單端A放大器及場(chǎng)效應(yīng)管（1）

1、單端A放大器及場(chǎng)效應(yīng)管（1）單端A類(lèi)放大器及場(chǎng)效應(yīng)管（1）類(lèi)別：模擬技術(shù)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(chǎng)效應(yīng)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(lèi)放大器電路及所用元器件又是五花八門(mén)，千變?nèi)f化 ，由此對(duì)音源的重放音質(zhì)又各具特色，很難說(shuō)哪一種放大器能以偏概全、技?jí)喝悍?，成為萬(wàn)能放大器。 電子管放大器由于空間電荷的傳輸時(shí)滯作用，重放音色溫曖柔和，尤其是弦樂(lè)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(qiáng)勁的動(dòng)態(tài)，具有朝氣蓬勃、催人奮進(jìn)的感召力；場(chǎng)效應(yīng)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(wú)論哪類(lèi)音響設(shè)備，功率放大器依然是音頻能量擴(kuò)大推動(dòng)揚(yáng)聲器出聲不可或缺的終端，各類(lèi)放大器均能實(shí)現(xiàn)，不過(guò)現(xiàn)代人們對(duì)音響( 技術(shù)因素為主，如頻率響應(yīng)、失真度、信噪比等) 和音樂(lè)( 藝術(shù)魅力為主，如聲底是否醇厚、堂音是否豐富、聽(tīng)感是否順耳等)的苛求愈來(lái)愈高，“金耳朵”們能夠聽(tīng)出歌手的齒音、口角及深臨其境直逼現(xiàn)場(chǎng)的感覺(jué)，因此對(duì)音頻放大器重放音色( 建立在良好音質(zhì)基礎(chǔ)之上) 也寄予更大的企求。 各類(lèi)音頻放大器有各自的優(yōu)點(diǎn)、屬性及不足，場(chǎng)效應(yīng)管放大器主流兼具晶體管和電子管兩者的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還具備兩者所沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)，在電路程式上，大量實(shí)踐證明，單端A 類(lèi)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(fù)制作功放，反復(fù)對(duì)比聽(tīng)音，最終為單端A 類(lèi)所動(dòng)！ 1 單端A類(lèi)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(lèi)：A 類(lèi)放大器，即甲類(lèi)放大器；AB 類(lèi)放大器，即甲乙類(lèi)放大器；B類(lèi)放大器，即乙類(lèi)放大器。在這三類(lèi)放大器中，線性最好、音色最靚的是A 類(lèi)放大器。單端A 類(lèi)放大器與推挽放大器在設(shè)計(jì)上的不同的是，A 類(lèi)功率放大器的末端，使用一個(gè)放大器件放大整個(gè)波形，而推挽設(shè)計(jì)采用兩個(gè)放大器件，分別放大信號(hào)的正負(fù)半周，包括一些推挽甲類(lèi)放大器，因此單端A 類(lèi)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(gè)與輸入波形十分相似的完整波形，沒(méi)有推挽放大正負(fù)波形的交接失真。盡管推挽放大采用配對(duì)

4、精度高達(dá)2% 誤差甚至更小誤差的孿生管，但這只是一個(gè)片面性的數(shù)字描述，事實(shí)上正負(fù)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(jìn)一步增大。當(dāng)然失真與音色在一定程度上并不對(duì)立，這要看設(shè)計(jì)放大器的用途和目標(biāo)，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(fù)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(guān)于推挽放大諧波尤其偶次諧波會(huì)相互抵消的說(shuō)法，筆者不予完全認(rèn)同，只有相移失真180或360時(shí)諧波成分才會(huì)抵消。推挽功放中的直流高壓中的交流紋波經(jīng)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(lèi)放大器

5、具有最自然的音樂(lè)性，它的不對(duì)稱(chēng)性與空氣受壓縮與擴(kuò)展的特性相似，由于組成空氣含量最多的為非極性分子氮?dú)?N2)，約占78%，因此，空氣是壓強(qiáng)能變得非常高的“單端無(wú)極”媒介，使得單端A 類(lèi)樂(lè)聲最傳神，音色最醇美！ 2 場(chǎng)效應(yīng)管特性 場(chǎng)效應(yīng)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(jiǎn)單得多，場(chǎng)效應(yīng)管只是單純地利用外加的輸入信號(hào)以改變半導(dǎo)體的電阻，實(shí)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(jié)上的信號(hào)電壓以改變流經(jīng)發(fā)射結(jié)的結(jié)電流，還包括少數(shù)載流子渡越基區(qū)后進(jìn)入集電區(qū)等極為復(fù)雜的作用過(guò)程。場(chǎng)效應(yīng)管的獨(dú)特而簡(jiǎn)單的作用原理導(dǎo)致許多優(yōu)良的性能，它向使用者散發(fā)出誘人的光輝。 場(chǎng)效應(yīng)

6、管不僅兼有普通晶體管和電子管的優(yōu)點(diǎn)，而且還具備兩者所缺少的優(yōu)點(diǎn)，場(chǎng)效應(yīng)管具有雙向?qū)ΨQ(chēng)性，即場(chǎng)效應(yīng)管的源和漏是可以互換的( 無(wú)阻尼)，一般的晶體管是不容易做到這一點(diǎn)的，電子管是根本不可能達(dá)到這一點(diǎn)。所謂雙向?qū)ΨQ(chēng)性，對(duì)普通晶體管來(lái)說(shuō)，就是發(fā)射極和集電極互換，對(duì)電子管來(lái)說(shuō)，就是將陰極和陽(yáng)極互換。 場(chǎng)效應(yīng)管與普通晶體管相比具有輸入阻抗高、噪聲系數(shù)小、熱穩(wěn)定性好、動(dòng)態(tài)范圍大等優(yōu)點(diǎn)。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(shè)備和集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用，其特點(diǎn)顯著。 1) 高輸入阻抗容易驅(qū)動(dòng)，輸入阻抗隨頻率的變化比較小。輸入結(jié)電容小( 反饋電容)，輸出端負(fù)載的變化對(duì)輸入端影響小，驅(qū)動(dòng)

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

8、輸入端( 柵與源之間) 工作時(shí)可以加負(fù)偏壓即反向偏壓，也可以加正向偏壓，因此增加了電路設(shè)計(jì)的變通性和多樣性。通常在加反向偏壓時(shí)，它的輸入電阻更高，高達(dá)100 M 以上，場(chǎng)效應(yīng)管的這一特性彌補(bǔ)了普通晶體管及電子管在某些方面應(yīng)用的不足。 6) 場(chǎng)效應(yīng)管的防輻射能力比晶體管提高約10 倍。 7) 轉(zhuǎn)換速率快，高頻特性好。 8) 場(chǎng)效應(yīng)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(chǎng)效應(yīng)管的品種較多，大體上可分為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管兩類(lèi)，且都有N 型溝道( 電流通道)和P 型溝道兩種，每種又有增強(qiáng)型和耗盡型共四類(lèi)。 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管又稱(chēng)金屬(M) 氧化物(O) 半導(dǎo)體(S) 場(chǎng)效應(yīng)管

9、，簡(jiǎn)稱(chēng)MOS 管，按其內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(qiáng)型和耗盡型四類(lèi)。 V-MOS 場(chǎng)效應(yīng)管，其全稱(chēng)為V 型槽MOS 場(chǎng)效應(yīng)管，是在一般MOS 場(chǎng)效應(yīng)管的的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型高效功率開(kāi)關(guān)器件，它不僅繼承了MOS 場(chǎng)效應(yīng)管輸入阻抗高( 大于100 M)、驅(qū)動(dòng)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(dǎo)線性好、開(kāi)關(guān)速度快等優(yōu)良特性。目前已在高速開(kāi)關(guān)、電壓放大( 電壓放大倍數(shù)可達(dá)數(shù)千倍)、射頻功放、開(kāi)關(guān)電源和逆變器等電路中得到了廣泛應(yīng)用。由于它兼有電子管

10、和晶體管的優(yōu)點(diǎn)，用它制作的高保真音頻功放，音質(zhì)溫曖甜潤(rùn)而又不失力度，倍受愛(ài)樂(lè)人士青睞，因而在音響領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)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(qiáng)型和耗盡型四類(lèi)，分類(lèi)特征與一般的MOS 管相同。 V-MOS 場(chǎng)效應(yīng)管又有以下特點(diǎn)。 (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(dá)100 M左右，交流輸入阻抗基本上就是輸入電容的容抗。 (2) 驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)，所需的驅(qū)動(dòng)電流極小。 (3) 跨導(dǎo)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(fù)的電流溫度系數(shù)，即在柵極與源極之間電壓不變的情況下，導(dǎo)通電流會(huì)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(xiàn)象。因此，V-MOS 管的并聯(lián)得到了廣泛的應(yīng)用。 (4) 結(jié)電容無(wú)變?nèi)菪?yīng)，V-MOS 管的結(jié)電容不隨結(jié)電壓而變化，無(wú)一般晶體管結(jié)電容的變?nèi)菪?yīng)，可避免由變?nèi)菪?yīng)