场效应管在音响电路中的应用已经变得非常广泛,特别是在音响数字化时代。尽管场效应管的原理、优势和基本使用知识已经在各种技术书籍和期刊中有详细阐述,但本文着重讨论两个容易被音响爱好者尤其是初学者忽视的关键点,这些点对于合理应用场效应管至关重要。 JFET(结型场效应晶体管)在作为放大器输入级时,由于缺乏良好的配对容差,使得其互补使用成为一个挑战。与双极晶体管相比,JFET的配对误差较大,这主要体现在Vcc和NF(噪声系数)上。例如,东芝公司的孪生场效应管K389/J109的特性数据显示,N沟道与P沟道之间的差异显著。实际测试也表明,即使是所谓的孪生管,不同N沟道之间的差异也会很大,更不用说N沟道与P沟道之间的差异了。这种不匹配会导致电路静态工作点的偏移,影响电路的稳定性和动态指标,比如波形对称性和瞬态响应速度。因此,JFET在互补输入级的应用需要谨慎选择,以减少性能的离散性。 另一方面,MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)在功放电路中的应用,尤其是在输出级,通常比JFET更为合适。MOSFET具有较高的耐压、功耗和跨导,这使得它们在除了输入级以外的其他部分(如推动级和输出级)有较好的表现,即使配对不是非常完美,也可以通过电路设计来弥补。然而,MOSFET在输出级的效率问题不容忽视。MOSFET的损耗通常比双极晶体管高,需要更高的电源电压来补偿,但这并不足以完全解决效率问题。例如,日立的LDMOS管K135/J50,其栅-源损耗电压会随着漏极电流的增大而上升,导致内部损耗增加。相比之下,双极晶体管的Vbe几乎恒定,损耗相对较小。 MOSFET的动态损耗也是影响其效率的一个重要因素。在设计100W功率的音响系统时,MOSFET所需的电源电压明显高于双极管,这意味着在实际工作时,MOSFET的损耗可能会更高,尤其是在低频和高温环境下,其负温度电压-电流特性会导致损耗进一步增加。 总结来说,场效应管在音响电路中的应用需要充分考虑其配对特性和效率问题。JFET在输入级的使用需要特别注意配对精度,而MOSFET虽然在驱动和输出级表现出色,但效率问题需要通过优化电源设计和热管理来解决。对于音响爱好者和设计者来说,理解这些细节对于提升音响系统的性能至关重要。
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