功率放大器输入级为差动方式电路 ...
2024-03-08 182 功率放大器
单差分最简OCL功放
接线图
2023年11月07日 19:09 242
admin
单差分最简OCL功放,simple OCL amplifier
现代功放随着性能的不断提高，电路结构也越来越复杂，这是业余制作者尤其是初学者最感头痛的问题，这里向大家介绍一个最简功放电路，看一看能简化到什么程度，又能达到怎样的性能，这也是一个令人感兴趣的问题.
电路原理和性能
(1)电路分析
图1是本功放的申路图，功放部分元器件连晶体管在内仅20个左右，乍下看象一个原理简图，但确确实实是一个可付诸实用的功放，而且它能以较低的谐波失真向8Ω(4Ω)负载提供≥50W(120W)的输出功率。它采用典型的OCL电路，但制作时根据实践情况对设计作了必要的改进。
第二级BG3为主电压放大级，它提供大部分电压增益，但未采用常见的“自举”电路。大功率放大器采用“自举”电路对增大输出功率意义不大，且能省去一个对音质有影响的电解电容，并有利减少元件简化电路。C2是相位补偿电容。
末级由BG4—7以最简方式复合而成的互补输出级，元件少无调整，使采用功率较小的推动管BG4—5也足以满足推动末级输出100W以上的要求。末级静态电流的设定以减小低输出功率时的交越失真为主，通常取40—50mA。至于大输出功率时的交越失真因“掩蔽”效应，影响不明显。对静态电流也未作热补偿，工作时随着温度上升静态电流也相应上升，但试用中并未出现失控。这样做可简化安装工艺、减少调试手续，此外，稍大的静态电流多少也能降低一些大输出时的交越失真。C3作电源高频退耦。
本机加上总体负反馈后的增益约20倍(26dB)，但取消总体负反馈后也能很好工作雪满功率输出波形仍是对称的，用示波器观察未见波形失真，用失真仪测试谐波失真，与加负反馈后相比升高并不大(仅0．2％左右)。可以看出，本机的开环性能不错。负反馈的目的主要用以补偿BG3参数离散性，保证整机增益的稳定，而不是主要用于降低失真。
由于绝大多数前级放大器输出端均有隔直电容，所以本机输入端隔直电容可以省去。当前级(或CD唱机)采用无输出隔直电容的直流输出设计时，也可与本功放直接耦合。只是要注意前后级连接后本机输出中点电压勿超出土300mV，对电路性能和工作可靠性并不会带采什么影响。现代CD已可录制低达几Hz．的超低频信号，如果不想让这些信号在重放中失落，有必要考虑采用直接耦合的问题。
(2)性能指标
图1电路看起采很不起眼，但其性能却令人刮目，样机实测性能如下：
BG6、7选择不同互补大功率管时，其额定输出功率(RMS)：
2N3055／MJ2955(土35V，8Ω) 50W，
MJ802／MJ4502(土35V，4Ω)75W
MJ802／MJ4502(土37．5V，8Ω)62W
MJ802／MJ4502(土37．5V，4Ω)112W
MJ802／MJ4502(稳压土35V，4Ω)131W
总谐波失真：
额定输出功率1kHz 0．35％
10W(RMS)lkHz 0．015％
信噪比 115dB
功率带宽(一3dB)100kHz
频率响应(1W，土1dB)2Hz一110kHz
阻尼系数(8Ω) 90
不难看出本机电路具有很强的通用性，只要配用相应的输出管和电源容量，无需改变电路即能获得50—100W的输出功率。电路已简单到几乎不能再减少一个元件的地步，而性能却在一般之上。与一些市售高档功放作听音对比，本功放的音质是令人满意的。
如此简单的电路何以有较低的失真和较好的音质，笔者对此未及深究，初步推测是由于电路结构上的安排特点，使得前后级失真相互补偿抵消的缘故，因此本机的开环失真较低，
为获得良好的音质奠定了基础。如果此论未错，那么在简单的功放电路中，对前后级器件的搭配上可作些尝试，可能是降低开环失真一条路子，有兴趣的读者不防进一步试试。
2)主要器件选用
(1)电源
本机不同输出功率时的电源部分采用相同的电路程式．(见图1)，仅电源变压器和滤波电容的容量有所不同，表1为推荐使用的电源容量和滤波电容大小。
表中数值是指单路功放使用时应有的电源条件，如供立体声功放使用，电源变压器次级电流容量和滤波电容值至少应加倍。例如050WX 2电源变压器次级容量应为28VX 2／4．5—5A1100WX2，功放电源变压器次级容量应为28VX2／7—8A。如果不相应加大电流容量，那么用一个电源变压器供二路功放同时工作时，输出功率就达不到原先的额定值，当然，最好是每路功放独用一个电源变压器和相应的整流滤波电路，这样还有利于降低通道间串音。
表1
额定功率 变压器功率 滤波电容（最小值） 空载电压 50W 28V×2/2A 5600μF/40V ±40V 100W 28V×2/3A 10000μF/40V ±40V
(2)其它器件
两种互补大功率管主要规格见表2。
表2
（4A) 100W MJ802/MJ4502 40A 100V 200W 25～100
（7.5A）
这两对大功率管fT约2．5MHz，但由于电流大且都是开关功率管，因此作音频功放使用具有良好的表现，尤其2N3055／MJ2955更是50W级以下高保真功放制作首选用管，是一对性价比十分高的“准发烧管”。该管Vceo规格值较低，实际往往大于100V，在土40V电压下使用应无问题。但经销商常常挑选后按Vceo为60V或100V分档供应，此时切勿选购60V的使用。
BG1—5(BC557／546)的Pcm为0．5W，Icm为100mA，其中BG3要求Vceo≥50V，BG4—5要求Vceo≥100V。fT均≥100MHz，hFE为110～220。BC557、BC546较难购到，可按上述要求选用相应高频小功率管。
为改善开环线性，差分管及互补管应配对使用，这也能减少调试麻烦并做到心中有数。配对要求大致如下： 差分管BGl—2要求0．5mA时hFE相差<5％，同时两管VBE相差<20mA。hFE则高一些为好，尽量≥100。
互补推动管BG4—5要求在1～80mA内两管hFE尽可能接近些。如若不能，也可在60mA时按hFE基本一致选配。
末级BG6—7要求在100mA～3A(对50W功放)及100mA～4A(对100W功放)内两管hFE尽量接近些。如若不能，也可分别按3A或4A时的hFE基本一致加以选配。
主电压放大管BG3要求在10～15mA时hFE不低于60。当然，两个声道功放的BG3如能hFE基本一致更好。
D1—2为开关二极管1N914，最大正向电流为75mA，10mA时正向压降约1V。可用1N4148代换。
R7—8选用功放专用2～5W渗碳电阻，也可以用两只0．68Ω(1～2W)的金属膜电阻并联代换。其余均选用0.5W金属膜电阻。C1—3选用CBB涤纶无感电容，C1也可用一般电解电容，C2—3要求耐压≥100V。
散热器选用型材，其热阻(对尸路功放)不劣于8～10~C／W。建议制作中尽量选用较大散热器，因为功放管寿命和可靠性与管予结温有很大关系。
3)安装与调试
(1)安装工艺
功放部分的元器件均装于图2印板上。要注意图2表示的是正面元件安装面，自制印板时切勿忘记要颠倒过来复制。另外，由于各人选用元件大小未必一致，制作印板前务必把实物在图上试排一下，并对布线间隔适当调整以求元器件间布置均匀美观。后文功放印板制作同此。
末级BG6-7通过一块L形铝质支架(60×45×85mm)安装到印板上。安装要求见图3a，应注意的是管壳与L形支架间要垫以导热绝缘片，管壳仅通过固定螺丝A与印板上的相应铜箔相通(最好用焊接)，紧固螺丝B则不应与印板铜箔有任何电接触。散热片则可直接紧固于L形支架上，导热接触面之处最好涂以硅油。
电源整流滤波部分的元件不多，可直接用支架安装在底盘上，图3b为一个声道的布线示意图，仅指出以下几点：
①印板上的“地”线端应直接接到电源变压器次级中心抽头和两只滤波电解电容器的公共接点上，该点可直接就近与金属底盘相焊接或另用一根粗导线引至其它适当处与底盘相通，即实现“一点”接地。扬声器的接地端不经印板上的“地”而直接接到上述公共接地点上。
②信号输入接地端和功放输出接地端应与安装处金属底盘绝缘。
⑧电源部分的接线要短而粗，建议采用Φ0．2mm×32多股塑料线相连。扬声器接线端于到印板和公共撩地点之间采用声箱专用馈线连接。
(2)调试
调试前照例要检查一下元器件．安装和焊接是否正确可靠。特别要注意二极管、三极管、电解电容极性有无装反，大功率管与散热支架间绝缘是否良好。热后先单独检查电源部分，如无问题再接入功放调试。按功放负载情况分下列三步进行：
①空载调试 为了减少瞬间损坏功放的可能性，先不接负载．接通电源后，用手触摸末级管走应宽微温，或一管热些，另一管凉些只要不烫手并无其它异常即可放心测量各处电压、调试点电压和静态电流。用数字万用表直流电压(200mV)档测量输出中点电压，
一般如在士50mV以下可认为正常。如偏正过高，可加大R2，反之则减小R2，只要差分管经过选配，通常容易控制在土50m以内。
然后测试R7或R8上两端电压降，由于未接负载，此两电阻上压降是相同的。静态电流为40～50mA，R7或R8上相应压降应达到13～17mV，BG4—5基极间电压约2V左右。如R7或R8上无压降或小于13～17mV，可分别测试D1和D2压降，试把其中压降较小的二极管焊下(应断开电源后进行)换一压降较大二极管后复测，如无相应的二极管则可用220Ω微调电阻代之并微调到R7或R8上压降达到13～17mV．反之，如果R7或R8上压降过大，则可用220Ω微调电阻与D1或D2并联且微调到R7或R8上压降达到13～17mV，复测中点电压并调整R2使中点电压达到土50mV以内。
②纯电阻负载调试 功放输出接8～10Ω 1／4W电阻，再测R7和R8两端压降，此时由于BG6，7通过此电阻形成各自独立的直流回路，R7、R8上压降可能会不一致，此时可再调整R2使此两电阻上压降一致，中点电压也就接近0V。如R7、R8上压降相同但未达13～17mV，则可调换D1、D2或微调上述2200微调电阻，反复1～2次，总之要达到R7、R8上压降相同并达到13～17mV，中点电压一般也就调好。
⑧实际负载调试 经以上调试后可接入声箱调试。连接声箱的馈线及其长度尽量按日后实际使用情况配接。通电开机后先不送入信号，听扬声器有无明显异声，同时用手触摸末级管壳，如扬声器中有异声并且管壳发烫，说明由于接入实际负载后电路产生自激。此时可如图4所示，在功放输出端接入R1、C1串联补偿网络和，L1、R2并联补偿网络，另用支架尽量靠近印板安装。一般先用R1、Cl，如未能彻底消除自激再加L1、R2。L1可用Φ1．0mm漆包线在田12mm骨架上绕10圈后脱胎而成。一般采用上述措施后均能消除自激。
最后加入信号在略高于正常听音电平下试听1小时左右(随时注意末级管壳温度高低)后复测输出中点电压和静态电流。一般中点电压<士100mV，静态电流<100mA且无持续升高现象，可认为调试结束毒这一步调试最好在夏天气温较高情况下进行，如在冬天装机，则希望在夏天时再复测一下
标签： 功放电路 功放 功率放大器 功率放大电路 功放制作 OCL功放
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