非常简单便宜且菜鸟友好的A类放大器
novakon2014/03/25电子技术 IP:天津
本帖最后由 novakon 于 2014-3-25 18:42 编辑

首先是10欧版本,适合8-32欧(包括耳机)使用,电源功耗13W。

QQ截图20140325124717.png
QQ截图20140325124417.png
QQ截图20140325124119.png

然后是32欧版本,适合32欧及以上耳机使用。更省电。
QQ截图20140325130948.png
QQ截图20140325130914.png

刚刚用pspice跑的仿真,直接装好应该没什么大问题。

说明:
R3 R4应换为300k或500k精密电位器,以调整静态工作点。
调整电位器原则:直到IRF540的D(漏极)电压等于电源电压(图中7815的15V)的一半(7.5V)。如果你使用12V,也相应调整D极电压到6V。
精确调节建议配合示波器,调节到输出波形上下失真均衡即可。

虽然功率不大,但建议加散热器以保持MOS管工作状态稳定。
MOS管S极下方的电阻为负反馈电阻(参考模电课本)。取更大的值会提高THD,但会使得增益下降,如果音源本身输出电平较高,可以这么做。
输入端信号源内阻为1K(那个1K是表示等效信号源内阻,实际不需要接上去),如果您的信号源内阻较小,可考虑串一个1K电阻。至于对音质有什么影响?低内阻的信号源可以提升100kHz以上响应(等于没用),而内阻高于10k的,会感到高频较弱。这是由MOS G极电容导致的。
电源越稳越好,为远离开关电源噪声,以电瓶供电为佳。如果稳压设计得不好(比如就一个7815,连电容都不并),会直接影响静态工作点稳定(因为静态工作点是由电源分压设置的),后果不赘述。这个电路太简单了,所以PSRR(电源波动抑制)极差,属情理之中。静态工作点不稳的问题可以用恒流源代替R3解决,但这样电路又复杂了,原理也复杂了。
为提升低频响应,对于内阻较小的负载(如8欧扬声器),可使用大的输出电容器(例如C3换成1000uF或者更大)。
+500  科创币    虎哥    2014/03/27 好帖子居然没人加分
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~~空空如也
novakon 作者
10年10个月前 IP:未同步
677554
再谈谈第二张电路图,可将R1改为2.2Ω,依个人口味而定。这样一来会降低输出峰值,但提高THD。
对于32欧耳机,2VRMS -> 1/16 A -> 1/8 W 也就是125mW,已经很大声了。

如果又想要更高的输出电压(更大功率),又想要高的THD,可以提高R1阻值(增强负反馈),同时提高电源电压并相应调整静态工作点。
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novakon作者
10年10个月前 IP:未同步
677584
本帖最后由 novakon 于 2014-3-25 18:53 编辑

面包板

DSC_0238.jpg

DSC_0238ss.jpg

这是为12V电源输入设计的版本,7809稳压,稳压输出并0.1uF和4.7uF。静态功耗2W,可以推一下耳机,2Vrms还是很澎湃的,低频响应非常好,无任何杂音。其实耳放对我而言没什么用,只是跟大家演示一下这个电路是可以工作的。
甲类的效率是最低的,要达到更高输出功率,便要提高静态功耗。提高功率的方法参见之前的原理图,把R2换成更小的阻值(但要考虑电阻承受的功率,别把电阻烧了)就可以了。
QQ截图20140325165215.png


高频响应取决于信号源内阻(图中R6表示),iPhone的输出内阻应该是很小的,这里换成了保守的100欧,-3db频响曲线就一路延伸超过100K。如果你有一块hifi声卡,直接接上去就是了。
QQ截图20140325165204.png

如果是内阻较高的信号源,比如电吉他(这个电路可以作为吉他放大器,但应增加R1降低增益),一个办法是加运放缓冲(所谓前级放大);另一个办法是换一个最大允许电流小一点(或者说导通电阻大一点)的MOS管(因为通常它们的结电容会比这次演示的IRF540小得多,在内阻R固定的情况下,截止频率f=1/2PiRC会更高)。

输入应加RC高通滤波滤除20Hz以下信号(在此已经有C1了,滤除低频的关键是控制C1大小),因为低于20Hz的声音虽然人听不到,但仍然会在输出电压中体现为上下大幅度摆动,音量开大时会导致同时播放的其他更高频率的声音产生失真(压缩、削顶等),得不偿失。
电路图和制作中的C1都太大了,实际建议用0.1uF~0.22uF。
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novakon作者
10年10个月前 IP:未同步
677587
本帖最后由 novakon 于 2014-3-25 18:15 编辑

接上,参考datasheet,IRF540(直插,100V,100W)的输入电容为2000pF;IRLML2502(SOT贴片封装,20V,1W)的输入电容为700pF,所以对于同样内阻的输入信号,后者的截止频率可以延伸至前者两倍以上。

IRF630 200V 40W 500pF
2N40 400V 20W 240pF
2N60 600V 30W 300pF

可惜俺手头没有2N60。

总结:这个制作需要线性性能好而不是开关性能好的功率MOS管。当然如果您是土豪HiFi爱好者,80VDC伺候IRF540,NE5532前级推,耗160W出30W……也不是不行
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novakon作者
10年10个月前 IP:未同步
677589
baiwenglong 发表于 2014-3-25 18:25
话说,不明白甲类有什么好处?音质更好?还是只是因为它失真小。。感觉效率那么低太不合算了,冬天倒不错, ...


怎么说呢,mos管导通电阻是由G极电荷量决定的,导通电阻小的管子G极电荷量都很大(充放电时表现为G极电容),故高频响应不好。所以用导通电阻大的管子音质会较好。而常见的高压管导通电阻都挺大的(电压又高、导通电阻又小的管子,基本上贵得吓人,属于不常见),所以……相同价格的情况下,高压管通常会好些。
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novakon作者
10年10个月前 IP:未同步
677590
本帖最后由 novakon 于 2014-3-25 18:36 编辑

baiwenglong 发表于 2014-3-25 18:25
话说,不明白甲类有什么好处?音质更好?还是只是因为它失真小。。感觉效率那么低太不合算了,冬天倒不错, ...


因为没有交越失真,小音量时的谐波失真表现非常优秀(因为是线性放大的,可认为THD=0),可以秒AB类好几条街。大音量时则总谐波失真不相伯仲,但以偶次谐波失真为主,奇次谐波失真少(与AB类相反),对听感影响没有AB类大。

当然还是要有好的音源,如果音源本身失真严重,就没有必要上甲类了。
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novakon作者
10年10个月前 IP:未同步
677593
如果说甲类还有什么好处,就是原理简单,元件便宜,容易做,容易一次成功,适合动手DIY。。。
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novakon作者
10年10个月前 IP:未同步
677596
本帖最后由 novakon 于 2014-3-25 18:56 编辑

附清爽版电路图,注意图中阻值请按照需要调整,R3 R4换成一个500k精密电位器。

QQ截图20140325185449.png


版本
QQ截图20140325184655.png
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novakon作者
10年10个月前 IP:未同步
677667
量子隧道 发表于 2014-3-25 20:47
then是不是开关(D类或T类)功放就更好了?交越频率远超过音频,在音频频段正负交越相抵,最后基本没了。


现在的D类已经能做到人耳听不出来了。D类功放的失真和AB类不是一个原理,不方便相比较。
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novakon作者
10年10个月前 IP:未同步
677682
ne555 发表于 2014-3-25 22:34
对于那个人做的50W甲类功放,我有个可以减小低音量时功耗的想法,不知道行不行:电源由原来的稳压电源换 ...


让电源轨道跟随输出电压变化以提高效率的设计,好像是称为class E。
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novakon作者
10年10个月前 IP:未同步
677685
PCB画好了,欢迎DIY

QQ截图20140325232302.png


attachment icon 540amp.attach 20.25KB ATTACH 23次下载
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