單端A放大器及場效應管（1）

1、單端A放大器及場效應管（1）單端A類放大器及場效應管（1）類別：模擬技術音頻功率放大器按所用放大器件可分為電子管放大器、晶體管放大器、集成電路放大器、場效應管放大器以及由上述所用器件兩種或兩種以上組成的混合放大器。各類放大器電路及所用元器件又是五花八門，千變萬化 ，由此對音源的重放音質又各具特色，很難說哪一種放大器能以偏概全、技壓群芳，成為萬能放大器。 電子管放大器由于空間電荷的傳輸時滯作用，重放音色溫曖柔和，尤其是弦樂人聲，醇美剔透，耐人尋味；晶體管以及集成電路放大器具有犀利的分析力、寬暢的頻響和強勁的動態(tài)，具有朝氣蓬勃、催人奮進的感召力；場效應管放大器以及混合器件放大器，力圖綜合電子管和晶

2、體管音頻特性。 無論哪類音響設備，功率放大器依然是音頻能量擴大推動揚聲器出聲不可或缺的終端，各類放大器均能實現，不過現代人們對音響( 技術因素為主，如頻率響應、失真度、信噪比等) 和音樂( 藝術魅力為主，如聲底是否醇厚、堂音是否豐富、聽感是否順耳等)的苛求愈來愈高，“金耳朵”們能夠聽出歌手的齒音、口角及深臨其境直逼現場的感覺，因此對音頻放大器重放音色( 建立在良好音質基礎之上) 也寄予更大的企求。 各類音頻放大器有各自的優(yōu)點、屬性及不足，場效應管放大器主流兼具晶體管和電子管兩者的優(yōu)勢，同時還具備兩者所沒有的優(yōu)勢，在電路程式上，大量實踐證明，單端A 類功放是以效率換音品的典范。 不少發(fā)燒友從單純

3、追求音品出發(fā)，反復制作功放，反復對比聽音，最終為單端A 類所動！ 1 單端A類放大器性能芻議 放大器按工作狀態(tài)的不同，一般可分為三類：A 類放大器，即甲類放大器；AB 類放大器，即甲乙類放大器；B類放大器，即乙類放大器。在這三類放大器中，線性最好、音色最靚的是A 類放大器。單端A 類放大器與推挽放大器在設計上的不同的是，A 類功率放大器的末端，使用一個放大器件放大整個波形，而推挽設計采用兩個放大器件，分別放大信號的正負半周，包括一些推挽甲類放大器，因此單端A 類放大與推挽放大特征的顯著不同，就是放大后的波形是一個與輸入波形十分相似的完整波形，沒有推挽放大正負波形的交接失真。盡管推挽放大采用配對

4、精度高達2% 誤差甚至更小誤差的孿生管，但這只是一個片面性的數字描述，事實上正負波形不可能交接得好，加之電路元器件非線性引起的相移，交接失真將進一步增大。當然失真與音色在一定程度上并不對立，這要看設計放大器的用途和目標，并非推挽放大就此罷休，況且推挽放大器中，由于存在多次諧波，雖然原配正負波形接交不好，但諧波接交不能否定，只是與單端波形相比難以抗衡。 關于推挽放大諧波尤其偶次諧波會相互抵消的說法，筆者不予完全認同，只有相移失真180或360時諧波成分才會抵消。推挽功放中的直流高壓中的交流紋波經推挽變壓器中心抽頭平均分成兩路，由于兩臂線圈極性相反，相差180，交流紋波幾乎抵消。 單端A 類放大器

5、具有最自然的音樂性，它的不對稱性與空氣受壓縮與擴展的特性相似，由于組成空氣含量最多的為非極性分子氮氣(N2)，約占78%，因此，空氣是壓強能變得非常高的“單端無極”媒介，使得單端A 類樂聲最傳神，音色最醇美！ 2 場效應管特性 場效應管控制工作電流的原理與普通晶體管完全不一樣，要比普通晶體管簡單得多，場效應管只是單純地利用外加的輸入信號以改變半導體的電阻，實際上是改變工作電流流通的通道大小，而晶體管是利用加在發(fā)射結上的信號電壓以改變流經發(fā)射結的結電流，還包括少數載流子渡越基區(qū)后進入集電區(qū)等極為復雜的作用過程。場效應管的獨特而簡單的作用原理導致許多優(yōu)良的性能，它向使用者散發(fā)出誘人的光輝。 場效應

6、管不僅兼有普通晶體管和電子管的優(yōu)點，而且還具備兩者所缺少的優(yōu)點，場效應管具有雙向對稱性，即場效應管的源和漏是可以互換的( 無阻尼)，一般的晶體管是不容易做到這一點的，電子管是根本不可能達到這一點。所謂雙向對稱性，對普通晶體管來說，就是發(fā)射極和集電極互換，對電子管來說，就是將陰極和陽極互換。 場效應管與普通晶體管相比具有輸入阻抗高、噪聲系數小、熱穩(wěn)定性好、動態(tài)范圍大等優(yōu)點。它是一種壓控器件，有與電子管相似的傳輸特性，因而在高保真音響設備和集成電路中得到了廣泛的應用，其特點顯著。 1) 高輸入阻抗容易驅動，輸入阻抗隨頻率的變化比較小。輸入結電容小( 反饋電容)，輸出端負載的變化對輸入端影響小，驅動

7、負載能力強，電源利用率高。 2) 場效應管的噪聲是非常低的，噪聲系數可以做到1 dB 以下，現在大部分的場效應管的噪聲系數為0.5 dB 左右，這是一般晶體管和電子管難以達到的。 3) 場效應管有更好的熱穩(wěn)定性和較大的動態(tài)范圍。 4) 場效應管輸出為輸入的2 次冪函數，失真度低于晶體管，比膽管略大一些，場效應管的失真多為偶次諧波失真，聽感好，高中低頻能量分配適當，聲音有密度感，低頻潛得較深，聲場較穩(wěn)，透明感適中，層次感、解析力和定位感均有較好表現，具有良好的聲場空間描繪能力，對音樂細節(jié)有很好表現。 5) 普通晶體管在工作時，由于輸入端( 發(fā)射結)加的是正向偏壓，因此輸入電阻是很低的，場效應管的

8、輸入端( 柵與源之間) 工作時可以加負偏壓即反向偏壓，也可以加正向偏壓，因此增加了電路設計的變通性和多樣性。通常在加反向偏壓時，它的輸入電阻更高，高達100 M 以上，場效應管的這一特性彌補了普通晶體管及電子管在某些方面應用的不足。 6) 場效應管的防輻射能力比晶體管提高約10 倍。 7) 轉換速率快，高頻特性好。 8) 場效應管的電壓與電流特性曲線與五極電子管輸出特性曲線十分相似。 場效應管的品種較多，大體上可分為結型場效應管和絕緣柵場效應管兩類，且都有N 型溝道( 電流通道)和P 型溝道兩種，每種又有增強型和耗盡型共四類。 絕緣柵場效應管又稱金屬(M) 氧化物(O) 半導體(S) 場效應管

9、，簡稱MOS 管，按其內部結構又可分為一般MOS 管和V-MOS 管兩種，每種又有N 型溝道和P 型溝道兩種、增強型和耗盡型四類。 V-MOS 場效應管，其全稱為V 型槽MOS 場效應管，是在一般MOS 場效應管的的基礎上發(fā)展起來的新型高效功率開關器件，它不僅繼承了MOS 場效應管輸入阻抗高( 大于100 M)、驅動電流小(0.1 A左右)， 還具有耐壓高( 最高1 200 V)、工作電流大(1.5100 A)、輸出功率高(1250 W)、跨導線性好、開關速度快等優(yōu)良特性。目前已在高速開關、電壓放大( 電壓放大倍數可達數千倍)、射頻功放、開關電源和逆變器等電路中得到了廣泛應用。由于它兼有電子管

10、和晶體管的優(yōu)點，用它制作的高保真音頻功放，音質溫曖甜潤而又不失力度，倍受愛樂人士青睞，因而在音響領域有著廣闊的應用前景。V-MOS 管和一般MOS 管一樣，也可分為N 型溝道和P 型溝道兩種、增強型和耗盡型四類，分類特征與一般的MOS 管相同。 V-MOS 場效應管又有以下特點。 (1) 輸入阻抗高，由于柵源之間是SiO2 層，柵源之間的直流電阻基本上就是SiO2 絕緣電阻，一般達100 M左右，交流輸入阻抗基本上就是輸入電容的容抗。 (2) 驅動電流小，由于輸入阻抗高，V-MOS 是一種壓控器件，一般有電壓就可以驅動，所需的驅動電流極小。 (3) 跨導的線性較好， 有較大的線性放大區(qū)域，與電子管的傳輸特性十分相似，較好的線性就意味著有較低的失真。尤其是具有負的電流溫度系數，即在柵極與源極之間電壓不變的情況下，導通電流會隨管溫升高而減小，故不存在二次擊穿所引起的管子損壞現象。因此，V-MOS 管的并聯得到了廣泛的應用。 (4) 結電容無變容效應，V-MOS 管的結電容不隨結電壓而變化，無一般晶體管結電容的變容效應，可避免由變容效應