（吴刚 孟繁娟 潘龙法）自晶体管功率放大器问世，发展至今，用集成电路制成的功率放大器已非常盛行，使得电子管功率放大器几乎销声匿迹。但近几年来由于激光唱机的出现，电子管功率放大器又重新兴旺起来，尤其在日本和美国，近两年来颇有燎原之势。这是因为一般晶体管及集成电路组成的功率放大器，不能适应激光唱机高达90dB的动态范围，稍有过载，便会造成严重的谐波失真。而称之为纵向场效应管（VMOS－FET）的出现。虽然在某些方面还不能完全取代电子管，但其输入输出等特性已经做到酷似电子管，用VMOS－FET制作的功率放大器已引起许多Hi-Fi爱好者的极大兴趣。
本文下面介绍一种带光电隔离的具体应用电路。
电路原理
图1是带光电隔离系统的全VMOS场效应管QV－1000A功率放大器的电路原理图。电路分光电隔离系统和功率放大器两部分。光电隔离系统由光电耦合器及阻容元件构成，光电耦合器是由砷化镓（GaAa）发光二极管（LED）和光敏管封装在同一管壳内构成的，管脚功能如表2所示。输入电信号经发光管转换成光信号，经光敏管接收后又转换成电信号，经电容器C\(_{2}\)隔去直流成分，可得输出交流信号。工作电流的计算方法如下：发光管正向压降为1.3V，工作电流一般取5～10mA，若前级工作电压为Vm=15V，则R\(_{2}\)的取值为：1.37～2.74kΩ。光敏三极管的工作电压Vce取10V即可。C1、C\(_{2}\)是隔直电容器，对音质影响较大，应采用钽电解电容器或薄膜电容器。R1是输入阻抗匹配电阻。用光电耦合器做功放与前级的隔离，可防止由地线间的电位差引入的噪声串入电路。并将功放与前级各自配以独立的电源、独立的接地回路，使得功率放大器输出通过喇叭到地的电流及电源滤波电容器到地的电流，无法通过地线耦合到前级电路。提高了电路系统的稳定性及保真度。功率放大器：本功率放大器是由场效应管构成的OCL电路。电路输入端加有R\(_{5}\)、C4低通滤波器，以防超音频信号进入电路。BG\(_{1}\)、BG2是场效应管差分输入级，用场效应管做输入级，可以获得高输入阻抗、低噪声、大动态范围。本级每只管取3mA电流，可满足大信号而不产生失真的要求。但由于场效应管的输出电流与栅极电压呈平方律关系，这种平方律关也会产生少量二次谐波，故若能用数百毫瓦的小功率VMOS场效应管做输入级，效果会更好。BG\(_{3}\)场效应管是该级的恒流源负载，比一般晶体管恒流源负载具有更高的共模抑制比。第二级BG4、BG\(_{5}\)为电压放大级，BG5为P沟道VMOS场效应管做共源放大器，具有接近理想的线性及较高的开关速度，因而能极大地减小瞬态互调失真。若找不到1～20W的P沟道VMOS场效应管，也可采用线性好的3CK9D等PNP高频开关中功率晶体管，但性能略有下降。BG\(_{5}\)是N沟道VMOS场效应管，担任该级的恒流源负载，以提高电压增益及稳定性。该级静态工作电流取得较大，为10mA，以获得大的动态范围。末级推挽管BG8、BG\(_{9}\)采用全互补VMOS场效应管，由于VMOS场效应管的工作频率很高，易产生自激振荡，故其栅极接有470Ω电阻用以防止自激。输出级的静态工作电流一般取30～50mA，需通过调试选定。D1、D\(_{2}\)是它们的输入保护二极管，以防止输入端信号过大造成栅、源极间击穿损坏VMOS功率管。L1、R\(_{21}\)是高频滤波器。在一般晶体管放大器中，开环增益较高，开环失真也较大，故需加上较深的负反馈来减小失真，但这样会增加瞬态互调失真。而采用VMOS场效应管制做的功率放大器开环增益较低，且末级器件已有良好的线性，故负反馈加的不必太深。本功放闭环增益由R10、R\(_{12}\)决定，增益=20logR12R\(_{1}\)0。瞬态互调失真可以做得很小。 R12、C\(_{7}\)作超前补偿，以防止电路自激。
电源部分：本电源供电电压为±40V，要求电源电压有较好的稳定度，较小的纹波。电源桥式整流，有条件可加入0.5～1H扼流圈，经4700μF/50V电容器滤波后，送功放推挽输出级。再经VMOS场效应管（或晶体三极管）及稳压二极管稳压以提高电压稳定度和减小纹波，送电压推动级、差分输入级和光电隔离部分。BG\(_{6}\)、BG7若采用晶体三极管时，需将R\(_{17}\)、R18电阻值改为1KΩ。
元件选择
光电耦合器的传输比为100％左右，传输速度应大于4ms。本功放选用的是进口产品型号为4N35、4N36或4N37，参数如表（1），其中 GD－20是上海产品，也可选用。4N36管脚特性如表（2）所示。差分输入级场效应管BG\(_{1}\)、BG2选I\(_{DSS}\)=5～10mA的3DJ7（或2SK40、2SK186等进口低噪声场效应管），使用时D、S极可以互换。恒流管负载BG\(_{3}\)选用IDSS≥6mA的3DJ6（或相应的进口管），电压增益级的VMOS场效应管为P沟道的，功率为P\(_{o}\)=1～20W耐压VDSS≥60V的，型号为2SJ88、J2OA、IRF9510等；此级的恒流源负载为N沟道的VMOS场效应管，它应与此级P沟道管参数互补对称，型号为2SK264、K20B、IRF510等。功率输出推挽管、采用互补对称的VMOS场效应管。电路中要求参数配对，P\(_{o}\)≥75W，VDSS≥100V，I\(_{D}\)=8A，Rds≤0.5Ω，型号为：MTP8N10，MTP8P10，或IRF530，IRF9530等，L\(_{1}\)用直径为φ0.8～1mm的漆包线。在10Ω/2W电阻上密绕15圈脱胎而成（直径选φ5mm）。所有电阻应选用1／4 W的金属膜或碳膜电阻。小容量电容器选用瓷片电容器，电解电容器选用正品优质电容器，且耐压要足够高。整流二极管选用3A／200V的快速恢复整流二极管，以减小换相失真，也可采用一般整流二极管，如1N503等。每只二极管并上一只0.01μF／100V的薄膜电容，防止浪涌电流损坏二极管。电源变压器功率应大于100W，输出电压为30V，整流后可得±40V，变压器次级线径应大于1.2 mm，以保证输出1.5 A电流。功率VMOS场效应管安装时，应装有面积足够大的散热片，连接处应涂上硅脂，以增加导热效果。功率输出负载0.2Ω/2W低值功率电阻，可选水泥或线绕电阻，也可取一段电阻丝代替。稳压二极管D2、D\(_{3}\)选用9.1V1W塑封管，D2、D\(_{5}\)选用25V1W塑封管，D11选用4.8V\(\frac{1}{2}\)W塑封管。整流输出端电感L，用以滤除高频干扰信号，一般可省略，若要求较高，可选CD型铁心用φ1mm线绕制0.5H的扼流圈，以减小纹波及噪声。
电路调整
反复检查整个电路元器件位置、焊接及连线无误后，先将电位器W\(_{2}\)调到零位，方可接通±40V电源进行试机。先检查输出直流电压，若大于50mV，可调整电阻R7及电位器W\(_{1}\)，使输出电压最小，应小于30 mV。调好后应使输出电压为正值，否则会造成C6反偏。再调光电耦合系统，调R\(_{2}\)电阻使发光二极管电流为5～10 mA。调整R4使A点电位为12V，接收管的输出增益可通过R\(_{3}\)调整。差分输入级的静态工作点可调节R9使恒流管BG\(_{3}\)流过6mA电流即可。若恒流管BG3的I\(_{DSS}\)取6mA时，R9可省去。调节R\(_{14}\)使BG4的电流为10mA。用万用表测R\(_{18}\)两端电压为4.7V即可，调R14电阻可先用1K电位器焊上，调好后再焊上相应阻值的电阻。输出级的调整；缓慢调节W\(_{2}\)电位器由小到大（否则静态电流会突变），使BG8、BG\(_{9}\)功率管的静态工作电流为30～50mA，测R18电阻两端电压为 6～11mV。若用示波器观看输出波形，在输入端加上 0.5V20kHz的小信号正弦波，缓慢调节W\(_{2}\)电位器到输出端交越失真刚刚消除为止。
实测指标如下:
输出功率：50W ×2（8Ω）；输入灵敏度：≥0.5V；
频率响应：20Hz～50 kHz(0dB，－1dB）;
信噪比：≥90dB；谐波失真：≤0.01％