单管(甲类)功放PPT课件

甲类单管功率放大电路典型的甲类单管功率放大电路如图 Z0402所示。

在图中R b1和R b2组成偏置电路；C b、C e为交流旁路电容；T r1、T r2是输入、出变压器，输出变压器T r2其初级接晶体管的集电极，次级接负载R L，它的作用是进行阻抗变换，使放大电路获得最佳负载，从而提高输出效率。

由图Z0402可列出其直流负载线方程：U CE = E C - I E R e GS0402因为变压器初级的直流电阻r T很小，故可视为短路。

为了充分利用直流电源E C，功放电路中R e一般选的较小（约几Ω），其上的压降也可忽略不计，于是式GS0402为：U CE≈ E C GS0403它表明直流负载线是过点（E C，0）且与纵轴几乎平行的直线，如图0403所示，直流负载线与I B对应的那条输出特性曲线的交点即为Q点。

放大电路的交流负载过Q点作斜率为的直线即得到交流负载线，如图中所示。

由于功放管处于极限运用状态，当忽略U CES和I CEO时，由图可见集电极电压变化的幅值U cm≈ E C。

电流的幅值I cm = I C，故，功率管的最大交流输出功率为：直流电源供给的功率为：晶体管的集电极最大效率为：它表明甲类单管放大电路在理想情况下的效率为50％。

实际应用时，为了避免输出信号失真过大，交流动态范围不能太大，应留有充分的余地，再把变压器的损耗考虑在内，实际的效率只有25～35％。

直流电源供给集电极的功率除输出给负载的功率P o外，其余消耗在晶体管的集电结上，即管子的损耗功率：P T＝P E - P o GS0408静态时，P o = 0，则：P T = P cmax＝P E＝E C I C＝2P omax GS0409可见，单管甲类功放电路，静态时管耗最大。

当集电极电流i C减小时，根据电磁感应定律，变压器初级线圈中的感应电压与直流电源电压E C串联相加，使管压降U cem≈2E C，因此，甲类功放管的最大允许集电极电压BV CER必须大于2E C。

甲类功放概述甲类功放（A类功放）输出级中两个（或两组）晶体管永远处于导电状态，也就是说不管有无讯号输入它们都保持传导电流，并使这两个电流等于交流电的峰值，这时交流在最大讯号情况下流入负载。

当无讯号时，两个晶体管各流通等量的电流，因此在输出中心点上没有不平衡的电流或电压，故无电流输入扬声器。

当讯号趋向正极，线路上方的输出晶体管容许流入较多的电流，下方的输出晶体管则相对减少电流，由于电流开始不平衡，于是流入扬声器而且推动扬声器发声。

甲类功放的工作方式具有最佳的线性，每个输出晶体管均放大讯号全波，完全不存在交越失真（SwitchingDistortion），即使不施用负反馈，它的开环路失真仍十分低，因此被称为是声音最理想的放大线路设计。

但这种设计有利有弊，A类功放放最大的缺点是效率低，因为无讯号时仍有满电流流入，电能全部转为高热量。

当讯号电平增加时，有些功率可进入负载，但许多仍转变为热量。

特点甲类功放是重播音乐的理想选择，它能提供非常平滑的音质，音色圆润温暖，高音透明开扬，这些优点足以补偿它的缺点。

甲类功率功放发热量惊人，为了有效处理散热问题，甲类功放必须采用大型散热器。

因为它的效率低，供电器一定要能提供充足的电流。

一部25W 的甲类功放供电器的能力至少够100瓦AB类功放使用。

所以甲类机的体积和重量都比甲乙类大，这让制造成本增加，售价也较贵。

一般而言，甲类功放的售价约为同等功率甲乙类功放机的两倍或更多。

甲类功放声音上有饱满通透的优点，晶体管功率放大器是由三极管组成的，而三极管是由多组配对（N结及P结），这两个结构成的，当没有外加电压时是截止，只有在上面外加一个偏置电压并且高于它的门限电压，这个N/P结才会导通，有电流通过，三极管才开始工作。

甲类功放是把正向偏置定在最大输出功率的一半处，使功放在没有信号输入时也处于满负载工作状态，使得功放在整个信号周期内都导通都有电流输出。

甲类功放使三极管始终工作于线性区，因此甲类功放几乎无失真，听感上质感特别好，尤其是小信号时，整个声音通透细节丰富。

场效应管单端甲类功放制作场效应管控制工作电流的原理与普通晶体管完全不一样，要比普通晶体管简单得多，场效应管只是单纯地利用外加的输入信号以改变半导体的电阻，实际上是改变工作电流流通的通道大小，而晶体管是利用加在发射结上的信号电压以改变流经发射结的结电流，还包括少数载流子渡越基区后进入集电区等极为复杂的作用过程。

场效应管的独特而简单的作用原理赋予了场效应管许多优良的性能，它向使用者散发出诱人的光辉。

场效应管不仅兼有普通晶体管和电子管的优点，而且还具备两者所缺少的优点。

场效应管具有双向对称性，即场效应管的源极和漏极是可以互换的（无阻尼），一般的晶体管是不容易做到这一点的，电子管是根本不可能达到这一点。

所谓双向对称性，对普通晶体管来说，就是发射极和集电极互换，对电子管来说，就是将阴极和阳极互换。

一、场效应管的特性场效应管与普通晶体管相比具有输入阻抗高、噪声系数小、热稳定性好、动态范围大等优点。

它是一种压控器件，有与电子管相似的传输特性，因而在高保真音响设备和集成电路中得到了广泛的应用，其特点有以下一些。

高输入阻抗容易驱动，输入阻抗随频率的变化比较小。

输入结电容小（反馈电容），输出端负载的变化对输入端影响小，驱动负载能力强，电源利用率高。

场效应管的噪声是非常低的，噪声系数可以做到1dB以下，现在大部分的场效应管的噪声系数为0.5dB左右，这是一般晶体管和电子管难以达到的。

场效应管具有更好的热稳定性和较大的动态范围。

场效应管的输出为输入的2次幂函数，失真度低于晶体管，比胆管略大一些。

场效应管的失真多为偶次谐波失真，听感好，高中低频能量分配适当，声音有密度感，低频潜得较深，音场较稳，透明感适中，层次感、解析力和定位感均有较好表现，具有良好的声场空间描绘能力，对音乐细节有很好表现。

普通晶体管在工作时，由于输入端（发射结）加的是正向偏压，因此输入电阻是很低的，场效应管的输入端（栅极与源极之间）工作时可以施加负偏压即反向偏压，也可以加正向偏压，因此增加了电路设计的变通性和多样性。

甲类功放工作原理
甲类功放是指输出信号波形进行双倍频扩展，而电路工作在放大
范围的50％到100％之间的工作状态。

其工作原理为：输入信号通过
功放管放大后，经过一个滤波器把信号的高频部分滤掉，输出的信号
波形更加平稳，能够保持更加精准的频率和相位关系。

此时，当输出
信号的幅度达到一定程度时，功放工作在甲类状态，即电量输出半周
是正向的，半周是负向的，能够输出更大的功率。

甲类功放原理简单，输出功率高，适用于音响、放大器等广泛领域。

甲类单管功率放大电路 典型的甲类单管功率放大电路如图Z0402所示。

在图中Rb1和Rb2组成偏置电路；Cb、Ce为交流旁路电容；Tr1、Tr2是输入、出变压器，输出变压器Tr2其初级接晶体管的集电极，次级接负载RL，它的作用 是进行阻抗变换，使放大电路获得最佳负载，从而提高输出效率。

 由图Z0402可列出其直流负载线方程： UCE = EC - IE Re GS0402 因为变压器初级的直流电阻rT很小，故可视为短路。

为了充分利用直流电源EC，功放电路中Re一般选的较小（约几Ω），其上的压降也可忽略不计，于是式GS0402为： UCE ≈ EC GS0403 它表明直流负载线是过点（EC，0）且与纵轴几乎平行的直线，如图0403所示，直流负载线与IB对应的那条输出特性曲线的交点即为Q点。

 放大电路的交流负载 过Q点作斜率为的直线即得到交流负载线，如图中所示。

 由于功放管处于极限运用状态，当忽略UCES 和ICEO 时，由图可见集电极电压变化的幅值Ucm ≈ EC。

电流的幅值Icm = IC ，故，功率管的最大交流输出功率为： 直流电源供给的功率为： 晶体管的集电极最大效率为： 它表明甲类单管放大电路在理想情况下的效率为50％。

实际应用时，为了避免输出信号失真过大，交流动态范围不能太大，应留有充分的余地，再把变压器的损耗考虑在内，实际的效率只有25～35％。

 直流电源供给集电极的功率除输出给负载的功率Po外，其余消耗在晶体管的集电结上，即管子的损耗功率：PT＝PE - Po GS0408 静态时，Po = 0，则：PT = Pcmax＝PE＝ECIC＝2Pomax GS0409 可见，单管甲类功放电路，静态时管耗最大。

 当集电极电流iC减小时，根据电磁感应定律，变压器初级线圈中的感应电压与直流电源电压EC串联相加，使管压降Ucem ≈2EC，因此，甲类功放管的最大允许集电极电压BVCER必须大于2EC。

一幅20W单端纯甲类功放电路图，电路十分简单，所用元件很少。

符合“简洁至上”的原则,用料普通，易于仿制，看到好多的发烧友对单端纯甲类功放感兴趣，不敢独享，特撰写此文，与广大的音响发烧友交流。

原理图如下所示：电路原理和设计思路，整机电路可以分为四部分：输入级:核心电路是由两只BC559组成的差分放大电路，22K对地电阻为三极管的偏置电阻，它的大小同时决定了整个功放的输入电阻。

8.2K电阻是差分对管的公共发射极电阻，决定了差分电路的共模抑制比和本级的静态工作电流。

经过输入级放大的电流在流经1K可调电阻时产生的电压信号，直接输送到下一级。

1UF电容是整机的输入电容，其容量的大小和制造材料对音质的影响很大。

根据理论计算，1UF 的电容与输入电阻22K组成了一个高通滤波电路，它的低端转折频率可以用下式计算：f=1000/(2*3.14*22*1)=7.2HZ。

（在过去将放大器的低端频响定位在20HZ时，还是可接受以的。

现在数码音源大行其道的今天，看来还是高了一些，低端转折频率定在1HZ以下还是可以接受的。

）由于该电容的重要性，一定要选择品质优良的进口音频专用耦合电容，在国产的电容中，新德克的品牌还是值得信任的，经过笔者和朋友的试用，效果令人满意，只是体积稍大了些，在设计电路板时要考虑是否能安装得下。

8.2K电阻决定了输入级的晶体管静态工作电流，可以由下式进行估算(两管值）：VCC/8.2K=20/8.2=2.4MA。

由于输入级的晶体管静态工作电流对音质有较大的影响，可以调整该电阻的大小来满足自己的要求。

（晶体管静态工作电流小，信噪比高，但是音质发干，低音单薄。

如果电流大一些，音质温暖，低音厚实，但是晶体管特有的高频噪声和反映在音频内的电流声也会增加，使信噪比下降。

本机取2.4MA还是比较合适的。

）电压放大级：为了简化电路，本机使用一只三极管BD139，采用共射放大电路，还采用了自举电路。

本级的静态电流可以由下式进行估算：VCC/（1.5k+1.5k)=6.8MA。