打造MOSFET耳放和功放

jj3055 · 发表于 2008-3-13 14:06:51

好久好久没玩功放了,过年在家一不小心翻出了一本老书,看到一篇关于日立MOSFET的文章,就这样钩起了压抑心底老久的骚劲,实在按捺不住,下定决心,利用工作间隙打造一款功放和耳放,选型,设计过程.预计需要两个月时间,耐心等待.

不同的人对于音响的理解主观性较强,所以对于我的看法,批驳的时候稍微留点尺寸哦.

由于双极型晶体管的PN结正温度特性,使的双极功率晶体管的热稳定性欠佳,尤其不适合做无负反馈或局部负反馈功放,在甲类功放里应用更是提心掉胆,而MOSFET的负温度特性尤其适合做无负反馈或局部负反馈功放的输出极,这是我N年前对MOSFET的第一个好感.

据说应用MOSFET会使功放产生偶次偕波失真,而偶次偕波失真会使音乐变得更加悦耳动听!这是N年前我对MOSFET的第二个好感.

jj3055 · 发表于 2008-3-13 14:31:59

MOSFET的选用:

常见的功率MOSFET为VMOS管,VMOS管主要是作为开关器件开发的,强调大电流和低饱和电阻,作为开关器件,为防止灵敏度过高发生误动作,它的Vgs被设定的较高，多为2Ｖ以上，跨导也很高．高Vgs需要高偏压，高Vgs和高跨导往往又很难兼顾线性．或许有很多人听说过ＭＯＳＦＥＴ的用于音响的大名，产用ＩＲＦ之类开关ＭＯＳ打造功放，开声后找不到传说中具有胆味的温暖音色，大骂上当受骗！！！

日立的ＬＤＭＯＳ管最初是为ＦＭ发射机的固体化提出的，主要开发目的是线性应用，因此，它的设计更多的是考虑放大的线性问题，（或许线性不好在功率放大的时候会产生教多的偕波吧）．它的Vgs较低，通常在１Ｖ以下．但是它的电流较小，一般都在１０Ａ以下．我以前也质疑过一些电路，现在的场效应管电流几十安的到处都可以拣，为什么偏偏要用电流只有７Ａ和８Ａ的日立ＬＤＭＯＳ场效应管，莫不是作者怀旧心理在做怪？？？呵呵，现在明白了．ＭＯＳ功放的功率输出管，ＬＤＭＯＳ不二之选．

ＶＭＯＳ和ＬＤＭＯＳ的构造区别：

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日立的Ｋ２１４和Ｊ７７，Ｋ１０５６和Ｊ１６０正在邮购途中．．．．．

把FM功率放大的管子用来做功放,那个速度!!!那个快!!!想想心理的骚劲又上来了.

binglin · 发表于 2008-3-13 14:34:56

日立的Ｋ２１４和Ｊ７７，Ｋ１０５６和Ｊ１６０

这些管子不好买到原装正品货啊.

jj3055 · 发表于 2008-3-13 14:40:46

沙里淘金,到处邮购,总会掏到正品的!我不买新货,十有八九是假的.现在手头有两个自认为是正品的拆机货K214和J79,争取夜里将它的特性曲线测出来贴上.

apcfy · 发表于 2008-3-13 14:42:59

支持下!

binglin · 发表于 2008-3-13 14:43:17

我不到处淘了,淘怕了,计划今年内去次香港或澳门玩几天,在那边淘一些回来.

mowin · 发表于 2008-3-13 14:43:33

手机发贴支持原创!另请问楼主耳
放是否为六百欧阻抗的耳机设计?

jj3055 · 发表于 2008-3-13 14:49:48

晶体管功放不象电子管功放,对阻抗要求不高,有统吃的味道.到时工作电压选高点,驱动600欧应该没问题

zhangna_901887 · 发表于 2008-3-13 17:40:08

主要是体内二极体作怪。

jj3055 · 发表于 2008-3-13 21:37:14

VMOS和LDMOS的Id/Vgs特性曲线测出,如下图,两种MOS管的线性差异是"巨大"的.(测试时Vsd为１２Ｖ）．

谁更适合做功放功率管是显而易见的，接下去就是找ＬＤＭＯＳ，暂时放弃购买新品的打算，集中精力找正宗的拆机货．已经到广东立星邮购Ｋ２１４／Ｊ７７和Ｋ１０５６／Ｊ１６０．老天保佑，运气好点！

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my2jia · 发表于 2008-3-13 21:52:42

图画得好！！

D138138 · 发表于 2008-3-13 21:57:54

请问楼主姓杨吗，看着很面熟。

jj3055 · 发表于 2008-3-13 22:22:03

我姓姜,
10楼不会在挖苦我吧,这种图有7年没画了,曲线的弧度掌握不好(仔细看看),要是在大学里,这个图让我的老师看见是会有意见的!

gxlujd · 发表于 2008-3-13 23:28:08

期待楼主的大作，呵呵。我的播放器电源部分也是用MOS管，不过找不到K214，只能用IRF540，感觉比双极型晶体管的要够力，动态要好，只是声线比较粗，可能是线性不好的问题。

jj3055 · 发表于 2008-3-13 23:34:44

我邮购的20只在路上了,给个地址送你几片吧

gxlujd · 发表于 2008-3-13 23:44:20

十分感谢！我再跟深圳那边联系一下，看有没有货，没有的话再请你施舍几个给我了，呵呵。

jj3055 · 发表于 2008-3-17 20:08:01

今天收到了第一个包裹,拆机的品相让我很不满意,叫他发K214/J77.他却发了J79,Ｋ１０５６／Ｊ１６０中有两个K1056的管脚一碰就断了,郁闷,TNND.交学费了,只好找另外的商家,不过那些K214不知彩虹兄是否看得上

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binglin · 发表于 2008-3-17 20:28:18

呵呵,记起来了,很久很久以前有一位同事出国后,因不适应那边生活,又跑了回来,一直经营一家专卖拆机电子元件的商店.

没DIY音响好久了,差点忘记他了,见到楼上一大堆零件才突然想起他来,周未找个时间去他那里淘淘宝.

armok · 发表于 2008-3-17 20:45:45

我两年前试买过一次拆机件，收到后。。。。。

很多IC连管脚都没有　。。。。　没有几片卖相好的。

gxlujd · 发表于 2008-3-17 20:55:30

谢谢jj3055 ，我买到正品的K214了，激光字的，有点旧但没焊过，2块一个。感觉表现介于双极型三极管和IRF540 MOS之间略偏向双极型，比较柔美，适合人声弦乐。

jj3055 · 发表于 2008-3-17 21:23:55

哪里买的呀,我也去弄.

今天试验了单管变压器输出,挺有意思的

炳哥哥帮我留意场效应管哦

rober · 发表于 2008-3-18 00:06:12

楼主，你的K214不是正品，参数不好，好的应该是激光刻字的，你这些是工业控制用的，不是用来作音响的，如果你真的用来作，到时会有好多麻烦的，特别是它很难配对，以前我也试过用过这种管子，结果中点电位老是调不到零，后来只好托人买了激光刻字的，才把问题解决了。据我身边的朋友介绍，汕头原音的不错。

jj3055 · 发表于 2008-3-18 07:27:14

谢谢啦,我也相中了汕头原音的,就是不知道它的配对与否,不过我还打算去买精诚的拆机货,据说已经配对好的,多买几家,总会买到好货的.

还有,老的K214应该不是激光刻字的吧~~~

binglin · 发表于 2008-3-18 08:02:33

armok 阿莫:
我是去人家店里,在一大堆板子上找,找到后再拆下来.

gxlujd · 发表于 2008-3-18 09:33:14

我的那几片激光刻字的K214十分精美，日立标志很精致，看得出是正品，至于配对问题就麻烦了，至今没见到J77，不过我是用在电源上，根本用不着J77。原音的K214要15块一个，开抢啊～～～～～

gxlujd · 发表于 2008-3-24 00:50:30

楼主的耳放做得怎样了？

jj3055 · 发表于 2008-3-24 06:06:22

明后天我的又一批元件会到，据说帮我配对好的，那时应该可以动手了．

这些天在选型，决定做两种，一种有大环路负反馈，另一种局部负反馈，先做第一种，容易一点．电路参考铁三角ＡＴＨ２００２和ＡＴＨ５０００，电路做一定的改动，由于元件配对困难，增加直流恃服　．

先传一下参考的电路图
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fengpc · 发表于 2008-3-24 09:12:20

这管子在淘街有配对的卖啊，都停产了那么就只能买到拆机的了，不过在店面买的话看到有断脚的可以当场换

gxlujd · 发表于 2008-3-24 09:18:26

K214停产了吗？应该会有替代品吧。

jj3055 · 发表于 2008-3-24 19:31:27

比较郁闷的是,差分用的结型场效应管配对那么难,有50个K30和50个K246,测试二十几个找不出一对.倒是国产3DJ2F十只里找出了一对误差6%的,感觉场效应管的配对比双极晶体管难多了!估计不得不买孪生场效应管或者改用双极晶体管做差分输入了.

arale · 发表于 2008-3-30 01:25:41

太好啦！很久没来OURAVR，原来加了个音响版块!我也很喜欢DIY耳放，K214/J77的大名早已如雷贯耳。前两年在汕头原音邮购了两对。
由于当时的DIY技术还比较低，电路上电后没有声音，管子发热！但查线路没有问题——也许有问题没查出——当时是冬天，干燥，
身上带静电，会不会是我焊接时静电击穿烧坏了？？？比较懊恼，后来不了了之。看到LZ的文章，使我重新点燃希望，想把他做出来。
请问：MOS管是不是那么容易击穿？我没什么设备，怎么测试管子到底坏了没有？还有，管子原来是配对的，后来丢在一块，分不清哪跟哪了，怎么测试？
谢谢！

jj3055 · 发表于 2008-3-30 14:14:57

回楼上,我至今还没碰到过MOSFET被静电击穿到不能用的例子.应该说它的内部保护措施还是不错的.
我的元件都陆续到了,已经用搭棚焊了个简单的运放推MOS的电路,该电路非常简单而且不用调试,我弄好后你可以参考一下.

jj3055 · 发表于 2008-4-4 22:34:29

第一个简单的运放驱动K216/J76的电路测试完成了,唯一的缺憾是输出有5毫伏的超高频噪音,至今无法消除,但对音质没有影响.

方波测试

10K方波 (原文件名:IMG0006.jpg)

20K方波 (原文件名:IMG0007.jpg)

40K方波 (原文件名:IMG0009.jpg)

100K方波 (原文件名:IMG0002.jpg)

arale · 发表于 2008-4-9 03:15:29

恩，当初我也是OP+推挽的结构。看图应该性能还没达到最好。不过简单版的测试，也算不错了。期待26楼的那个图开工...不过2SK2955不好找吧？^_^

jj3055 · 发表于 2008-4-9 06:51:04

K2955/J554是UHC-MOS,S值太高,偏置稳定性不太好弄,但是电流大,也是音频功率推动的好料子,但管子也确实不好找,这里用K1056/J160代替.
现决定用3DJ2F做差分输入,F档电流较小,导致参考ATH2002各级电流很难设置大,现正改进中,从没弄过耳放,这次才发现比做功放难多了,主要是噪音实在太难处理了.那个OP推动的简单版就弄的头痛死了,不用说这个分立的了

arale · 发表于 2008-4-12 02:54:32

我现在正头痛一个噪声问题呢，变压器分离时听不到任何噪声。但是一装进机箱，就出现交流哼声，因为PCB地线是接到机箱的，测试发现噪声确实是由于机箱底板感应出电流影响了地电位产生的。无论如何屏蔽，绝缘都没办法消除。。。。目前只有两个办法可以解决：一是电源独立放置，二是机箱连到地上，但好多地方的电源插座都没地线，这个方法行不通，而电源独立放置也不是我想要的结果。。。真是伤透脑筋了。不知道你有什么高招？

jj3055 · 发表于 2008-4-12 09:00:15

这个感应躁声我没遇到过,是不是另有它因?按理说底板的感应电只要选择合适的接地点就可以消除的,我在制作过程中发现因为接地问题的噪音并没见过!!!就连胆机前极我乱接地都没见这种情况(下周我发一个胆SRPP电路让你看看,里面接地够乱了,但噪音就是很小啊,但低频自激就多半是接地引起的.

你再试试,将电路板用绝缘纸包住,电路板地跟机箱不连接,看有没有噪音?如果有,那就不是机箱底板感应电的问题了.估计可能是你的输入阻抗教大,而信号线又过长,信号线感应噪音!!!

还有,这个噪音的频率是多少?

arale · 发表于 2008-4-12 17:44:10

是交流哼声。不是输入阻抗大信号线长或者PCB布线之类的问题。因为短接输入端也不能消除。只要将变压器移出机箱，就一片安静，什么都没有。查了一些电磁兼容的书和资料，感觉应该是形成地环路电流了，跟图上的情况差不多。

地环路电流 (原文件名:te080541_1.jpg)

gxlujd · 发表于 2008-4-12 18:38:05

我最近也在为模拟电路的地线环路问题搞得焦头烂额，运放老是有杂音，看来教科书的陈年经验还是要遵守。

jj3055 · 发表于 2008-4-13 16:29:51

【38楼】 arale

请出示电路图和实物照片

huys02 · 发表于 2008-4-13 19:58:21

耳机功放，先留个记号

arale · 发表于 2008-4-13 23:28:50

可惜，没有DC，电路图的话，截个图将就着看看吧

(原文件名:11111111111111.jpg)

(原文件名:22222222222.jpg)

arale · 发表于 2008-4-13 23:39:39

可以看到大概的地线和电源布线而已，因为元件标号设置隐藏了没显示。原理图只显示一个通道，用OPA2132驱动一个缓冲器，大环加小环反馈，放大倍数约为11倍。电源用317/337的双电源，10VA的R型变压器，每通道2X4700uF电容滤波，单点接地，每个芯片都加旁路，依然无法消除交流声。。。。。。

shalixi · 发表于 2008-4-13 23:47:19

从来没有玩过

jj3055 · 发表于 2008-4-14 20:40:22

11倍放大,弄这么烦干吗?一极就够了,这样的大环反馈对音质是有害无利的吧!?

问题出在哪,让我再想想......

jj3055 · 发表于 2008-4-24 00:46:23

简单版耳放的信号部分完工了,用耳朵听查,一切正常,达到设计要求.明天再用仪器测量一下!

(原文件名:P4240054_1.jpg)

(原文件名:P4240065_1.jpg)

gxlujd · 发表于 2008-4-25 00:12:56

恭喜楼主啊，又有新宝贝玩了！

arale · 发表于 2008-4-25 14:51:47

恭喜！这种绿色的PCB基板很难找到啊
前置用5534？
我那个的噪声问题解决了，囧

love12345 · 发表于 2008-5-5 14:21:59

楼主真有心啊. 做的东西PL.

jj3055 · 发表于 2008-5-5 21:15:20

简单版的终于完工了，电路图：

点击此处下载 ourdev_266222.rar(文件大小:35K) (原文件名:简单版耳放.rar)

信号放大部分

(原文件名:1.jpg)

电源部分

(原文件名:2.jpg)

延时继电控制板

(原文件名:3.jpg)

整机

(原文件名:P5060291_1.jpg)

(原文件名:P5060292_1.jpg)

(原文件名:P5060295_1.jpg)

arale · 发表于 2008-5-7 22:14:53

用料很舍得啊。
运放貌似是TI的5534，会不会成为瓶颈啊

jj3055 · 发表于 2008-5-7 22:31:11

运放可以换的,AD847,LT1028,OPA627明天会到了.

chengyabcd · 发表于 2008-5-21 14:41:15

5534一定要用PHILIPS的，其它厂家的产品音质赶不上PHILIPS的好

jj3055 · 发表于 2008-5-21 17:43:50

很难说,我这里有大S的,PHILIPS的,德州仪器的,用在这里感觉还是德州仪器的最好,测试一下电源电流,大S的是3.5mA,PHILIPS的是3.8mA,德州仪器的是5.5mA.不过我的德州仪器印字的很古老的货色，不是现在市面上激光刻字的那种．

试用了AD847,LT1028,OPA627，NE5534,用于推音响感觉ＡＤ８４７相比于其它三个有质的差别，详细的评测等我买了耳机后再发言．

lfkkk126 · 发表于 2008-5-21 18:14:05

哇，楼主做东西太漂亮了，羡慕。感觉再加个外壳都可以当产品卖了

kdtcf · 发表于 2008-6-9 12:22:28

一流的工艺啊，楼主是专业的吧

gxlujd · 发表于 2008-7-26 01:06:17

jj3055的耳放玩得怎样了？可以试试用我的高速并联稳压电源给你的耳放供电，音质应该会有很大改善哦：）

jj3055 · 发表于 2008-7-26 22:25:55

玩音响太花精力了,最近忙死了,暂时先把这玩意儿放一放,呵呵.最近很少上网,今天看到你的电源推出了,也顶一个!

jj3055 · 发表于 2008-7-26 22:33:58

我测试过我的简单317/337稳压电路,示波器观察该电源的反映速度确实有问题,大功率输出时响应速度跟不上,小功率还可以,可以忽略!到时试试你的电源看.

ch2003_23 · 发表于 2008-7-27 01:04:58

学习了

jj3055 · 发表于 2008-11-19 11:23:31

最近比较空了，重新堕落一下，开始制作一款全分立元件的MOSFET耳放

tangfree · 发表于 2008-11-19 12:41:49

不是一般的强啊。这么些个花花绿绿的电容哪里买的呀，我在电子市场怎么就没见过呢。市场里都是些大路货。

jj3055 · 发表于 2008-11-19 13:16:10

网上搜啊，或者到音响元件专卖店去弄

Isad · 发表于 2008-11-19 14:40:36

这管子在淘街有配对的卖啊，都停产了那么就只能买到拆机的了，不过在店面买的话看到有断脚的可以当场换 

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有一次，我问JS，音响对管怎么配对的。JS说，AA配BB，XX配YY。。。就差没说GG配MM了。都不好意思再问他放大率，曲线之类了，怕他晕倒。自己焊过一个晶体管的耳放，是到新淘街一个专门做拆机元件的JS那里，随身带了个带测三极管放大率的万用表，一次买N个，然后回来慢慢配。解放中几个专业一点的音响店里的配对管，以前问他们，说是用晶体管测试仪来配的，如果实话还勉强靠谱。真要较起真来，起码要在工作点上稳定以后才能测。真正的配对管卖得贵是有道理的。100个里面不太可能配出50对。剩下的不知如何处理了。大厂可以大批采购，这样能配出的多些。资金不够的话，剩下的可真是鸡肋。

另，楼主的测试数据可以用EXCEL来做图的。有快又好

本贴被 Isad 编辑过,最后修改时间：2008-11-19,14:42:28.

jj3055 · 发表于 2008-11-19 19:42:35

俺不会啊，呵呵

thoro_avr · 发表于 2008-11-24 13:39:39

好.经典

nano · 发表于 2009-9-4 21:29:50

耳放的图纸中，Pmos画错了。d和s反了。

millwood0 · 发表于 2009-9-5 07:22:09

"VMOS和LDMOS的Id/Vgs特性曲线测出,如下图,两种MOS管的线性差异是"巨大"的.(测试时Vsd为１２Ｖ）． "

that's fairly misleading. most output devices work in emitter follower (for BJT) or source follower (for mosfet), driving an 8ohm speaker. Because of the negative feedback, the non-linearity of the output devices are greatly reduced.

here is an example of IRF540's Id vs. Vgs chart, with no resistor on its source. As expected, the non-linearity is significant.

(原文件名:mosfet follower - without Re.PNG)

now, the same device, driving an 8ohm load (your speaker). as you can see, once the mosfet starts to conduct, its Id vs. Vgs relation is extremely linear, thanks to the negative feedback.

(原文件名:mosfet follower - with Re.PNG)

jingwaner · 发表于 2009-12-11 13:31:29

楼主好厉害，做的东西真精致！

SkyKing_ATbj · 发表于 2009-12-12 11:09:19

自我承认一句，对负反馈的概念还不够理解，还需要看书才是……
我就在想，负反馈是如何自动控制电路的工作状态呢。而且我看有的很简单的负反馈电路，就是用一个电阻+电容的串联，把输出导入到输入，就成了。那么这种负反馈的意思是不是说，将输出的相位错开180°（意思就是反相）然后返回到输入呢？

xjf20072608 · 发表于 2010-3-14 18:54:53

mark

jrcsh · 发表于 2010-7-30 03:31:34

学习

blackhorse21 · 发表于 2011-8-20 12:17:14

MARK~

dxf5200 · 发表于 2011-9-1 17:38:52

mark 学习一下

skyjackyer · 发表于 2011-9-1 18:39:38

好贴，，先回贴了再坐着慢慢学习！！！

weisile · 发表于 2011-9-1 19:42:27

这帖子挖的~~~~

基本上一个帖子暴露很多元老~~~~

lostmj · 发表于 2011-11-13 00:25:56

mark

fshunj · 发表于 2011-11-13 00:44:16

这也太漂亮了吧

xjsevenxy · 发表于 2011-11-18 21:51:47

楼主太强悍了

1109 · 发表于 2011-11-18 23:11:10

仔细拜读了一遍，Mark！

leezee · 发表于 2011-11-20 22:49:03

改天也做一个,呵呵.

HYLG · 发表于 2011-11-20 23:37:26

大师级，艺术品。

wangyi1e · 发表于 2011-12-16 15:49:41

先标注一下，回家好好看！

fys00023 · 发表于 2012-1-7 21:01:49

学习一下

xiaobenyi · 发表于 2012-5-21 13:12:19

佩服楼主的认真,不过关于VDMOS和LDMOS的选择,搞这么麻烦其实是多余的
VDMOS本来就是为开关MOS而生,并不针对线性应用,如果你做Class-D,相信你的选择就会反过来

风晨争霸 · 发表于 2012-7-19 19:56:34

强悍，记号！

仇先天 · 发表于 2012-7-21 16:34:41

去年买了50对的irf3205和irf5305，全都是翻新的，表面明显被打磨过，今年参加飞思卡尔，在红树伟业买的lm2940也貌似都是假的，引脚根部有接的痕迹，很容易断，3块钱一片，坑爹呢

samcoco · 发表于 2012-7-23 21:16:24

这个一定要mark一下向前辈学习模拟电路当时在学校就没学好..惭愧啊

NSXUWEIBIN · 发表于 2012-8-28 08:20:30

LZ。。PN结具有的是负温度系数吧，估计老人家打字打快了。。。

gmail@gmail.com · 发表于 2012-8-31 10:49:27

模拟电路的地线环路问题搞得焦头烂额

dz280339441 · 发表于 2012-9-1 13:03:51

不错，有时间再去做

liangjiatian · 发表于 2013-5-3 14:43:43

很老帖子了有时候还是需要挖出来研究一下！！

xyq4513 · 发表于 2013-5-3 16:37:32

mark

angler12 · 发表于 2013-5-3 19:30:56

jj3055 发表于 2008-3-13 21:37
VMOS和LDMOS的Id/Vgs特性曲线测出,如下图,两种MOS管的线性差异是"巨大"的.(测试时Vsd为１２Ｖ）．

谁更适 ...

这图整的很专业！

打造MOSFET耳放和功放

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