甲类放大器自制

　　集电极截止区域内的晶体管的非线性特点，器件的关态时间。晶体管放大器的设计者希望通过用大量的负反馈来校正非线性特征，但是只有在低频率下这个方法才行之有效。在高频率情况下，反馈回路无法实现深度“负反馈”，而发生在输出的失真却因为前端电路过载而加重！

　　一般总谐波失真和互调失真的数值并不会精确地显示出输出级失真，因为测量中包含平均因素。交越失真可能达到2%，但是如果它只比波形高了5%，那么平均下来可能失真指数只是0.1%。考虑到这些错误因素，我们也就能够轻松理解，为什么两个规格完全相同的放大器产生的声音效果却截然不同。所以，为了准确地测量失真，一定要考虑到峰值失真和谐波失真。一般甲类放大器会显示出低次谐波，峰值失真也不足一般失真的两倍。而一般甲乙类放大器，会有高次谐波，而且峰值失真会达到一般失真的三倍多。

      大多数音频放大器会选择甲类电路，但是两个部分除外——驱动和输出级，在驱动和输出级，人们一般会选择乙类电路或甲乙类电路，以其取得更高的效率。在乙类或甲乙类模式下，输出级会以推挽方式运行，一路输出设备传送正极电压和电流，另一路输出负极电压和电流，当一路输出设备工作，则另一路停止。这一方案运行起来效率很高，却有两个很大的弊端：

　　乙类类放大器和甲乙类放大器输出级的另外一个问题，要归咎于晶体管的开态时间和关态时间不相同。

　　关态时间过长，上下两管都不受控，导致交越失真。

　　这是设计互补电路时典型的问题。

　　然而，甲类放大器的输出级就没有非线性问题，也没有开/ 关延迟问题。平稳的传送性能带来的是低次谐波失真，而且只要降低电源的功率，这些谐波就会减弱到几乎测量不出的程度。

　　电路图

　　在我们这个项目中，我们设计制作了一个带8Ω 负载20W 的甲类放大器。它在较广的频带宽范围内都表现良好，设计简单而且稳定，只需质优价廉的元器件和最少的测试设备即可制作完成。所用的元器件都很寻常，另外此设计能够适用于多种元件的选择，所以无需为某一特性而专门选择半导体。立体声版本的放大器的制作成本大约为200 美元。

　　基本电路结构如图1 所示，一对输入差动晶体管驱动一个电流源晶体管，形成放大器的两个电压增益级。

图1 基础电路图

　　第二个电压增益晶体管的输出驱动一个三倍射极跟随器输出级，从而产生不到100 万的电流增益。电路中的四个电流源用来同时增加频带宽和线性，之所以能实现这一点，是因为使半导体空载的电流要远远大于驱动放大器所需的电流。除了输出级之外，增益晶体管在运行时，工作点的变动很小。

　　图1 中所示的补偿电容器，用来为电路提供阻尼，消除输出的过冲和振铃振荡。它的作用于一般晶体管放大器上常用的滞后补偿恰好相反，因为它实际上是通过建立一个与伺服系统的阻尼电路——在此放大器前端可以满足自身的回路在高频率的需求，避免前端过载——相似的内部高频率反馈回路的方法来减少瞬变交互调剂。

　　实际放大器的概图如图2 所示。晶体管 Q3、6、7、13、14、15、16 构成了图1 中的电流源，他们的电流值由Q8 的活动电压源决定，Q8 通过获取R22 的回馈而稳定电路。只要将电流源系统调节好，它就会精确地追踪电流值。图3 和图4 分别展示了一对一电路板模型和扩大版的部件位置指南。除了Q5 和Q7 会用到散热器外，其他各部件的位置是自明性的。值得注意的是，在进行焊接操作时千万不要使半导体和其他元件加热过度，同时也不要用高功率的烙铁。如果使用其他型号晶体管，你可能需要用8Ω 的假负载对C7 和C4 的数值（容量）进行调节，同时用100kHz 的方波来驱动放大器。

图2

　　如果放大器有高频自激，那么增加C4 的容量，或者降低C7 的容量。

图3 一对一电路板模型

图4 PC板的部件位置图

　　在我们制作的这个放大器中，一定要给输出级安装足够的散热片，“铺张浪费”在这里没有害处，而且创造好的通风条件也同样重要。在没有电扇的情况下，每个输出晶体管要安装100 平方英寸以上的黑色镀铝散热片才行。有一个“拇指安全法则”，可以用来评估散热片的质量——将不伤到自己的情况下，看看能不能把手指放到散热片上。将散热片放到放大器的底板上，在散热片和输出晶体管之间，用一些导热硅脂贴上导热绝缘片。