分享

晶体管配对的准确度

 cylye 2018-06-24
                                       每次看到号称大电流的后级扩大机,并联十几、二十对功率晶体,都会暗暗吃惊:这些功率晶体都有配对吗?因为有无配对是一回事,配得是否「精确」又是一回事。 

不论是美国还是日制晶体,先天上就有个缺点:NPN与PNP的hFE值大不相同,特别是功率晶体。若功率晶体只用一对,并不需要挑选配对,因为推挽动作会让它们彼此平衡。但若是采用多对并联,那NPN应先与NPN配对,PNP应先与PNP配对,然后NPN再与PNP配对。 

因为依照上述所言去配对,则不论你并接多少对,它看起来就像只有一对。这种全配对有可能吗?很难,很难,真的很难。试想若是十对并联,岂不是20只晶体hFE都要完全相同?这不是普通的难,几乎是天方夜谭的难。 

小讯号晶体的hFE值比功率晶体高出许多,所以数字上的误差可以容许比较大。举例说明,若两只小晶体的hFE经实测分别是180及190,相差是10,但误差率是5.5%。若两只功率晶体,hFE分别是50及60,虽然数字上相差也是10,但其误差率却是20%!  

这里有三个重点提供给各网友做参考:一是NPN与PNP最好也能配对─虽然极度困难;二是功率晶体的配对要比小讯号晶体要求严苛,如此才能降低误差率,提高精确度;三是采用高hFE功率晶体。美国Motorola及日本Sanken的功率晶体曾是两大主流,其它厂牌只能零零散散的被选用,但其hFE偏低。后来Toshiba推出高hFE功率晶体,美国Motorola干脆直接向 Toshiba购买;时至2005年,Toshiba功率晶体反而成了主流。 

要如何配对?可使用曲线描绘器,也可以用电流表+电压表。方法不困难,可是你手上要有很大的量才有可能做精确配对。故进口机一下子就采用十几对并接,其误差绝对不会低于10%!因为功率晶体配对误差高,采多对并接容易不稳定,于是又将射极电阻之阻值提高,甚至用到0.47Ω以上。 

在特性规格上,美国及日本制造的功率晶体,有一个明显的不同,即漏电流Icbo,美制品比日制品高很多,以三用电表量,Motorola某些编号功率晶体颗颗都有轻微的漏电流,特别是2N3440/5415这对TO-5包装的小铁壳,绝对是Motorola晶体中的「漏电王」!你不相信?用指针式电表的电阻最高档(x10K)量C-E脚就知道了。 


恒流二极管CRD及小讯号FET在挑选配对时,你会遇上「小数点后一位还是后两位」的问题。若是小数点后一位,如4.8mA及4.9mA,准备两、三百枚就够了。若是要求到小数点后两位,例如4.83mA及4.84mA,那至少要准备个上千枚才有可能。FET挑选,不但要求Idss准确,Vgs也要准确,保证一千只也挑不出几对! 

目前音响用电子组件,误差最低的就是电阻,常用品是1%(+/-),也能买到0.5%以下的等级,完全不须花时间做挑选。但电容呢?小塑料电容有低至5%,大容量滤波用电容则不低于20%。所以电容是否要配对,也让人伤脑筋。若是采用电子分音系统,那分频用的RC组件,特别是电容,最好挑选过! 

真空管,像300B、EL34、6550,都有人卖配对管,有的两管一对,有的四管一套。但像6922、5751这种双三级管有可能配对吗?它内部两组常有7%的误差!完全没办法解决,也让人伤脑筋。


------------------------------------------------------------------------------------


最近很多人问我,配对需要吗?我费尽口水,此终很多人宁愿相信世界上有功放管配对的一回事,也看到当年的我,后来就一直工作于多年电子音响行业和看到朋友不断给客户修理几千到十几万的功放,才发觉以前的认识是错误的了。
从基本开始,三极管的是什么结构,很多人忘记了,NPN和PNP。就像三文治一样,NPN就是两块面包夹火腿,PNP就是两块火腿夹面包,口感一样吗?异极配对根本毫无意义也是没有能够做到的事情,如果能够在某一参数要求能够配到误差3%以内的异极管,我可以绝对肯定测试另外一个参数要求时又不能配对了或者直接说其中一只管是不合格品,离手册参数太远了,因为这是物理材料已经决定了其特性,很多玩几十年的音响的老烧由于基础理论的缺失或者忘记,把自己一直认为的严格配对错误观点搞到代代相传,让很多玩DIY的刚开始就走入误区,再加上商家的误传,变成了真理,也看到基础电子材料普及的重要性。
再说我们实际DIY时怎样选择呢?如果是功放管只是一个声道一对的话,直接随手抓。并联时最好选择同批次的N和P安装,同极会误差小很多,实际这么多年来,同极性的误差还是不错的,我做一般的功放管都是200ma左右,同极性都是在180-220ma之间,已经非常不错了。如果真的愿意配对,并且手上有足够的资源,我也只能建议你同极配对。如果你手上有生产线,那就不需要DIY了。
还有现在都是贴片化生产,很多小管都是贴片,在DIY中,除谈到最多的功率管配对外还有输入差分管配对,如果是直插还可以说说配对,如果是贴片的三极管,厂家会给你把差分管配对?还不是随手抓,如果是剑走偏锋的大厂,那就宁愿找孪生贴片管,但也不会给你左右声道配对的。
以上只是晶体管,如果是胆管?胆管是机械结构+焊接+抽气+吹玻璃结构,换做是你做胆机厂老板,你会配对吗?破产就有份。
关键词,就是-没条件的同批次,有资源的同批次同极性

说的很实在,确实厂机基本是没有配对的。这个有点头大了,很多老烧都说配对后各方面好

NPN和NPN配对,PNP和PNP配对,NPN与PNP之间无法配对。
业余用图示仪测量就可以了,图示仪算业余设备。芯片厂不用图示仪。

再说我们实际DIY时怎样选择呢?如果是功放管只是一个声道一对的话,直接随手抓。并联时最好选择同批次的N和P安装,同极会误差小很多,实际这么多年来,同极性的误差还是不错的,我做一般的功放管都是200ma左右,同极性都是在180-220ma之间,已经非常不错了。如果真的愿意配对,并且手上有足够的资源,我也只能建议你同极配对。如果你手上有生产线,那就不需要DIY了。

实际上我在维修时也是这样的!
自从 差分射极有电阻以后 ,配对已经不重要了。 只需关注差分管噪声。

在先歌做过,大部份差分对管也不配对,更不要说功放管了。
当然也有一部分差分对管配对,而且挺严格的配对,比如有一个岗位测试场效应管的IDss,相近的放一起。说实话,离散性还是挺大的,分成50多份

推挽并联输出,同极性需要配对,否则,两管静态电流有差异。除非大功率均流电阻(水泥陶瓷)阻值很大,比如超过 1 欧。
场效应管差分也需要配对(因为VGS差别较大),如果差分电路有射极电阻,对配对的要求会降低些。
三极管差分如果有射极电阻,基本不需要配对。三极管差分如果没有射极电阻,建议还是配对。
异极性配对,根本不需要,也不可能做到,电子和空穴迁移率相差2倍以上,导致同样工艺和结构尺寸的异极性管子,放大倍数或跨导也相差2倍以上,怎么可能做到异极性配对?
异极性配对,究竟是出于什么目的?

我一般先配Vbe ,Vbe相近的管中再跳Hfe接近的,
同批次晶体管,我也测试过,Vbe相等的,Hfe也相等。

差分输入的这里的管是要配对的.以前在功放厂做功放.很多不良检讨时发现.有很多机修不好.什么元件都是好的.就是输出偏压.对于这个问题就来了----------楼上注意----------------是因为差分输入三极管没有配对(三级管的放大倍数相差太大导致输出偏压.也就是没有配对)配对后这个无缘无故偏压的问题解决了.所以实践证明好的功放是一定要配对的.
厂机10几20对大管都不用配对

三极管双差分那些电路配不配对出来的中点电压也不会有多高,但是用场管输入的差分电路要不配对出来的中点电压随时有可能0.1伏以上,场管并管输出管不配对电流更是相差的离谱。所以不能否定配对的重要性

三级管需要配对的方案,对于研发人员来说就是设计失败。如果RD解决不了只能说这种电路不成熟,工厂不会冒险采用这种电路。对于业余DIY技术专业和画板专业无法和工厂比,材料和工厂比离散性比较大,所以才会有业余DIY三极管配对这种说法。对于场管功放,进过几个大厂,几乎没有找到用场管来做分立功放的案例。

理论上严格配对可以取消差分管射极电阻,这样差分管输入的CMRR(共模抑制比)就能提高,相应的,配对好了Hfe1=Hfe2的话,左右放大的一致性好,同样的温度系数下温飘也比较小。
这些都是可以在教科书上找到的理论依据,厂机不配对,是因为成本控制,并且不配对也能工作。

这配对一下说的是差分配对,一下有说的是末级功率管配对,容易混淆概念。差分是电压放大级,配对时必须的。末级功率管上下配对就不必了,只要保证末级功率管有足够的放大倍数就行了,因为末级是射随器,不涉及电压幅值。

差分小管和推动管,用数字表测下hfe配对就行了,别说数字表电流不足什么的,亲自测试过数字表测hfe不配对,则10mA以上电流配对时一样不配对,反之则反。大管还需在100mA以上进行配对测试。功放电路该配对的电路不配对使用管子,声音出来与配对了是二样,再就是不配对的电路稳定性很差,这个已实践证明,无须争论。
   配对影响工厂生产效率,DIY精确配对有利于改善音质,这是定论不用多说。
配对不只配hfe,比如功放管并联时,hfe差20%问题不大,但Vbe配对不能马虎。         
交越失真是晶体管快速导通和关断产生失真,负反馈又无法修复。
再怎么高档的名机,管子也不可能精密配对,但绝不是差别天远地远。对于精密配对,呵呵两声,心中有数便可,却没必要反对。
不知道大家有用仿真软件实验过没有,我仿真过拜事通,输入级差分只同极配对,但是上下臂N P管用不同放大倍数的管子,甚至用非对管,除了输入级,其他级也是这样,最后出失真基本没什么变化。

挑选对管?
挑选对管的印象是最早出现在广东的电子广告之中,对管在特定场合是难以替代的,要不也就没有必要有专门的集成封装的对管出现了,但在一般爱好者的实际应用中远远没有那么重要,以音响的差分输入为例,其发射极公用竟流电阻或恒流源,电流此消彼长,即使两管β值相差10倍以上,其输出也是对称的,唯一需要考虑的是两管发射结的伏安特性尽量对称,这才是挑选标准,完全不必要去做其他配对。
ocl、otl推动管、功率管配对就更值得商榷了,早期有的电路要求某一个管子放大倍数大一点,但很少有只靠管子对称来保证失真的,说实话也根本不可能靠对称的管子提高性能,都是靠局部或大回环负反馈来保证的,用不用配对只是心理感受有差异罢了
至于变压器推挽输出电路,β值和Ube特性也远没有想象的严重,β值相差10%就已经相当好了,至于Ube则不需考虑,一是同种材质的管子实际相差不多,二是只要总电流调好,即使只有单管导通,另一管完全截至,也不影响交越失真指标,此时虽然一管截至,但另一管电流大了一倍,将完全担负信号的过零部分,直至另一管接替,此时的“交越”并不是在信号的零点,而是偏向正或负的一个差值,是自动修正的,只要总电流调好,这些心是不用费的


-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

功放机功率管配对选择技巧

  (2014-04-02 09:03:42)
标签: 

it

 
分类: 收音机_无线电_电子_HiFi_CD

请先看下面的图纸,该图是一输出简图,Q1,Q2 为推动级,工作在甲类Q3,Q4,Q5,Q6,为两对管并联推
挽输出,工作在甲乙类状态C1:提供一条交流通路,对交流来说短路,Q1,Q2 的基极可以看成交流等电位,为什
么要这样做,关系到下面R1。

功放机功率管配对选择技巧

R1:由于Q1,Q2基极等电位,所以Q1,Q2射级,也就是R1两端为同相位,同幅度的交流信号,R1只有直流功耗,而没有交流损耗,交流信号将完全被传到后级。如果把R1一分为二,中间接输出或地,就破坏了这种平衡,不但有直流功耗,而且有交流损耗,同时Q1,Q2的工作状态也变为甲乙类。


R2-5,这里要先谈一下功率管的配对,DIY 音响,特别是功放离不开配对。因为谁都知道,是否配对甚至精度会对整体效果有一定影响,甚至是对稳定性有很大的影响。但是,怎样配对才算好呢?或者说怎样才算配对呢?
或者不少人会认为NPN 和PNP 管的放大倍数一样就是配对,配对也就是配这个参数!殊不知,这个是一个错误的概念,或者说是不全面的!


请听我慢慢说来:首先,大功率管的HFE 值(放大倍数)不是一个恒定的值,它会随IC 和VCE变化,就是说,不同电流和不同的供电电压下,功率管的HFE 值都不同,HFE-IC 是一条馒头型的曲线。一般在1-5A 时的hFE 最大,在这个电流范围以外的是逐渐下降。这个可以在官方的技术参数PDF 文档中看到,同时实际测试时也可以证明这一点。另外,NPN 和PNP管的这个曲线是不对称的,PNP 管在小电流时HFE 值下降不多,NPN 管就比较明显!


这样一来,NPN 和PNP 管的HFE 值就根本不可能一致了,或者说,只可能在某个条件下一样,但是其他值时就可能相差很大了,所以,大功率管异极性间根本做不到HFE 配对的!我们根本没有必要为大功率管的HFE 配对操心!那样,究竟要配什么参数呢?


对于现在大多数功放,都是并联功率管来实现大电流输出的,这样,并联的管子的一致性才是关键!也就是说,同极性管子必须参数很接近才能并联,否则小则电流不一样,严重时会造成烧管(因为某个管子的电流特别大)。


一般功率管的射极都有一个无感电阻,如果功率管电流一样,则无感电阻2端的压降是一样的,也就是说要求各个功率管的Ube 一样,而不是HFE 一样。所以,配对的最重要参数是Ube,只有Ube-IC 曲线一致的管子才能够并联使用,而HFE 根本不会有影响!


同极性间要求Ube-IC 曲线配对,而异极性间,由于NPN-PNP 管子,直流下等效串联,不需做任何配对都可以保持电流一样,但是如果Ube 相差较大就会对中点有很小的影响,但不明显,最好是异极性间也做Ube 的配对。
至于HFE,同极性间当然要配对啦,这个不多说!


总结起来,大功率管配对,最重要的是同极性间管子的Ube 值配对,同时需要做同极性HFE配对,当然可以做异极性间VBE 配对就更好,但这个不需强求,毕竟这个影响很小。


同极性并管要求Ube 相同,否则容易烧管,串这个电阻后(Ib3 为Q3 基流Ue1 为Q1 的射级电位)Ib3=(Ue1-Ube3)/R2.Ib4=(Ue1-Ube4).R3,而不同和管子的Ube 相差一般在0.05V,只要R够大,可以认为Ib3=Ib4,,通过控制基流达到目的,当然取200 也太保险了。

 


 

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多