加拿大Bryston的分立元件大功率功放電路,High-power amplifier

作者：王煥章

加拿大Bryston公司的功放主要用在專業(yè)和錄音室等場合，產(chǎn)品在全世界享有祟高聲譽，功率涵蓋60～1000W的范圍，但幾乎所有功放電路的藍本都相同，大多采用這種輸出級。下面以最適合家用的3B(150W、8Ω)為例，介紹該功放的完整主電路，如下圖所示。
電路看起來似乎比較復雜，這是因為加拿大Bryston作為世界頂級產(chǎn)品，承諾20年的質(zhì)保期。其保護電路設置得非常完善，每個功率管都有單獨的過流保護電路。其實放大電路原理非常簡單明了，都是最基本的共射放大或共集放大（見下圖）。
Q1～Q4組成互補差分輸入級，Q5、Ql0為第二級共射推挽放大級，Q15、Q16（組成UBE倍增器給末級提供適當?shù)钠秒妷汉蜏囟妊a償。這里可以看到，由于輸出級不同尋常，UBE倍增器的設置也有不同。后面的電路就是著名的“四元互補對管式”輸出級的結(jié)構(gòu)，相對前述電路架構(gòu)多了一級驅(qū)動管Q7和Q13，該輸出級除了前述的不對稱性失真極小外，還有一定的增益。
加拿大Bryston的設計理念就是這樣可使電壓放大級不至于滿擺幅狀態(tài)，更有利于減少失真。輸入級和主電壓放大級電路也是全互補放大，這樣如前所述必然存在的晶體管不對稱性失真，用單端放大可能更為有利。但是這世界上沒有完美的放大電路，單端放大也有它的不足，正負半周信號的上升速率不容易做到一致，特別是在高擺幅大功率的應用場合不容忽視。從整體角度來看，晶體管放大器輸出管的不對稱性失真占主要地位。而本電路中這個問題已經(jīng)解決，前級電路的小功率管對稱性相對好很多。
介紹電路原理后，我們來看看這個不起眼的電路帶來的卓越性能指標：在滿功率8Ω、150W或4Ω、250W這樣超大功率輸出時，20Hz～20kHz全頻帶內(nèi)總諧波失真和互調(diào)失真均不大于0.007%，10kHz以下失真率僅為0.001%左右，轉(zhuǎn)換速率大于60V/μs，功率帶寬1Hz～l00kHz，8Ω/20Hz時的阻尼系列數(shù)大于500。能有這樣的失真度指標，除了電路元件取值恰到好處之外，四元互補對管輸出級的電路組態(tài)自然功不可沒，而且這種電路天生麗質(zhì)，從根本上消除晶體管的固有失真。與深度負反饋電路及以前盛名一時的“ALA電路”（靠運放提供失真校正電壓）有本質(zhì)的區(qū)別。

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試制調(diào)整
整個電路都是常用的元器件，非常有利于自制且成本不高。輸入級差分對管2N5210/2N5087可以用2SC2362/2SA1016代用，2N5550/2N5400可以用2N5551/2N5401代用。要注意的是：我國市面上2N5551/2N5401對管非常泛濫，質(zhì)量參差不齊，最好選用安森美的原裝管，也可以用2SC2705/2SA1145代替。放大器的頻率補償設置得非常完善，有足夠的相位裕度不會出現(xiàn)自激。MJE180可以用2SC3423或2SC3419代替。被動管和輸出管必須使原裝型號，并且要求嚴格配對，最好在10%以內(nèi)，這個配對誤差將直接影響失真度指標。電阻未標注功率的為1/4W、精度1%的金屬膜電阻，小容量電容最好選擇高頻特性好的聚苯乙烯電容器。
線路板設計和整機布局對高質(zhì)量的放大器的重要性不亞于電路設計。實際制作時將高電流脈沖的整流、濾波電源部分、雙聲道小信號前級電壓放大部分、四元互補對管輸出級及喇叭保護部分，分開單獨設計，如右圖所示，共4塊電路板（小信號前級電壓放大部分左／右聲道各一塊）。喇叭保護使用高可靠性的uPC1237集成電路，單獨的26V電源以免影響正、負主電源的對稱性。
整機裝焊完成檢查無誤即可上電，靜態(tài)電流每管調(diào)至50mA左右即可，處于高效率AB類放大狀態(tài)。
實際試聽時發(fā)現(xiàn)該機音質(zhì)與普通的功放根本不可同日而語，最明顯的是樂器尾部細節(jié)完整了很多。低頻寬松而又不乏力度，高頻柔順細膩，整體音色極為純正。而且，該機保護電路非?？煽浚L時間使用從未出現(xiàn)過故障。