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音響中的場(chǎng)效應(yīng)管和雙極型晶體管

來(lái)源:數(shù)字音視工程網(wǎng)        編輯:windy    2011-10-09 00:00:00     加入收藏    咨詢

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場(chǎng)效應(yīng)管具有輸入阻抗高、噪聲低、功耗低、熱穩(wěn)定性高、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),因此場(chǎng)效應(yīng)管的總體性能上要優(yōu)于晶體管,在許多優(yōu)秀的功率放大器中,場(chǎng)效應(yīng)管得到了較為普遍的采用。而采用晶體管的功率放大器取得靚聲者也同樣屢見(jiàn)不鮮。

  1.功率放大器用場(chǎng)效應(yīng)管或雙極型晶體管(以下簡(jiǎn)稱晶體管)作前級(jí)和后級(jí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理。而采用場(chǎng)效應(yīng)管做的功率放大器,重放的音樂(lè)溫暖潤(rùn)滑,韻昧十足。用晶體管做的放大器也有其優(yōu)點(diǎn),不妨對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管和晶體管作一個(gè)對(duì)比。1.場(chǎng)效應(yīng)管主要有結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(JFET)和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管(IGFET)。絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的襯底(B)與源析(S)連在一起,它的三個(gè)極分別為柵極(G)、漏極(D)和源極(S)。晶體管分NPN和PNP管,它的三個(gè)極分別為基極(b)、集電極(c)、發(fā)射極(e)。場(chǎng)效應(yīng)管的G、D、S極與晶體管的b、c、e極有相似的功能。絕緣柵型效應(yīng)管和結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的區(qū)別在于它們的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)和電流控制原理根本不同,結(jié)型管是利用耗盡區(qū)的寬度變化來(lái)改變導(dǎo)電溝道的寬窄以便控制漏極電流,絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管則是用半導(dǎo)體表面的電場(chǎng)效應(yīng)、電感應(yīng)電荷的多少去改變導(dǎo)電溝道來(lái)控制電流。它們性質(zhì)的差異使結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管往往運(yùn)用在功放輸入級(jí)(前級(jí)),絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管則用在功放末級(jí)(輸出級(jí))。

  2.雙極型晶體管內(nèi)部電流由兩種載流子形成,它是利用電流來(lái)控制。場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制器件,柵極(G)基本上不取電流,而晶體管的基極總要取一定的電流,所以在只允許從信號(hào)源取極小量電流的情況下,應(yīng)該選用場(chǎng)效應(yīng)管。而在允許取一定量電流時(shí),選用晶體管進(jìn)行放大,可以得到比場(chǎng)效應(yīng)管高的電壓放大倍數(shù)。

  3.場(chǎng)效應(yīng)管是利用多子導(dǎo)電(多子:電子為多數(shù)載流子,簡(jiǎn)稱多子),而晶體管是既利用多子,又利用少子(空穴為少數(shù)載流子,簡(jiǎn)稱少子),由于少子的濃度易受溫度,輻射等外界條件的影響,因此在環(huán)境變化比較劇烈的條件下,采用場(chǎng)效應(yīng)管比較合適。

  4.功率放大電路是一種弱電系統(tǒng),具有很高的靈敏度,很容易接受外界和內(nèi)部一些無(wú)規(guī)則信號(hào)的影響,也就是在放大器的輸入端短路時(shí),輸出端仍有一些無(wú)規(guī)則的電壓或電流變化輸出,利用示波器或揚(yáng)聲器就可覺(jué)察到。這就是功率放大器的噪聲或干擾電壓。噪聲所產(chǎn)生的影響常用噪聲系數(shù)Nf表示,單位為分貝(dB),Nf越小越好,Nf=輸入信號(hào)噪聲比/輸出信號(hào)噪聲比,晶體管的噪聲來(lái)源有三種:⑴熱噪聲:由于載流子不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng),通過(guò)半導(dǎo)體管內(nèi)的體電阻時(shí)而產(chǎn)生;⑵散粒噪聲:通常所說(shuō)的三極管中的電流只是一個(gè)平均值,實(shí)際上通過(guò)發(fā)射結(jié)注入基區(qū)的載流子數(shù)目,在各個(gè)瞬時(shí)都不相同,因而引起發(fā)射極電流或集電極電流有一無(wú)規(guī)則的流動(dòng),產(chǎn)生散粒噪聲;⑶顫動(dòng)噪聲:晶體管產(chǎn)生顫動(dòng)噪聲的原因現(xiàn)在還不十分清楚,但被設(shè)想為載流子在晶體表面的產(chǎn)生和復(fù)合所引起,因此與半導(dǎo)體材料本身及工藝水平有關(guān)。而場(chǎng)效應(yīng)管的噪聲只產(chǎn)生于載流子的運(yùn)動(dòng),所以場(chǎng)效應(yīng)管的Nf比晶體管的要小。

  放大器不僅其放大其輸入端的噪聲,而且,放大器本身也存在噪聲,所以其輸出端的信噪比必然小于輸入端信噪比,放大器本身噪聲越大,它的輸出端信噪比就越小于輸入端信噪比,Nf就越大,所以在低噪聲放大器的前級(jí)通常選用場(chǎng)效應(yīng)管,或者低噪聲晶體管。

  5.場(chǎng)效應(yīng)管的漏、源極可以互換、耗盡型絕緣柵管的柵極電壓可正,可負(fù),靈活性比晶體管強(qiáng)。不過(guò)在音響功率放大器中,場(chǎng)效應(yīng)管多以N溝/P溝對(duì)管出現(xiàn),晶體管也以PNP/NPN對(duì)管出現(xiàn)。但場(chǎng)效應(yīng)管在業(yè)余應(yīng)用中較為脆弱,成本也較高。

  從以上場(chǎng)效應(yīng)管和晶體管的對(duì)比中不難發(fā)現(xiàn),場(chǎng)效應(yīng)管具有輸入阻抗高、噪聲低、功耗低、熱穩(wěn)定性高、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),因此場(chǎng)效應(yīng)管的總體性能上要優(yōu)于晶體管,在許多優(yōu)秀的功率放大器中,場(chǎng)效應(yīng)管得到了較為普遍的采用。而采用晶體管的功率放大器取得靚聲者也同樣屢見(jiàn)不鮮。工程師根據(jù)兩種管子的特性,取其各自的優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)出一種組合管,效果嘛,當(dāng)然比它們好。

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