具备胆管的特点外,对铜管乐、交响乐等各种乐器刻划逼真,干净利索,乐感朝气蓬勃,气势磅礴,试放一曲《边疆的泉水清又纯》,那沁人心脾的歌声,情真意切。