做功放的朋友都知道,三极管(BJT)功放和场效应管(FET)功放各有各的味道。场效应管功放因为输入阻抗高、噪声低、失真特性跟电子管有点像,被很多烧友追捧。今天聊聊场效应管功放电路的几种常见结构和设计要点。
最简单的场效应管功放是共源极单端甲类电路,一个MOSFET加一个漏极电阻或者恒流源做负载,信号从栅极输入、漏极输出。这种电路结构简单,音质偏暖,但效率低,甲类工作状态下大部分功率都变成热量了,适合小功率耳放或者前级。
要提高效率就得用推挽结构。场效应管推挽功放一般用一对互补的MOSFET(N沟道和P沟道),正负半周分别导通,跟三极管的OCL电路类似。推挽电路的效率能到60%以上,输出功率也大,是主流的功放结构。
场效应管功放跟三极管功放最大的区别在驱动方式。三极管是电流驱动,需要基极电流;场效应管是电压驱动,栅极几乎不取电流,但栅极电容大,驱动级要能提供足够的充放电电流,否则高频响应上不去。推动级通常用三极管或者专用驱动芯片来搞定。
偏置电路是场效应管功放的关键。MOSFET的开启电压(Vgs(th))离散性大,而且随温度变化,固定偏置很容易工作点漂移。常用的做法是用自适应偏置或者源极负反馈来稳定静态电流,有的还加温度补偿电路,防止热失控。
失真控制也是设计重点。场效应管的转移特性是平方律关系,产生的主要是偶次谐波,听感比较讨喜,但如果工作点没调好,会出现交越失真。推挽电路里给两个管子加一点静态偏置电流(甲乙类工作),能有效消除交越失真,代价是功耗稍微增加。
实际调试的时候建议从静态电流调起,先让管子工作在合适的静态点,再接入信号看波形。用示波器观察输出波形,削波、交越失真一眼就能看出来。散热也不能省,大功率场效应管要装足够大的散热片,最好涂点导热硅脂,不然管子很容易过热烧毁。
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