WenSan-A15解析
發表於 : 週四 1月 01, 2004 9:30 pm現在既然有很多人喜歡簡單的電路，我且來解析一下我的WenSan-A15。
使用雙極性電晶體的WenSan-A15電路如下：
PSpice模擬的頻率響應、相位響應曲線如下：
使用MOSFET的WenSan-A15電路如下：
PSpice模擬的頻率響應、相位響應曲線如下：
電路中的R8、R15是直流回授路徑，R9、R13是交流回授路徑。
R9、R13的分壓就是交流回授訊號。
由R9、R13的分壓比值可知放大器的增益應該是設定在20db才對！
但比較PSpice模擬的頻率響應可看出MOSFET的WenSan-A15增益是達到20db沒錯，
而雙極性電晶體的WenSan-A15卻只在18db左右而已！
這表示MOSFET的WenSan-A15的開環路增益較高，
而雙極性電晶體的WenSan-A15的開環路增益較低。
所以我們就來估算一下這兩個電路各級的增益看看。
估算增益時必須注意回授電路的影響！
因為回授電路轉換為戴維寧等效電路後，
則其戴維寧等效電壓為回授電壓，
而其戴維寧等效電阻則相當於輸入電晶體的射極(源極)電阻，
會影響到輸入級的增益大小。
所以回授電路的阻值會必須越小越好！
但回授電路的阻值變小等於加重輸出端的負載，
所以回授電路從負載電阻這邊看進來的阻值須比負載大個五至十倍才行！
回授電路的戴維寧等效電阻為R8//R15//R9//R13約為4.2Ω，
也就是說上下兩個輸入電晶體各分得8.4Ω的射極(源極)電阻。
而雙極性電晶體的WenSan-A15電路第二級電晶體的輸入阻抗為其射極接面電阻加射極電阻後，
乘上電晶體的HFE值加1。
假設HFE=50，而射極接面電阻很小不計，
第二級電晶體的輸入阻抗約為25.5Ω。
因此雙極性電晶體的WenSan-A15電路第一級的電壓增益約為(25.5//330)/8.4=2.8倍。
而第二級由於上下兩個電晶體共同推8Ω負載，電壓增益約為2*(8//51.7)/0.5=27.7倍。
所以雙極性電晶體的WenSan-A15電路開環路增益約為77.56倍。
但MOSFET的WenSan-A15電路由於MOSFET的輸入阻抗不論源極電阻大小，都趨近於無限大！
所以第一級的電壓增益約為330/8.4=39.2倍。
而第二級電壓增益則同樣約為27.7倍。
所以MOSFET的WenSan-A15電路開環路增益約為1085.84倍。
(FET的電壓增益其實應以其gm值來算，這裡只是粗略估算而已。)
由此可看出MOSFET的WenSan-A15電路開環路增益遠大於雙極性電晶體的WenSan-A15電路！
為什麼會如此？
原因就在MOSFET是「電壓控制元件」，其輸入阻抗非常高。
而雙極性電晶體是「電流控制元件」，其輸入阻抗很低。
注意！這並不代表MOSFET元件的增益一定比雙極性電晶體高，
因為MOSFET的特性是「電壓控制的電流源」，
雙極性電晶體的特性是「電流控制的電流源」，
兩者的特性根本不同，不能直接比較！
須看應用電路的狀況而定。
經由以上的分析可以看出MOSFET的WenSan-A15電路的性能比雙極性電晶體的WenSan-A15電路好多了！
而且因為MOSFET輸入阻抗非常高的特性，
你可以把MOSFET的輸出晶體多對並聯電路還是可以工作，只是頻寬變小了而已。
但雙極性的輸出晶體一並聯，馬上就發生驅動電流的需求加倍的問題！
因此，結論是MOSFET的WenSan-A15電路才是一個「實用的」電路！
而雙極性電晶體的WenSan-A15電路要達到「實用」的地步，
至少第二級輸出電晶體必須改成「達靈頓」型電晶體或改用MOSFET才行！
使用雙極性電晶體的WenSan-A15電路如下：
PSpice模擬的頻率響應、相位響應曲線如下：
使用MOSFET的WenSan-A15電路如下：
PSpice模擬的頻率響應、相位響應曲線如下：
電路中的R8、R15是直流回授路徑，R9、R13是交流回授路徑。
R9、R13的分壓就是交流回授訊號。
由R9、R13的分壓比值可知放大器的增益應該是設定在20db才對！
但比較PSpice模擬的頻率響應可看出MOSFET的WenSan-A15增益是達到20db沒錯，
而雙極性電晶體的WenSan-A15卻只在18db左右而已！
這表示MOSFET的WenSan-A15的開環路增益較高，
而雙極性電晶體的WenSan-A15的開環路增益較低。
所以我們就來估算一下這兩個電路各級的增益看看。
估算增益時必須注意回授電路的影響！
因為回授電路轉換為戴維寧等效電路後，
則其戴維寧等效電壓為回授電壓，
而其戴維寧等效電阻則相當於輸入電晶體的射極(源極)電阻，
會影響到輸入級的增益大小。
所以回授電路的阻值會必須越小越好！
但回授電路的阻值變小等於加重輸出端的負載，
所以回授電路從負載電阻這邊看進來的阻值須比負載大個五至十倍才行！
回授電路的戴維寧等效電阻為R8//R15//R9//R13約為4.2Ω，
也就是說上下兩個輸入電晶體各分得8.4Ω的射極(源極)電阻。
而雙極性電晶體的WenSan-A15電路第二級電晶體的輸入阻抗為其射極接面電阻加射極電阻後，
乘上電晶體的HFE值加1。
假設HFE=50，而射極接面電阻很小不計，
第二級電晶體的輸入阻抗約為25.5Ω。
因此雙極性電晶體的WenSan-A15電路第一級的電壓增益約為(25.5//330)/8.4=2.8倍。
而第二級由於上下兩個電晶體共同推8Ω負載，電壓增益約為2*(8//51.7)/0.5=27.7倍。
所以雙極性電晶體的WenSan-A15電路開環路增益約為77.56倍。
但MOSFET的WenSan-A15電路由於MOSFET的輸入阻抗不論源極電阻大小，都趨近於無限大！
所以第一級的電壓增益約為330/8.4=39.2倍。
而第二級電壓增益則同樣約為27.7倍。
所以MOSFET的WenSan-A15電路開環路增益約為1085.84倍。
(FET的電壓增益其實應以其gm值來算，這裡只是粗略估算而已。)
由此可看出MOSFET的WenSan-A15電路開環路增益遠大於雙極性電晶體的WenSan-A15電路！
為什麼會如此？
原因就在MOSFET是「電壓控制元件」，其輸入阻抗非常高。
而雙極性電晶體是「電流控制元件」，其輸入阻抗很低。
注意！這並不代表MOSFET元件的增益一定比雙極性電晶體高，
因為MOSFET的特性是「電壓控制的電流源」，
雙極性電晶體的特性是「電流控制的電流源」，
兩者的特性根本不同，不能直接比較！
須看應用電路的狀況而定。
經由以上的分析可以看出MOSFET的WenSan-A15電路的性能比雙極性電晶體的WenSan-A15電路好多了！
而且因為MOSFET輸入阻抗非常高的特性，
你可以把MOSFET的輸出晶體多對並聯電路還是可以工作，只是頻寬變小了而已。
但雙極性的輸出晶體一並聯，馬上就發生驅動電流的需求加倍的問題！
因此，結論是MOSFET的WenSan-A15電路才是一個「實用的」電路！
而雙極性電晶體的WenSan-A15電路要達到「實用」的地步，
至少第二級輸出電晶體必須改成「達靈頓」型電晶體或改用MOSFET才行！
？這年頭DIY論壇討論電路架構、原理者稀，重回 "沒有音響技術雜誌" 的日子近了… 