L類後級放大器製作－老音響資料庫/蘇桑部落格

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　　本機的工作方式和Class-H相似,但Class-H的功率管集極電壓變化太大(理論上是無限大,即dVc/dt=∞)。而Class-L的集極電壓可為連貫的,不是從某值直跳到另一值,而是和output訊號成某一比例增減,所以dVc/dt不會太大而使output失真。

　　本機的數學模型由以下說明(因為Class-L和Class-H有很多地方相同,所以各位可參考「H類後級放大器試作」一文。這兒部分從略。):

　　The model of a Class-L amplifier:

　　The difference between Class-H and Class-L is:

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　　R_B is a switching function at Class-H, and that is an analogous one at Class-L. for instant: when: V_out<(V_L-V_s)→threshold Voltage

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　　After checking above sections, we can see that E of Class-H is equal to E of Class-L. We can put them in a sinwave condition and may get the same result:

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線路說明

　　從圖五中分析,AMP部分和一般擴大機無分別,這是音技的SF-106,大家都很熟,注意其功率輸出管的集極和一般AMP的接法不同,以前是接圖中V_H處,現在是接上一個新的供電電源上。電阻R₂₅的接法請注意,是在未經線圈L的output點,在這兒我們作output的取樣。R₂₅及R₂₆的目的是降壓及交連到供電電源,這個提供V_cc的電源是這樣工作的:

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　　當無任何訊號輸出時,V_out=0,這時在R₂₅、R₂₆的交連處電壓為0(在這電源線路圖中,我們只需討論其正電源部分即可,因為負電源也是同理可推之。),這使Q₂₃的基極電壓為0。而Q₂₅的基極就不同了,因為它接在V_cc的回授電路上,其電壓值是(V_cc-V_s).β₂,其中V_s是由Zener二極體提供,β₂=R₃₇/(R₃₅+R₃₇)為回授率,這時的V_cc=V_L,因為這時Q₂₃的基極電壓小於Q₂₅,這會使Q₂₃開路、Q₂₅導通,Q₂₅的I_c相等於I_E,I_E又等於(V_cc.β₂-(-V_H))/R_E,然後我們假設V_cc=V_L,則Q₂₅之集極電壓V_c=V_H-I_E.R_c,這是因R_C(即R₃₁)的電壓降所致,如果選出R_c.I_c為某值,使V_c小於V_L一點點(例如本圖中的各值),這會使Q₁₇、Q₁₈、Q₁₉有一反向偏壓,這時這三個電晶體便不導通,V_cc=V_L,全由V_L經D₉供應,合於假設。

　　例如像本圖,V_H=±40、V_L=±20,Z₁和Z₂為6Volt,R₃₅、R₃₆及R₂₅為4.7K,R₂₆、R₃₈、R₃₇為1K,R₂₉~R₃₂為2.2K,R₃₃、R₃₄為3.9K,則β₂=0.2,代入之⇒V_c=V_H-I_c.R_c=40-10.7x2.2=16Volt<V_L=20Volt;則V_cc便只好等於V_L。

　　若現在有一正訊號輸出,即V_out上昇,這時R25及R26便會測出一β₁ V_out的訊號供給Q₂₃[β₁=R₂₆/(R₂₅+R₂₆)]的基極以便和Q₂₅的基極做比較,若V_out.β₁<(V_L-V_s).β₂(即基極電壓Q_25>Q₂₃),這時Q₂₃仍未有基極電流,Q₂₃為斷路,沒有I_c,而Q₂₅不變,V_c電壓仍為V_H-I_c.R_c,V_cc只好仍等於V_L了。

　　到V_out繼續增大,大到其值為V_out=β^-1.(V_L-V_s)時(β=β₁/β₂),其基極電壓便相同,Q₂₃和Q₂₅工作方式改變,Q₂₃的I_c增加,Q₂₅下降,這使得Q₂₃的V_c下降,Q₂₅的V_c上升,但是集極是和Q17、Q19、Q21相連的,這三個形成一個電晶體電壓追蹤器,使V_cc≒V_c。但V_cc是由β₂回授到Q₂₅,由Q₂₃及Q₂₅所組成的比較器之基極電壓應相差極微,可以視為相等,即β₁.V_out=β₂.(V_cc-V_s),我們可得到V_cc=V_out.β+V_s。只要我們決定V_s及β,V_cc便可以根據我們所希望的比率變化。

　　電壓一直上升,β₁.Vout一旦大於(V_H-V_s).β₂,便斷路Q₂₅,V_c便變為V_H.R₂₇/(R₂₇+R₃₁),這作用是防止Q₁₇+R₂₁脫離active區,作用不大,但裝上為妙。

　　好了,遇到峰值,電壓下降,V_cc也和V_out一直保持V_cc=.V_out+V_s之值下降,到了V_out之值低過觸發點,即V_out<β^-1.(V_L-V_s),V_cc又回復到V_L,Q₂₅的V_c又低回原點,Q₂₃不導通,一個半週期變完成(負半週可同法推之)。

　　圖中的D₅~D₈是保護用二極體,D₅和D₆有分別出正負週的作用。在V_cc變化過程中,要V_cc為連續波形的話,β必需≤1,本人建議使用β=1,本電路便是β=1作推導,若β改變,E的方程式有些改變。另外在β>1的情形下,把R₃₇、R₃₈改接在相對V_L或V_H上,也可使波形改變使之連續,但是好是壞,請讀者們自己嘗試一下,可能更清楚。

實驗結果

　　Class-H和Class-L的功率消耗是一樣的,但它們的V_CE變化不同,看圖六:

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ⓐ是output signal<(V_L-V_s)[這兒我們定β=1所以threshold Voltge=(V_L-V_s)],這時無反應,ⓑ是V_out已上升到觸發點,使電路工作,但V_out仍然小於V_L,ⓒ是V_out>V_L>(V_L-V_s),因為V_cc的上升使波形沒有削割。

　　另外,本人也利用計算機作模擬,各位也可以試試,從計算及實驗所得是相差不多的。本機在全幅度推動下仍然安定工作,但是本人為了節省實驗成本,所有零件都用Class-H實驗所留下的殘骸拼成,可能用新的高級零件會有更好的結果。排線方面也和lass-H一樣複雜,如果有仁兄想研究本型式的擴大機,請注意排線。另外因本線路有降低電晶體承受電壓的優點,往往使人把V_H及V_L提高了,在正常下是沒事的,但不小心接錯或高頻振盪都可能使V_CE不是(V_H+V_L),而是2V_H(當然,這也是少有的,不必太擔心。)使之打穿。

　　手上沒有失真計,所以沒法度量出失真,但從V_out的波形來看,在開關之際是沒有失真的,Class-H是可以細心地看出失真的地方。

　　除了省電之外,Class-L還使得功率晶體在工作中承受的電壓下降,以往是2V_cc(即2V_H),現在是V_H+V_L,少了V_H-V_L伏。例如V_H=90伏,V_L=42伏,本應使用180伏V_CEO的晶體,現在可改用90+42=132伏的了。又因為在靜態時全機大部分功率靠V_L供應,所以偏壓電流可以加大,如本來偏壓電流用0.3A,即在靜態時有0.3x90x2=54瓦的淨耗損,而同樣用54瓦的靜態耗損中,用V_cc=V_L=42伏擊可使其靜態偏流達到0.64A,這時在A類工作可達6.6瓦,而前者是1.4瓦。