20W单端纯甲类功放

一幅20W单端纯甲类功放电路图，电路十分简单，所用元件很少。符合“简洁至上”的原则,用料普通，易于仿制，看到好多的发烧友对单端纯甲类功放感兴趣，不敢独享，特撰写此文，与广大的音响发烧友交流。原理图如下所示：
		电路原理和设计思路，整机电路可以分为四部分：     输入级:核心电路是由两只BC559组成的差分放大电路，22K对地电阻为三极管的偏置电阻，它的大小同时决定了整个功放的输入电阻。8.2K电阻是差分对管的公共发射极电阻，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。 1UF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，1UF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。现在数码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，在国产的电容中，新德克的品牌还是值得信任的，经过笔者和朋友的试用，效果令人满意，只是体积稍大了些，在设计电路板时要考虑是否能安装得下。      8.2K电阻决定了输入级的晶体管静态工作电流，可以由下式进行估算(两管值）：VCC/8.2K=20/8.2=2.4MA。由于输入级的晶体管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。（晶体管静态工作电流小，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，但是晶体管特有的高频噪声和反映在音频内的电流声也会增加，使信噪比下降。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。100P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100UF电容和两个1.5K电阻的分压电路组成。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：在原理图的上部的两只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0.25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象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感性负载，为了使放大器的负载接近纯电阻，在功放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，电容的取值为0.1UF-0.22UF，这里不再详述。      安装调试注意事项： 电源部分：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UF，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！”笔者十分欣赏这个观点。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原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，读者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。只要原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，其余都由电路和原器件保证。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，可能你要听到靓声，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。