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PASS大师设计的采用irf610的 Bride of zen前置前级放大器

时间:2012-09-07 10:54来源:未知 作者:admin 点击:
前言 PASS曾经发表了 ZEN单级功率放大器 作为最简设计三部曲的第一部分,它是10W单级单端功率放大器,负载阻抗8欧姆,推荐使用灵敏度94db以上的扬声器。其输入阻抗4700欧姆,增益15db,推动信号电压为2.5V,因此使用时通常要接一前置放大器。PASS于是设计了同
前 言 

    PASS曾经发表了"ZEN单级功率放大器"作为最简设计三部曲的第一部分,它是10W单级单端功率放大器,负载阻抗8欧姆,推荐使用灵敏度94db以上的扬声器。其输入阻抗4700欧姆,增益15db,推动信号电压为2.5V,因此使用时通常要接一前置放大器。PASS于是设计了同样是单级单端的前置放大器"Bride of zen"供爱好者参考。
要求如下:较高的输入阻抗(50K欧姆),较低的输出阻抗,增益15db左右,带音量控制,失真小于0.1%。
ZEN功率放大器为保证能带动非线性的阻抗,采用了负反馈来提高阻尼因数,如果不采用负反馈,负载阻抗变化带来的输出电压变化的幅度是很大的(阻尼因数很小)。而"Bride of zen"在这方面的影响要小得多,因为负载阻抗是基本不变的。PASS找不到使用负反馈的必要性,因此干脆取消了负反馈。 作为功率放大器的ZEN的功耗是非常大的,约为输出功率的4倍(60W以上),因此解决其散热问题比较麻烦,但"Bride of zen"作为前置放大器的,功耗是很小的,只有1到几瓦特,因此允许使用非常高的偏置来大幅提高性能(MOSFET在高偏置的时候线性非常好)。另外,ZEN功放是反相的,因此扬声器输出端反接以获得正确的相位,而"Bride of zen"也是反相的,因此使用时要注意把扬声器的极性调换。关于绝对相位的问题另文有述。


    一般的前置放大器的音量控制电位器位于信号输入端,但"Bride of zen"把该电位器放在输出端,这带来至少两个好处,首先是当该电位器调到小音量时其输出噪音也减少了若干倍,其次是信号直接加在MOSFET的输入端,改善了带宽和失真。该电位器带来输出阻抗也是变化的,大概在0-1500欧姆,PASS认为是无关紧要的,通常的前置放大器如果有这么高的输出阻抗,在使用一些电容量较大的信号线时会引起高端降落和振荡,但"Bride of zen"由于没有负反馈,即使带1000PF的电容,其高端也在100KHZ,而且没有振荡现象。

示 意 图

    图1显示了一个通道的电路,只有1个N沟道的MOSFET功率管(Q101),信号从MOSFET栅极进,漏极出,其它零件都是为了正确地偏置该MOSFET。为了达到很好的线性,把MOSFET的偏置做得很高,本例电源电压60V,静态栅极-地电压约7.5V,静态电流40MA,本来栅极-源极电压大概需要3.5V就可以达到40MA,有4V的电压落在源极电阻R108上,R101、P102、R103、R105、C102组成输入端的直流偏置,R101、P102提供直流电压,P102作为调整,R103、C102作为退耦、噪音滤除,再通过R105连接,C104(1 uf薄膜电容),因此低端的F-3在1.6 Hz。R107防止例如转换输入信号时带来的冲击,R106防止寄生振荡,齐纳二极管D101保持栅极-源极电压在20V内,保护MOSFET。

PASS大师设计的采用irf610的 Bride of zen前置前级放大器
图1

    由输入信号变化引起输出电流的变化,该电流经过R104,产生交变电压输出,电路的增益由MOSFET的跨导和负载与 R108的比决定,当跨导较大时,增益主要由交流负载与R108的比决定,电路中交流负载阻抗约为800欧姆(随P101的变化,负载阻抗有一点点的变化),因此电路总增益约8倍,带外部负载时会降低一点。40MA的电流经过R104产生大约40V的压降,因此Q101的漏极电压约20V,电路的供电使用稳压电源,但为了防止不必要的噪音通过R104而产生在输出端,因此同样使用了RC滤波电路(R102、C101组成)。

电 源 供 应

    图2是稳压电源电路图。变压器次级电压应不小于AC50V,PASS使用的是AC60V(两个AC30V的绕组串接成60V),整流、滤波后产生大约86V的直流电压,几个齐纳二极管Z1-Z6与R1串联,在Q1的基极大约产生64V的电压,Q1的射极作为电压输出,R2、R3、C3、C4组成的RC滤波器也是必要的,用来滤去不不要的干扰和噪音,使干扰电压小于10 MV。
图2
PASS大师设计的采用irf610的 Bride of zen前置前级放大器
元 器 件 的 选 择

    如此简单的线路,元件也特别少,因此可以随自己的能力去选择优质的产品,信号通道的电容应用金属化CBB电容,根据自己的需要和实际效果选择各种牌子。


    MOSFET的选择有一定的限制,最大的漏极电压应超过50V(最好大于100V),在电路中消耗的功率接近1瓦特,因此可能需要一定的散热措施。IRF510,、520、610、620 等都是合适的,高电压的更合适(但跨导相对低),高电流的品种因为输入电容较大,在高频端的平滑度和失真会变差,PASS用的是IRF610。

印 刷 板

PASS大师设计的采用irf610的 Bride of zen前置前级放大器
PASS大师设计的采用irf610的 Bride of zen前置前级放大器
    图3、图4是电路印刷板, 安装时注意防止静电击穿MOSFET。装配时放大电路板要跟变压器等干扰源有良好的隔离,在交流供电端最好采用滤波手段,并使用0.125安培的保险丝。

    客观性能:图5显示0.1V到10V的失真特性,主要是二次谐波失真,而且失真曲线是单调的(0.02%以下的升高其实是噪音),即失真随着电压的增大而平滑地增大,图6显示1V输出的失真-频率特性,图7显示频率响应,低频的滚降产生于输入输出电容,如果想要更好的低频响应,可以使用更大的电容。
PASS大师设计的采用irf610的 Bride of zen前置前级放大器
图5
PASS大师设计的采用irf610的 Bride of zen前置前级放大器

图6

PASS大师设计的采用irf610的 Bride of zen前置前级放大器
图7

主观性能:这是非常主观的,PASS认为能从这样的简单电路得到令人惊讶的声音。
(责任编辑:admin)
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