关于晶体管功放
晶体管功放正式走向市场是60年代中、晚期的事。而晶体管功放比较成熟地进入市场,应该是70年代中、晚期。时至今日,晶体管功放仅有30多年的历史。如果说比较成熟的晶体管功放问世,只有20几年的历史。晶体管功放与电子管功放相比,还是一个十分年轻的孩子。尽管晶体管功放的历史很短,但随着晶体管技术本身的发展,随着大功率MOS晶体管制造技术的不断完善,随着晶体管电路技术的发展和晶体管新结构功放的问世,晶体管功放从70年代末、80年代初开始,就逐渐成了主流功放。时至今日,在录音棚、专业扩声领域里,已经成了晶体管功放的一统天下。而这种优势在民用音响领域里,也已形成了绝对巩固的地位。
晶体管功放不论是在元件方面还是在电路、结构形式方面,始终处于一种高速发展,不断成熟的状态。也正是基于上述的原因,在晶体管功放的发展过程中,人们对它的认识是逐渐深入,同时也不可避免地产生这样和那样的误区。
(1)关于普通晶体管和MOS晶体管
普通晶体管又称双极器件,是电流放大型器件。MOS晶体管又称场效应管,是电压放大型器件。
普通晶体管、尤其是大功率普通晶体管比大功率MOS晶体管问世要早得多,制造工艺也比较成熟。
早期的晶体管功放,基本上都采用双极器件。中期的晶体管功放,其前级电压放大部分有些采用MOS晶体管,而输出级仍采用普通大功率晶体管。近年来的晶体管功放,已有不少采用大功率MOS晶体管输出的机型。
由于MOS晶体管的问世比较晚,技术含量比较高,又具有比较甜的音色和负温度特性。这就使一些对MOS晶体管了解不多的人及个别的商业宣传的影响,使一些初入此道的人误认为晶体管功放应该以所使用的元器件划线;或者误认为是只有MOS晶体管功放才是高质量的功放。其实,评价一台晶体管功放的好坏,绝不是仅仅以所使用的元器件种类就能定性的。
普通大功率晶体管问世之初,它的特征频率fT很低,不足0.1MHz。fT是一个参考频率,是晶体管放大能力降低到1的时候的一种频率。它的实际、均匀的放大能力远比fT要低得多。而且那时普通晶体管的漏电流和噪声都很大。
那时的晶体管功放频响不宽,且不具备较好的细节表现能力。重播音色干硬又含混不清。在音质评价中,音色干硬是由于频带窄,高、低频的两端都不足造成的;而声音含混不清是由于低频的控制能力差,阻尼系数偏低,瞬态特性差,对微小细节的表现不良。以上这两者,本来是矛盾的,尤其是声音发干时,很少产生低频阻尼不够的问题。如果功放自身的频带过窄,高频响应很差又欠阻尼,就会同时产生上述的毛病。
随着大功率晶体管制造技术的不断提高,fT为100MHz以上的晶体管已非常普遍,而fT超过10MHz的晶体管,足以应付音频功率放大器的超宽频带。目前的普通大功率晶体管,其自身的噪音和漏电已很小了,而工作电压也已能做以100V以上。
由于上述元器件的进步,普通晶体管功放已能达到优秀的技术指标和良好的重播音质。再加上晶体管电路方面的发展与进步;优质的普通晶体管功放,已能胜任从录音监听到大型文艺演出的各个领域。
MOS晶体管是在普通晶体管基本成熟的基础之上,发展起来的新型元器件。MOS晶体管从问世之日起,就具有很高的fT,就具有极低的噪声和极低的漏电流。MOS晶体管具有甜润、良好的重播音色和良好的细节表现能力。
使用MOS晶体管制成的音频功率放大器,重播音色相对比较甜美,具有一些电子管功放的感觉。但不论是测试技术指标还是实际听音时的技术感,都比电子管功放强得多。MOS晶体管功放重播时的细节表现能力也很不错,十分细致,尤其是MOS晶体管具有负的温度特性,换句通俗的话说,就是功放的温度越高,它的工作电流就会自动降低,起到了自我保护作用。
从上述的特征来看,似乎MOS管功放已经十分完美了,但这仅限于高档的MOS管功放,对于中低档的MOS管功放来说,还是有其比较致命的缺陷。中、低档MOS晶体管功放的致命缺陷是它的阻尼系数DF值偏低。体现在重播音乐时,对低频的控制能力较差。
为什么中、低档MOS晶体管功放容易产生上述的毛病?这是由于MOS大功率晶体管自身的特性决定的。在普通大功率晶体管中,有一项技术指标是可以忽略不计的,这就是普通双极器件的导通电阻。由于这个电阻的阻值很低,一般都在零点几欧姆至零点零几欧姆之间,对于不低于4Ω阻抗的音箱来说,完全可正常地进行阻尼控制,是一个不必苛求的技术指标。
对于大功率MOS晶体管则不同。由于MOS管的导通电阻要远大于普通大功率晶体管,所以导通电阻Ron就成了一个必要的参考指标。