如何实现简单方便的晶体管甲类音频功率放大器

　　Hi－Fi界有一句至理名言，就是“简洁至上”。这就是说，假如能用一个元件或器件做成的电路，就尽量不用两个。电子电路中常用的电子元件有电阻、电容、电感等，常用的电子器件有二极管、三极管及集成电路等。电阻、电容都属于线性元件，在放大电路中可以认为不会因它们而产生非线性失真。但是，目前用于放大的电子器件，不论是电子管、晶体管，还是集成电路，统统都是非线性器件，它们是放大电路中产生非线性失真的根源。因此，在放大电路中应尽量少用管子。要做到这一点也并非容易，所以通常所见到的放大电路都比较复杂。要想“简洁”，必须解决两个问题：一是放大倍数要足够大，至少应该在接CD机时能够达到额定的输出功率；二是非线性失真要尽量小些，在不加负反馈或只加少量的负反馈时，谐波失真系数能够达到Hi－Fi要求。

　　功率放大器的输出电路方式，可按有无输出变压器分为两类。无输出变压器的功放电路为了使扬声器中无直流电流通过，必须采用电容耦合（OTL电路）或者正负两套电源（OCL电路）。本文介绍的晶体管甲类音频放大器选用变压器输出的单管放大方式，每声道只用两只管子，而若采用互补推挽电路，则至少要用四五只管子。由于所用的输出变压器初级阻抗只有几十欧姆，所以绕制起来很容易，性能也很容易达到要求。采用变压器输出的一个突出优点就是可以避免烧扬声器。另外，变压器次级线圈极小的直流电阻，会改善扬声器的阻尼，使瞬态失真减小。

　　电路结构与特点

　　该晶体管甲类音频功率放大器电路及电源电路如图1所示。这一功放电路具有高达15W的有效值输出功率，它只用两只晶体管，并把它们直接相连，复合成一只高跨导的功率场效应晶体管。这是笔者受到绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的启发偶尔想到的。IGBT是一种新型半导体功率器件，已成功地应用于高频开关电源中，近几年在高保真声频功率放大器中也常见到它的踪影。它兼有双极型晶体管（即普通PNP、NPN晶体管）和单极型晶体管（即场效应管）两者的优点，但没有两者各自的缺点，所以应用前景非常广阔。普通晶体管的饱和压降小，但开关速度慢，而且是正温度系数。场效应管不需要输入电流，开关速度快，具有负的温度系数，但是导通电阻较大。IGBT的等效电路如图2所示，图中（a）示出了由P沟道场效应管和NPN型晶体管复合而成的IGBT等效电路，（b）示出了由N沟道场效应管和PNP型晶体管复合而成的IGBT等效电路。由于目前的IGBT主要设计目的是用于开关电路而不是线性放大电路，所以其输出特性曲线的线性不太好。笔者采用了一只性能优良的日立名管2SJ77与一只国产大功率晶体管3DD9按IGBT结构复合成输出管。2SJ77（互补管为2SK214）是专门设计用于线性放大的中功率MOSFET，在高保真功率放大器中常用作推动管，口碑颇好。其跨导高达40mA/V（或40mS），输入电容CIS为90pF，还不到大功率场效应管2SJ49（2SK134）输入电容的六分之一。