純甲類功放

所謂甲類或純甲類功放，實際是按靜態(tài)工作點分類的功放中的兩個子類。而按照這種分法，常見的HIFI功放可分為則包括甲類功放、純甲類功放、乙類功放、甲乙類功放四大類。

簡單來說，他們的區(qū)別只在于功放在接收到正弦信號時的工作狀態(tài)，再通俗點說，就是功放是否一直處于工作狀態(tài)。在這里，甲類功放甲類放大器的功率輸出管在信號的正、負半周均處于導通狀態(tài)，全周期處于導通的工作狀態(tài)，不存在開關(guān)失真和交越失真，但靜態(tài)電流相當大，工作效率較低，成本較高。它的好處是聲音好聽，但效率不高，因為功放在沒有輸入信號的時候仍然空轉(zhuǎn)，實際上長時間處于一種待機工作狀態(tài);純甲類功放，則是一種比甲類功放更講究的功放。它與甲類功放的區(qū)別就在于，在甲類的基礎(chǔ)上加了正反饋控制，目的是使功放始終保持在峰值狀態(tài)運作，這樣聲音的效果更好，但效率也就更低;而乙類與前二者的最大分別就是在設(shè)計時考慮更多的是工作效率，不給功放輸出管加靜態(tài)電流，有信號時工作，沒信號時就不工作，對于聽者而言，就會因這種切換中的失真，而產(chǎn)生耳朵坐過山車的感覺;而甲乙類功放，顧名思義則是對甲類和乙類兩者的整合。它在對電路設(shè)計時，給三極管加了很小的偏置電流，減少了失真。這樣，從聽音效果上力求偏向甲類，而在使用效率上偏向乙類。

說到這里，很多人可能會問，那么是不是純甲類一定好過甲類，甲類又好過甲乙類，甲乙類又好過乙類呢?牽你右手的回答是，未必。作為HIFI發(fā)燒友，唯一可以馬上出局的是乙類功放。作為其他三者，各有各的特色。何況只從參數(shù)去看功放，本身就是不客觀的。在功放的選擇更多的還是發(fā)燒友們自己用錢包衡量性價比，同時用耳朵收貨，不要輕易在甲類和純甲類前迷失方向，畢竟它們只是兩種設(shè)計思路而已。

純甲類功放的幾個問題

"熱機"比"冷機"好聽

功放剛開機尚無溫升或溫升較小時，機內(nèi)溫度和環(huán)境溫度基本一致，此狀態(tài)下功放稱為冷機，這時各級靜態(tài)電流還較小，末級電流僅二三十毫安(盛夏時稍大)，相當于低偏置的甲乙類或乙類，聲音自然"好聽"不起來，但是隨著結(jié)溫的緩慢升高，每升高1℃，β增加約1%，Vbe減小約2.5mV，這兩者同時作用，晶體管靜態(tài)電流會升高得很快，當機器烘至熱平衡時，各級工作點早已達到甲類額定偏置狀態(tài)，此時聲音也是地道的"甲類聲"，因此也就相對"好聽"。而且功放達熱平衡后，各級靜態(tài)工作點也趨穩(wěn)定，也有利于改善聽感。對于使用BJT+MOSFET的機子同樣遵循上述規(guī)律，而使用全MOS管的機子則不同，其冷態(tài)時各級靜電流會大于熱態(tài)值，但冷態(tài)時各級工作點均不穩(wěn)定，因而聽感也就不如熱態(tài)好。

一些經(jīng)濟的甲類功放在剛開機時，喇叭一片寧靜，而升溫發(fā)熱后，噪聲就出來了，由于和"熱"有關(guān)系，人們認為這是"熱噪聲"。熱噪聲是指在高于臨界溫度時，放大器內(nèi)阻容元件的本底噪聲和晶體管的內(nèi)部散彈噪聲，實際上這些"聲音"還不能讓喇叭工作，那么這些可聞噪聲又是從何而來的呢?功放冷態(tài)時各級靜態(tài)電流較小，電源負載較輕，電源紋波和噪波非常小，而達熱穩(wěn)態(tài)后，靜態(tài)電流可增大十倍以上，電源負載加重，紋波和噪波也變得較大，噪聲自然就出來了。要證明這一點很容易:1.將電壓放大級單獨用穩(wěn)壓電源供電，可明顯降低"熱噪聲"，如果已用了穩(wěn)壓電源單獨供電，不妨換上容量更大的優(yōu)質(zhì)穩(wěn)壓電源;2.用電瓶供電，你會驚奇地發(fā)現(xiàn)此時"熱噪聲"也無影無蹤。另外，變壓器在負載加重后，其振動和雜散磁場也會增大，對噪聲的增大也有"幫助"。因此所謂的"熱"噪聲和溫度確實有關(guān)系，但實質(zhì)主要是電源紋波所致。

純甲類功放相對要昂貴許多

純甲類功放常工作于60℃~85℃的高溫環(huán)境下，因此對元器件及工藝水平的要求非常苛刻，聯(lián)機調(diào)校繁瑣而費時，如末級功放管的配對就是在額定工作溫度點附近進行動靜態(tài)測配，用這種標準選配元件盡管整機性能有保證，但100對管子通常也只能挑出一兩對，而一些高檔的甲類功放其末級每聲道一般有2~12對晶體管，試想，數(shù)百上千對優(yōu)質(zhì)正品大功率晶體管要值多少錢，從中精心挑選那么一二十對管子又得花多久時間，如鐘神JA-100的功放管就是從260對正品中精選的。

本處所指的是價格不超過兩千元的甲類功放，它和同價位的甲乙類放大器或超甲類放大器相比，整體指標要遜色一些，如瞬態(tài)響應(yīng)，按理甲類會優(yōu)于乙類，但是甲類功放本身功耗大，電源貯備相對較小，因而大動態(tài)時常常出現(xiàn)軟腳現(xiàn)象，而同樣的電源容量，甲乙類的貯備相對較大，瞬態(tài)響應(yīng)反優(yōu)于甲類;輸出功率是搭配器材的重要參數(shù)之一，經(jīng)濟型甲類功放一般功率在二三十瓦左右，要增大輸出功率，變壓器、散熱器、功放管的成本就會超出設(shè)計預算，出于成本考慮，這類放大器的末級供電電壓均較低，輸出電流也較小，搭配音箱存在一定的難度，而同價位的甲乙類機輸出功率常在其三倍以上，搭配音箱相對容易一些;如前所述，經(jīng)濟型甲類機的"熱噪聲"是不容忽視的，同時其冷熱態(tài)溫差也較大，各級晶體管的配對誤差也較大，而且因成本關(guān)系，其調(diào)校、工藝、電路優(yōu)化等許多方面不可能做得非常到位，這或許也是廠家專給摩機手留下的空間吧。當然我們也要看到，國內(nèi)一些知名廠家推出的經(jīng)濟型甲類功放在和功放參數(shù)匹配的小口徑單元上其重放水平也是很理想的。

甲類功放同乙類功放相比，為何聽感上好于乙類功放呢?

在靜態(tài)時，甲類功放和乙類功放接上純電阻負載，測試時可能指標差不多，甚至熱噪聲甲類大一些。但是實際應(yīng)用時，接的卻是真負載(動負載)--揚聲器，而且不同頻率時揚聲器的阻抗也不一樣，這時的綜合電聲指標將劣于純電阻負載時的指標，產(chǎn)生瞬態(tài)失真。由于負反饋的存在又會反饋到前級，這種瞬態(tài)失真關(guān)鍵是揚聲器系統(tǒng)質(zhì)量關(guān)型設(shè)計受到有效的、不間斷的阻尼(控制)所引起，并且信號的電壓上升率越高，這種失真越嚴重。對于高保真而言，重要的是揚聲器系統(tǒng)的質(zhì)量慣性能否受到擴音機有效的阻尼(控制)。

乙類功放的阻尼不能有效的控制揚聲器，對任意半周只有一臂輸出在工作，或推或挽，但不能同時工作，所以它的阻尼是單方向的，即無論正半周或負半周，他只有產(chǎn)生推動揚聲器工作的動力，而不能產(chǎn)生控制回來的拉力，要全方位阻尼，驅(qū)動電流必須及時換向，問題就在這里。以輸入方波為例，可能工作時輸入信號比方波還要復雜，當信號上升時，揚聲器可以按照信號波形去工作，但當信號突然停止時，揚聲器由于質(zhì)量的慣性作用，卻不會立刻停止，此時它的音圈產(chǎn)生反電動勢造成正在導通的A臂輸出管反偏而截止，而原來處于截止的B臂卻導通，同時這個反電動勢又由負反饋送回前級被放大后從而激勵B臂輸出管加速導通，共同完成乙類功放這種特殊的阻尼，因為這個過程要過零點，有一瞬間失去阻尼自由振蕩。這個過程完畢，B臂導通變截止，原本導通又被反偏的A臂輸出管才恢復導通，又經(jīng)歷一次過零點失去阻尼的瞬間才恢復阻尼。因此說乙類功放的阻尼在任意瞬間都是單方向的，對揚聲器的阻尼是靠反反復復的過零點換相來實現(xiàn)的，幾乎時刻都產(chǎn)生著失真。

甲類功放正負兩臂均導通，阻尼系數(shù)的雙方向的，在突發(fā)性高電壓上升時，音圈按照波形去動作，信號停止時，反電勢經(jīng)導通的B臂完成通路，慣性被阻尼，無法產(chǎn)生自由振蕩，反電勢也建立不了，甲類功放這種全方向的阻尼，迫使揚聲器的振動始終根據(jù)信號的波形去振動。這好比一輛正在預勢的摩托車，說走就走，說停就停。

綜述

推薦幾款容易制作的靚聲甲類功放電路以供參考。

該電路具有如下特點:1.采用板塊積木式組合，可根據(jù)自身經(jīng)濟狀況適當增減。2.電壓放大部分與電流放大部分分開設(shè)計、布版，便于燒友采用高、低壓兩組電源分開供電，可選擇眾多特色的后級電路搭配，也便于安裝固定散熱片，為發(fā)燒友摩機提供方便。3.采用無大環(huán)負反饋設(shè)計，可進一步改善揚聲器負反饋電動勢對音質(zhì)的影響。

限于篇幅，這里簡介電壓放大部分與電流放大部分。以下均為雙聲道設(shè)計，僅給出一個聲道的原理圖，另一聲道、電源與保護電路圖略。

一、電壓放大部分

使用廠家提供的成品板。該板雙聲道設(shè)計，采用雙面鍍金線路板制作，板上大量使用發(fā)燒器件，如五環(huán)金屬膜電阻、ELNA發(fā)燒電容、音頻專用高頻管、低噪聲恒流源專用場效應(yīng)管等。原理簡圖如圖2所示。使用孿生場效應(yīng)管NPD5565輸入，采用共源共基電路、有源負載及差分電路，與馬蘭士公司的HDAM模塊電路及國內(nèi)一些廠家生產(chǎn)的電壓放大模塊電路相比，本電路顯得設(shè)計更趨于該電壓放大板對電源適應(yīng)范圍較寬，±35V~±60V都可工作，建議電壓放大部分供電采用并聯(lián)式穩(wěn)壓電源，且比電流放大部分電壓高出5V~10V。完善，音質(zhì)也更理想。

二、電流放大部分

有多種電流放大板可與上述電壓放大板配套，下表列出所用功率管的部分參數(shù)供發(fā)燒友參考。

1.2SK2013/2SJ313推動3對2SK1529/J200，原理圖如圖3所示。

2.2SK2013/2SJ313推動3對2SC5200/2SA1943，原理圖略，可參考圖3，裝配時只需把K1529/J200換為C5200/A1943即可。

3.2SC5171/2SA1930推動6只2SK851，原理圖如圖4所示，超大電流MOS場效應(yīng)管2SK851具有開關(guān)速度快、導通電阻小、失真率低等特點。目前仍無場效應(yīng)管與之配對，該電路采用準互補輸出的形式，2SK851曾在天龍PWA-2000N功放中使用過。

4.2SC5171/2SA1930推動6只2SD1037，原理圖略，可參考圖4，裝配時，只需把K851換為D1037即可。該電路采用準互補輸出，只要設(shè)計得當，準互補輸出電路同樣可出靚聲。比如深受好評的LM3886、LM4766內(nèi)部就采用準互補輸出電路。

5.采用3對三肯復合管SAP15N、SAP15P，原理圖如圖5所示。

6.2SK2013/2SJ313推動8對大功率場效應(yīng)管或三極管(圖略)，方便發(fā)燒友制作100W×2純甲類。

三、調(diào)試

以上6種后級電路可根據(jù)P甲=2I02RL計算其所需甲類功率或末級靜態(tài)電流，從而根據(jù)需要調(diào)試末級靜態(tài)電流。如一臺在8Ω負載下輸出功率為80W的純甲類機，末級靜態(tài)電流為Io=2.236，則流過每管的靜態(tài)電流為Io′=Io/n=2.236/3A=0.745A，即0.25Ω/5W電阻上直流壓降為V=Io′?R=745×0.25≈186(Mv)。 雖然純甲類功放聲音柔和、甜美，但是它對變壓器、濾波電容、功率管及散熱片都有極其嚴格的要求。聽一個月下來，電費負擔重。在這種情況下，燒友不妨把功放制作成高偏置甲乙類功放，比如20W以下為甲類輸出，20W~100W為甲乙類輸出。此時功放總靜態(tài)電路為Io=1.118A，其實一般居室環(huán)境，20W左右的純甲類輸出，可滿足大多數(shù)燒友的聽音要求。

由于電壓放大部分已被廠家調(diào)試好，只需裝配好末級電流放大部分及相關(guān)接口。微調(diào)電壓放大部分的W1使輸出為0mV，再調(diào)節(jié)電流放大部分的多圈電位器W2，測量0.25Ω/5W電阻兩端的直流電壓，使其符合自己的要求，對圖3、圖4可直接測量0.25Ω/5W兩端的電壓，對圖5應(yīng)測量SAP15N④、⑤腳或SAP15P①、②腳兩端的電壓。

若測試一切正常，即可煲機1~2小時，重復檢查各項參數(shù)，若無誤，即可放音試聽。若想裝配純甲類功放，可把整機先調(diào)成高偏置甲乙類功放，試聽正常，再逐步加大靜態(tài)電流至所需值，使該機成為純甲類功放。

以上五種電流放大板，所配散熱器尺寸均為360mm×120mm×50mm，成品板均調(diào)試成高偏置甲乙類功放(甲類20W+20W)，若要裝配80W+80W純甲類功放，只需換掉散熱片，把功放板裝入兩邊外露散熱器式專業(yè)功放機箱(480mm×430mm×150mm)調(diào)試好即可。

以上線路，發(fā)燒友稍作調(diào)整(如改變變壓器功率及供電電壓、功率管對數(shù)及靜態(tài)電流)即可有多種用途使用。如:制作大功率功放(250W/4Ω);制作電子分頻功放;制作高品質(zhì)耳機放大器(用本電壓放大板推動K214/J77或K2013/J313);用電壓放大部分對一些分立元件中、低檔功放進行摩機;制作頂級8聲道純后級功放(如用4塊電壓放大板，共用電源，每聲道一對三肯2SC3858、2SA1494等)。