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高保真45W分立元件功放制作电路图

作者:dolphin时间:2017-08-29浏览次数:1088

在电子技术飞速发展的今天,大多数功放都采用了集成电路的设计,对于电子爱好者来说,能够制作出一台分离元件搭建的高保真功放也是一项基本功。本文介绍的功率放大器采用全分离元件结构,在输入级和电压放大级采用两级非对称结构的差分电路,放大线性好、频响宽,对温漂和电源波动影响抑制力强,音质甜美,韵味十足,值得一试。

一、电路原理简要分析


图1为本功率放大器的主放大电路,VT2、VT3构成输入级差分电路,VT1、LED1、R4、R9及C2组成输入级差分电路的恒流源电路。LED1正常发光时其正负端电压差恒定在1.8V~2V之间,噪声小于稳压二极管,常用于功放电路。其正负端的1.9V左右电压差作用于VT1发射结回路.使VT1射-集电流恒定在(1.9V~0.6V)/680Ω≈1.9mA。在VT2、VT3差分输入电路参数完全对称的情况下,流经VT2、VT3射-集的电流为1.9mA的一半即0.95mA。RP2改变VT2、VT3发射极的反馈电阻,使VT2、VT3的静态工作点发生正负对称变化,最终改变输出级中点的直流电位。
R7、R8上的电压降正常情况下为2.2kΩ×0.95mA≈2.1 V,作为电压放大级VT7、VT8差分电路的发射结偏置电压。流经VT7、VT8集-射的电流为(2.1 V~0.6V)/R13≈4.5mA。VT4、VT5构成VT7、VT8差分电压放大级的镜像电流源负载。VT6接成共基状态,作为VT7的负载电阻。
VT9、R12及RP3构成推动级、输出级的偏置电路,同时起到对末级功率管温度反馈控制作用。调节RP3可以改变VT9集-射之间的电压,进而改变推动级和输出级的静态偏置电流。另一方面,VT9与功率级对管VT12、VT13安装在同一块散热片上,起到对VT12、VT13温度的反馈控制作用,防止VT12、VT13温度过高导致输出电流过大而烧坏。温度反馈控制的原理是,当VT12、VT13输出电流增大,升温超标时VT9的集-射电流增加而集-射电压下降,从而减小了推动级和输出级的静态输出电流,将功率对管VT12、VT13的电流和温度控制在安全范围之内。
VT10、VT11构成推动级,其发射极电阻R19、R20上的直流电压降又作为功率输出级VT12、VT13的偏置电压,调节RP3可以改变VT12、VT13的静态输出电流。R26、C9及R27构成本机的交流反馈电路,整机的电压放大倍数为52倍(Av+=1+R26/R2 7=52)。反馈取出点选在推动级的对称中点,最大限度避免了扬声器对小信号输入级的影响,这与通常的将反馈点选在输出级对称中点的做法相比,音质改善比较明显,声场控制力加强,瞬态更优。

图2是功率放大器的电源及保护电路。保护电路具有开机延时及功率输出级中点直流过压保护的功能。刚开机时,右声道A点12V的保护电路供电电压经R31、R33向C17充电,此时VT16基极电压低,处于截止状态,并导致D7、VT17截止,继电器K1在开机瞬间不吸合,避开浪涌电流对扬声器的冲击。随着时间的推移,C17充电到一定程度VT16饱和导通,导致VT17也饱和导通,继电器K1吸合,完成开机延时过程。

当左、右声道功率输出级对称中点(图1中A点)出现超标的正或负直流电压时,将导致VT14或VT15导通,C17沿导通管放电使VT16截止,继电器释放,以保护扬声器不被超标直流电压烧坏。C15、C16正负相接变成无极性电容,可正、反充电,同时避免保护电路对短暂超标电压的误动作。


二、元件挑选与制作调试
制作之前元件一定要经过精心挑选。RP2、RP3使用多圈精密电位器,R5、R6和VT2、VT3等成对使用的元件,相互误差应控制到最小,只有这样才能减少调试时出现的问题,增加制作成功的几率。
制作调试可分块进行,先焊接好第一级差分电路(R2~R9、VT1~VT3),将RP2调节到中间位置,输入端接地并用100kΩ电阻将VT3基极接地,测量R7、R8上的直流压降应为2.1 V左右。焊接第二级差分电路(VT4~VT9)即R15、R16左边的电路,测量R10、R11、R13和R14上的电压各为1.45V,同时,调节RP3,VT9的集射电压可在一定范围内变化,这样前两级电路工作基本正常。
接下来,焊接推动级,撤掉VT3基极100 k对地电阻,接上反馈支路,进行两个重要的调试。调节RP3使VT9集射电压为2.5 V左右,将推动级VT10、VT11输出电流确定在6.35mA左右,R19、R20上的电压降各为0.64V。调节RP2用数字万用表的直流毫伏挡测量推动级对称中点(即R19、R20连接处)电压,将该电压控制在±5mV以内。
接上功率输出级,微调RP3将VT12、VT13静态电流调到80mA,R23、R24上的电压降各为17.6mV。测量功率输出级对称中点(即R23、R24连接处)的直流电压,如果VT12、VT13对称性不好则该点电压静态时可能不为零,同样调节RP2将该点电压控制在±5mV以内。至此,整机制作基本成功.接下来就是加音源试听调试了,有条件的话可以用示波器观测整机的波形及频带宽度。


三、整机性能及技术指标
整机背景宁静,声场开阔,高、低频响应很好,音质甜美,韵感十足。
实测性能指标如下:
通频带:10Hz~230 kHz(-3dB)
转换速率:20V/1us
标准输出功率:45W×2(8Ω)
最大不失真输出功率:72W×2(8Ω)



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