几款新颖的电子管与晶体管混合式功放

在栽培果树时，人们常将两株不同种类的苗木结合在一起、使新的植株具有更加优良的品质，这种方法就是“嫁接”。在制作功放电路时，人们也可以把电子管（胆）与晶体管（石）两类有源器件应用在同一电路中，柔胆劲石，二者优势互补，相得益彰，这类功放被称为胆石混合式功放电路。首创胆石混合式功放的人，是很有胆识的。依据电子管与晶体管在电路中所起的作用不同，胆石混合式功放可分为前胆后石和前石后胆两种类型，在实际电路中，多数混合式功放采用前胆后石型，即电压推动级采用电子管，而功率输出级由晶体管担任。这样搭配的优点是：充分发挥电子管动态范围大，线性好、失真小的特点，电压放大电子管本身耗电较小，不会明显增加电源变压器的负担；功率输出级采用晶体管OTL或OCL电路，输出级通过电容器或直接与扬声器耦合，频响宽阔，且可省去体大笨重、难绕且价高的输出变压器；功放输出级采用公0dB无负反馈形式，使整机具有良好的瞬态特性。影响音质的瞬态互调失真TIM降至最低。

现在，胆石混合式功放已成为一种很流行的功放，不仅受到众多音响烧友的青睐，也得到一些专业生产厂家的重视，相继推出了性能和工艺都很不错的混合机，如声雅、高士、至高等名牌。笔者对混合机也有很浓厚的兴趣，潜心研究，多次实践，找出以下几款胆石混合式功放电路，具有电路简单，元器件节省，性能优越，成本低廉，很适宜音响烧友制作，现介绍如下：

电路见图1所示。本机的R、L声道均由一只电子管和一块厚膜功放电路组成，其外围元件用得很少，本机无疑是很符合“简洁至上”原则的。电子管采用了高频双三极管6N3，6N3的一半担任电压放大，它提供整机所需要的电压增益，6N3的另一半接成阴极输出器形式，它虽然没有电压增益，但它的输出阻抗极低，具有很强的带负载能力，用来推动由双极晶体管组成的厚膜功放电路是很合适的。两个三极管直接耦合，以获得良好的频率响应。功率输出级采用三洋公司的厚膜功放电路STK0040，这是一种优良的功放模块。图2是它的内部电路，模块由一个恒压源偏置电路和两对互补达林顿复合管构成，其应用参数为：供电电压±30V；输出功率40W；非线性失真小于0.02％。由于模块内部的偏置电路稳定，两对互补达林顿复合管对称性良好，模块无需调整即可正常工作。前级电子管的屏极供电电压高达200V，其输出信号电压的动态范围很大。为保护功放模块不因输入信号幅度过大而损坏，电路加入了保护二极管VD1、VD2。当前级电子管的输出信号幅度低于30V时，保护二极管截止，信号完全加到功放模块输入端，功率放大后输出。当前级电子管的输出信号幅度高于30V时，保护二极管导通，信号幅度被箝位在30V上，功放模块不会损坏。这两只保护二极管采用普通快恢复二极管，如FR102即可。

超甲类胆石混合机电路如图3所示。与图1电路相比，图3电路要复杂一些，但它具有更为优良的电声性能。输入级同样采用一只6N3电子管，但它接成了SRPP电路，即所谓的并联推挽电路，具有失真小、频响好、输出阻抗低的优点。特别是它的非线性失真系数随着频率的升高而降低，这使得它们高频特性极为优良。SRPP电路的应用日益广泛，现在已成为胆机和胆石混合机中的优选电路。SRPP电路的电压增益与共阴接法的单级三极管相近，虽多用了一只三极管，但换取更优越的性能，花点代价是值得的。功放后级采用OCL电路，由一对大功率互补达林顿复合管构成。管子的型号为MJ11032和MJ11033，是美国MOTROLA公司生产的音响名管。音色温暖，颇具胆机韵味。最高电压120V，最大输出电流50A，耗散功率300W，特征频率为30MHz，可见其各项参数是很高的，这也是这对管子在音响界经久不衰的原因。用这对管子装制50W的Hi-Fi功放机是非常适宜的。本电路的另一特点是采用了超甲类偏置电路，功放管的偏置电压是可变的，它随着输入信号的增大而升高，从而使功放管总是处于导通状态，使电路既有甲类功放无交越失真和开关失真的优点，又克服了甲类功放静态电流大效率低的缺点。本机超甲类偏置由小功率PNP管VT1构成。在各种超甲类偏置电路中，这是应用最早、电路简单而效果较好的一种。小功率NPN管VT2组成功放管的恒压源电路，VT1的ce结等效一只可变电阻并联在VT2的下偏置电阻上。当输入信号电压增大时，VT1的be间电压增大，VT1的c极电流增大，VT1的内阻减小，VT2的并联后的下偏置电阻减小，使得VT2的ce间电压增大。反之，当输入信号电压减小时，VT2的ce间电压也减小，从而完成超甲类偏置功能。三极管VT3、VT4组成末级功放管的过流保护电路，当功放管VT5、VT6的射极电流增大时，射极电阻R13、R14上的压降也增大，R13、R14上的电压大于0.7V，VT3、VT4导通，使功放管VT5、VT6的输入端接地，从而保护VT5、VT6不被损坏。本机的供电电压为±45V，最大不失真功率可达50W以上。需要指出的是：MJ11032和MJ110313应选用美国原厂产品，而市场上出售的印有“MFXICO”字样的管子，使用效果较差。

高级功放电路的输出级，有很多采用了V-MOS管来担任。与双极型晶体管相比，V-MOS管的优点是：输入阻抗高、线性好和负温度系数，然而V-MOS管也有跨导小，输出电流不够大的缺点，在大功率输出时，往往要采用多只V-MOS管并联，这样既增加了成本，也给选管带来了一定的难度。如果在输出级采用UHC-MOS管，则可以解决上述问题。

UHC－MOS管是一种新型功率器件，是超大电流场效管的英文缩写，它有很高的跨导和很大的输出电流，额定输出电流可达数十安，而瞬时峰值电流在100A以上，用这样的一对管就能组成高功率的功放输出级，而性能远优于双极型晶体管和V-MOS管功放。

UHG-MOS管最早应用在日本项级的天龙功放中，现在应用日益广泛，但由于该管起步较晚，目前仍存在以下问题：管子的输入电容较大，一般为数千pF，前级应能输出较大的电流，作低阻推动，不然则会影响整机的高频响应；和常用的V－MOS管不同，UHG-MOS管是一种正温度系数器件，漏极电流随温度的升高而增大，这对它的偏置电路提出了更高的要求，偏置电路必须有良好的温度稳定性；大部分UHC-MOS管产品是N沟道的，与之相配对P沟道互补管还很少，难以组成全互补输出电路。

笔者设计的采用UHG-MOS管的胆石混合机，电路如图4所示，为一全对称OCL功放电路。电子管6N11担任差分例相级，6N11是当前深得好评的音响靓管，它的高频特性优于6N3。为提高差分倒相级输出的对称性，用恒流管2DH118代替阴极电路里的公共电阻。晶体管VT1、VT2担任第二级差分式电压放大器。由于这两只管子的集电极分别是对地和-45V负电压输出，在VT1的集电器回路里串接了一只晶体管VT3，以使两只差分管的直流电位平衡。晶体管VT6、VT7为推动级，UHG-CMOS管VT8、VT9为输出级，晶体管VT4、VT5为功放级的过流保护管，整个电路上下对称，采用的器件完全一致，这种全对称OCL功放电路具有对称性好、失真小、选管容易的特点。本机还采用了恒流驱动方式和无源零点校正新技术，改善了整机的性能。电位器RP1用来调节整机的对称性，RP2调节功放管的静态电流，本机功放管的静态电流为200mA。UHC-MOS管采用了东芝的2SK851，这是比较常见的UHC-MOS管，它的最高电压为200V，漏极电流30A，峰值电流可达120A，漏源导通电阻为0.07Ω，性能的确不同凡响。需要注意的是，这种管子的离散性较大，UGS值相差较大，在使用时应严格挑选。

这三款功放的电源电路均如图5所示。电源变压器采用E型、C型或环型不限，但电源变压器应有足够的容量。对图1电路、容量应不低于300W；对图3、图4电路，容量应不低于500W。变压器的初级为220V绕组，次级分为电子管灯丝、电子管高压，功放级对称电压三个绕组。灯丝绕组，三款功放均为6.3V／1A，高压绕组，第一与第二个电路均为200V，第三个电路为70V，电流均为20mA。功放供电绕组，第一个电路供电电压为±30V／4.5A，第二与第三个电路为±45V／5A。各绕组的圈数和线径，读者可参阅有关书刊自行设计，这里不再赘述。(刘喜甫 刘铁军)