场效应管特性及单端甲类功放制作

文章摘要： 关于推挽放大谐波尤其是偶次谐波会相互抵消这一说法，笔者不予完全认同，只有相移失真达180°或360°等谐波成分才会相互抵消。如推挽功放中的直流高压中的交流纹波经推挽变压器中心抽头平均分成两路，由于两臂线圈极性相反，相差180°，交流纹波几乎被完全抵消。 单端甲类放大器具有最自然的音乐性，其不对称性与空气受压缩与扩展的特性相似。由于组成空气含量最多的为非极性分子氮气(N2)，约占78％，因此空气是压强能变得非常高的“单端无极”媒介，使得单端A类乐声最传神，音色最醇美。五、VMOS场效应管单端甲类功放的制作 设计放大器有两个基本原

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    关于推挽放大谐波尤其是偶次谐波会相互抵消这一说法，笔者不予完全认同，只有相移失真达180°或360°等谐波成分才会相互抵消。如推挽功放中的直流高压中的交流纹波经推挽变压器中心抽头平均分成两路，由于两臂线圈极性相反，相差180°，交流纹波几乎被完全抵消。
    单端甲类放大器具有最自然的音乐性，其不对称性与空气受压缩与扩展的特性相似。由于组成空气含量最多的为非极性分子氮气(N2)，约占78％，因此空气是压强能变得非常高的“单端无极”媒介，使得单端A类乐声最传神，音色最醇美。

五、VMOS场效应管单端甲类功放的制作
    设计放大器有两个基本原则：一是简单，二是线性。而能做到最简单的放大器线路就是单端甲类了，简单不是单端甲类放大使用的唯一理由，是因为单端甲类具有最迷人的音乐感。在A类、B类、AB类线路程式中，线性最好的是甲类，而不足之处就是效率是最低的，约为20％，是以效率换音质的典范。
    在单端甲类放大电路中使用的放大器件也有一番讲究。晶体管具有太低的输入阻抗，电子管的输入阻抗很高，但其输出阻抗也比较高，从原理上讲电子管并不适合做功放输出管，因此唯一的选择是场效应管。场效应管具有很高的输入阻抗和跨导，也能输出很大的电流，很适合应用在单端甲类放大器中。而在众多的场效应管中，用VMOS场效应管制作的单端甲类放大器，更领风骚，魅力独特。高端的钛膜声，中频饱满细腻流畅的磁性声，弹性十足震撼人心的低频轰炸声，别有一番霸道气势。
    在一般的设计中场效应管特长没有得到充分发挥，甚至认为声音偏冷、偏暗，其实这不是场效应管的原因。其声音不好，一方面是人们使用它直接代换晶体管，晶体管的线路是不能发挥出场效应管的特性的；另一方面，这些电路通常使用AB类的偏置。根据场效应管转移特性，在低偏置时具有严重的非线性，带来严重的失真，解决的办法是让其工作在A类状态，特别是单端A类，瞬态特性极佳，音质纯美，偶次谐波丰富，音色悦耳动听，更具有电子管的醇美音色。

1.电路原理
 
    单端甲类场效应管功放电路五花八门，各有特色，本机电路如附图所示。为了获得靓丽的音色，采取简洁至上原则，多一个元件多一分失真，多一条线路多一分失真。现将电路原理作一简述，以抛砖引玉，其主要特点有以下一些。
(1)为了避免普通音量电位器传输失真，非稳态接触电阻、摩擦噪声和操作易感疲惫之嫌，本机采用音响型极低噪声VMOS场效应管IRFD113作指触音量控制。其相对于键控音量电路又减少了一些元件，并加以屏蔽，使音量控制部分的噪声系数达到1dB以下(VMOS场效应管噪声系数在0.5dB左右)，敢与高档真空步进电位器或无源变压器电位器抗衡，手感更贴切人性化。
    VMOS场效应管内阻高，属电压控制器件，在栅极及源极之间连接充电电容，由于栅漏电流极小，电容电压在很长一段时间内能基本保持不变。当管子工作于可调电阻区时，其漏源极电阻将受到栅源极电压即电容的电压所控制，这时管子相当于压控可变电阻，当指触(依手指电阻导电)开关S1闭合，即向电容充电，当指触开关S2闭合，即将电容放电，从而达到以电压控制漏源极电阻的目的。将其按入音响设备中，即可调节音量的大小。S1和S2可用薄银片或薄铜片制作，间距2mm左右，待调试后确定，音量增减量设置在±2dB左右。
(2)由IRF510作电压放大，放大后的音频电压直耦至上臂管IRF150进行扩流并作源极输出，下臂管IRF150构成恒流源，直流为通路，交流为开路，使交流信号通过输出电容推动扬声器。
(3)由于VMOS场效应管具有负的电流温度系数，即在栅极与源极之间电压不变的情况下，导通电流会随管温升高而减小，从而避免管子二次击穿。但管子温度的变化与电流的变化速率相差甚远，对此为了防止负温度系数惯性延迟而影响工作状态，本机在IRF510阴极串上一只适当阻值的正温度系数补偿电阻(100Ω/2W )，以起到缓冲作用。其原理是当没有阴极电阻时，IRF510栅源电压是恒定的固定偏压，与管子电流变化无关，加上阴极电阻后，当管流减小时，源极电位也降低。而相对于栅极来说，栅极电位便提高了，这样栅源电压就增大了，此时管子电流便增加了，从而适量抵消负温度系数产生的电流陡坡现象。阴极电阻阻值大小决定这种作用的大小，从而起到适当的缓冲作用，此电阻并不是电流负反馈电阻。

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