单端A放大器及场效应管（1）

1、单端A放大器及场效应管（1）单端A类放大器及场效应管（1）类别：模拟技术音频功率放大器按所用放大器件可分为电子管放大器、晶体管放大器、集成电路放大器、场效应管放大器以及由上述所用器件两种或两种以上组成的混合放大器。各类放大器电路及所用元器件又是五花八门，千变万化 ，由此对音源的重放音质又各具特色，很难说哪一种放大器能以偏概全、技压群芳，成为万能放大器。 电子管放大器由于空间电荷的传输时滞作用，重放音色温暧柔和，尤其是弦乐人声，醇美剔透，耐人寻味；晶体管以及集成电路放大器具有犀利的分析力、宽畅的频响和强劲的动态，具有朝气蓬勃、催人奋进的感召力；场效应管放大器以及混合器件放大器，力图综合电子管和晶

2、体管音频特性。 无论哪类音响设备，功率放大器依然是音频能量扩大推动扬声器出声不可或缺的终端，各类放大器均能实现，不过现代人们对音响( 技术因素为主，如频率响应、失真度、信噪比等) 和音乐( 艺术魅力为主，如声底是否醇厚、堂音是否丰富、听感是否顺耳等)的苛求愈来愈高，“金耳朵”们能够听出歌手的齿音、口角及深临其境直逼现场的感觉，因此对音频放大器重放音色( 建立在良好音质基础之上) 也寄予更大的企求。 各类音频放大器有各自的优点、属性及不足，场效应管放大器主流兼具晶体管和电子管两者的优势，同时还具备两者所没有的优势，在电路程式上，大量实践证明，单端A 类功放是以效率换音品的典范。 不少发烧友从单纯

3、追求音品出发，反复制作功放，反复对比听音，最终为单端A 类所动！ 1 单端A类放大器性能刍议 放大器按工作状态的不同，一般可分为三类：A 类放大器，即甲类放大器；AB 类放大器，即甲乙类放大器；B类放大器，即乙类放大器。在这三类放大器中，线性最好、音色最靓的是A 类放大器。单端A 类放大器与推挽放大器在设计上的不同的是，A 类功率放大器的末端，使用一个放大器件放大整个波形，而推挽设计采用两个放大器件，分别放大信号的正负半周，包括一些推挽甲类放大器，因此单端A 类放大与推挽放大特征的显着不同，就是放大后的波形是一个与输入波形十分相似的完整波形，没有推挽放大正负波形的交接失真。尽管推挽放大采用配对

4、精度高达2% 误差甚至更小误差的孪生管，但这只是一个片面性的数字描述，事实上正负波形不可能交接得好，加之电路元器件非线性引起的相移，交接失真将进一步增大。当然失真与音色在一定程度上并不对立，这要看设计放大器的用途和目标，并非推挽放大就此罢休，况且推挽放大器中，由于存在多次谐波，虽然原配正负波形接交不好，但谐波接交不能否定，只是与单端波形相比难以抗衡。 关于推挽放大谐波尤其偶次谐波会相互抵消的说法，笔者不予完全认同，只有相移失真180或360时谐波成分才会抵消。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，交流纹波几乎抵消。 单端A 类放大器

5、具有最自然的音乐性，它的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！ 2 场效应管特性 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导致许多优良的性能，它向使用者散发出诱人的光辉。 场效应

6、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，即场效应管的源和漏是可以互换的( 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。 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，其特点显着。 1) 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

7、负载能力强，电源利用率高。 2) 场效应管的噪声是非常低的，噪声系数可以做到1 dB 以下，现在大部分的场效应管的噪声系数为0.5 dB 左右，这是一般晶体管和电子管难以达到的。 3) 场效应管有更好的热稳定性和较大的动态范围。 4) 场效应管输出为输入的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，声场较稳，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。 5) 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

8、输入端( 栅与源之间) 工作时可以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。通常在加反向偏压时，它的输入电阻更高，高达100 M 以上，场效应管的这一特性弥补了普通晶体管及电子管在某些方面应用的不足。 6) 场效应管的防辐射能力比晶体管提高约10 倍。 7) 转换速率快，高频特性好。 8) 场效应管的电压与电流特性曲线与五极电子管输出特性曲线十分相似。 场效应管的品种较多，大体上可分为结型场效应管和绝缘栅场效应管两类，且都有N 型沟道( 电流通道)和P 型沟道两种，每种又有增强型和耗尽型共四类。 绝缘栅场效应管又称金属(M) 氧化物(O) 半导体(S) 场效应管

9、，简称MOS 管，按其内部结构又可分为一般MOS 管和V-MOS 管两种，每种又有N 型沟道和P 型沟道两种、增强型和耗尽型四类。 V-MOS 场效应管，其全称为V 型槽MOS 场效应管，是在一般MOS 场效应管的的基础上发展起来的新型高效功率开关器件，它不仅继承了MOS 场效应管输入阻抗高( 大于100 M)、驱动电流小(0.1 A左右)， 还具有耐压高( 最高1 200 V)、工作电流大(1.5100 A)、输出功率高(1250 W)、跨导线性好、开关速度快等优良特性。目前已在高速开关、电压放大( 电压放大倍数可达数千倍)、射频功放、开关电源和逆变器等电路中得到了广泛应用。由于它兼有电子管

10、和晶体管的优点，用它制作的高保真音频功放，音质温暧甜润而又不失力度，倍受爱乐人士青睐，因而在音响领域有着广阔的应用前景。V-MOS 管和一般MOS 管一样，也可分为N 型沟道和P 型沟道两种、增强型和耗尽型四类，分类特征与一般的MOS 管相同。 V-MOS 场效应管又有以下特点。 (1) 输入阻抗高，由于栅源之间是SiO2 层，栅源之间的直流电阻基本上就是SiO2 绝缘电阻，一般达100 M左右，交流输入阻抗基本上就是输入电容的容抗。 (2) 驱动电流小，由于输入阻抗高，V-MOS 是一种压控器件，一般有电压就可以驱动，所需的驱动电流极小。 (3) 跨导的线性较好， 有较大的线性放大区域，与电子管的传输特性十分相似，较好的线性就意味着有较低的失真。尤其是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，故不存在二次击穿所引起的管子损坏现象。因此，V-MOS 管的并联得到了广泛的应用。 (4) 结电容无变容效应，V-MOS 管的结电容不随结电压而变化，无一般晶体管结电容的变容效应，可避免由变容效应