天意 发表于 2006-3-25 20:17

[原创]从晶体管的IC--HFE曲线图谈为什么要多管并联

先说两个灯泡和音箱的事:
1、无源动态扩张器    说是将一个(或几个)白炽灯泡与音箱(或扬声器)并联,就能起作用。
2、音箱保护器    说是将一个(或几个)白炽灯泡与音响(或扬声器)串联,就能起到保护作用。
以上两则都是在一些杂志上看见过的。本人没有实验过,但是从理论上讲,是有道理的:利用灯泡的电阻随电流(温度)变化而变化--电流增大-温度升高-电阻增大,反之,则变小。
大家如果能够理解上面的,下面的就好理解了。
多管并联,常见于专业功放中,一般的解释是因为增大功放的输出电流,以及减小输出电阻。但是,本人认为更重要的原因是减少晶体管的非线性失真。
以大家常用的A/1943/C5200为例来说:
其参数为IC=15A,PC=150W
用一对A1943/C5200组装的功放和用十对/1943/C5200组装的功放做比较,分别输出10A的电流,会有什么差别?肯定后者的效果要好!我想大家都会这样回答。为什么呢?仅仅是因为后者的输出电阻小吗?
我以为,一个重要的的原因,这就是晶体管的IC--HFE特性曲线!
前几天在网上查到了C5200的IC--HFE特性曲线图。从图中可以看出,C5200的确可以输出15A的电流,而且还有放大能力,但是,此时HFE已是急剧减少。事实上,C5200的IC--HFE曲线的平坦部分在IC小于3A的时候,而在IC大于3A之后,HFE急剧下降。IC增大,HFE下降。(想想音箱保护器的例子)。也就是说,当C5200的输出电流大于3A后,功放的动态范围被压缩了。
再说一个例子,MJ11032/33对管,有网友对它的评价是低频凌厉。从此对管的IC-HFE曲线来看,是有道理的。和A1943/C5200比较起来,MJ11032/33的IC-HFE曲线很不平坦。但是不平坦有不平坦的好处。总体上看,MJ11032/33在IC小于10A之前,HFE是随着IC增大而增大的,而在IC大于10A之后着恰恰相反。而且因为是达林顿管的缘故,其HFE随IC的变化相当厉害。在IC从1A到10A的变化过程中,HFE从2K变化到了15K了。和前面的无源动态扩张器相比,这已经是很厉害的有源动态扩张器了(当然这也是一种失真)。
说到这里,我想大家已经明白我的意思了。为什么要多管并联?----尽量让晶体管工作在线性放大区。
所以大家在选择晶体管设计制作功放的时候,不要只看他的极限参数,更应该看看IC—HFE曲线图。
一家之言,还请各位指正。

天涯羽飞 发表于 2006-3-25 22:33

<P>期待更多这种评论各个晶体管不同的文章。</P>
<P>比如MJ15003/4,MJ21193/4 的区别。</P>

小钳子 发表于 2006-3-25 22:23

<P>这次到广州,我碰到了CWW11兄!其中就提到了MJ11032 11033对管!其说32 33要发挥好会很好!其说要进行双重温度补偿!</P>
<P>CWW11兄看见了也上来说说你的详细心得!</P>

laovo 发表于 2006-3-25 22:19

LZ有没有考虑到多管并联的弊病?

hzr917064 发表于 2006-3-25 22:10

言之有理

搂主视角独特,见解新颖,看后受到启发。

xingwb 发表于 2006-3-25 20:59

<P>还没说到点子上</P>
<P>如果功放有大环负反馈,hfe的下降不会造成失真,因为功率输出级是射级跟随器,100%的电压负反馈</P>

西风瘦马 发表于 2006-3-25 20:56

<P>正确是正确</P>
<P>不过应该没人会让5200在10几安下面工作</P>

机器人 发表于 2006-3-25 20:54

[灌水]

当然了~那标称150W的5200。。还不是经常只用到20多W~难道真的到150W??谁见到做A类机器只要一对管的?

magic-jw 发表于 2006-3-25 20:42

<P>容易被忽律的哈</P>

漓江船夫 发表于 2006-3-25 20:32

好文!

locky_z 发表于 2006-3-28 16:00

上一点实际管子的Hfe-Ic测量曲线图
<P>2SC3281,Ic=0-1.8A下,Vce恒定10V</P><P><img src="attachments/dvbbs/2006-3/200632815453255838.jpg" border="0" onload="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onmouseover="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.style.cursor=\'hand\'; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open(\'attachments/dvbbs/2006-3/200632815453255838.jpg\');}" onmousewheel="return imgzoom(this);" alt="" /><br>曲线起伏不大,红色框内是程序问题,但从紫色拟合线可以看出较平滑,Ic=5mA时,Hfe=100,Ic=1.78A时,Hfe=127,比小功率管还好.</P><P>再上国产3DD15,Ic=0-1.8A,Vce=10V,</P><P> <img src="attachments/dvbbs/2006-3/200632815554450226.jpg" border="0" onload="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onmouseover="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.style.cursor=\'hand\'; this.alt=\'Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out\';}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open(\'attachments/dvbbs/2006-3/200632815554450226.jpg\');}" onmousewheel="return imgzoom(this);" alt="" /></P><P>Hfe变化较大,Ic=5mA时,Hfe仅仅7,Ic=1.78A时,Hfe才到78<br></P>

njyd 发表于 2006-3-26 10:53

<P>好文,学习了。</P>

zysblm 发表于 2006-3-26 10:37

仅从大功率管的角度来说楼主说的很有道理!!!但功放设计是个系统工作,<STRONG>晶体管的IC--HFE曲线图是个考虑因素!!!!这就是为什麽用同样的功率管,有的低音好,有的不好的原因!看看那些电流反馈.无大环路反馈功放尽管功率不大还要用好多管并连,就是楼主说的原因</STRONG>

天涯羽飞 发表于 2006-7-13 15:19

<p>这么好的文章怎么没有下文了?</p><p></p>

jlw5202 发表于 2006-7-14 09:50

大功率管并联使用肯定对降低失真有利,但大多数DIY情况下因条件有限,很难配好对.

laozhang 发表于 2006-7-14 09:13

<div class="quote"><b>以下是引用<i>小钳子</i>在2006-3-25 22:23:00的发言:</b><br/><p>这次到广州,我碰到了CWW11兄!其中就提到了MJ11032 11033对管!其说32 33要发挥好会很好!其说要进行双重温度补偿!</p><p>CWW11兄看见了也上来说说你的详细心得!</p></div><p>老大详细说说阿?</p><p>我很感兴趣的,嗬嗬,手头上还有不少33/32,已经因为温度的问题搞掉了不少了</p>

小鬼头 发表于 2006-7-14 08:54

金田明彦对三极管,有"伸长特性"的说法.

庆仔 发表于 2006-7-13 22:55

<p>再看了一遍,</p><p>深深地记住了。。</p>

清水ljk 发表于 2006-7-13 18:51

学习了

hifiaudio 发表于 2006-7-13 16:07

<p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 一个人可以担40KG的货物,给他担15KG,应该够轻松了.然而功放于扬声器阻抗,就像担物者与所走的道路,道路有平有陡,扬声器对不同的频率也会出现不同的阻抗力.如果在陡坡时,两个人扛着走,会不会比较轻松呢?</p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 比喻也许不是那么恰当,抛开负面影响不说,功率管并联推动的确可以减小内阻,大大增加输出阻尼,有效地吸收扬声器的反电动势,推力更足,收放自如.</p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 但是,多管并联对各管的配对要求就相对提高了,这是一个难点.配不好,对微弱的音频信号管与管之间相互抵消,即所谓的多管并联高频稍暗.配好了,高低频都不错,动态凌厉,韧性特好,绝对优于单管推动的.</p><br/>

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