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用胆管6P9PB阴极推挽输出做功放

[日期:2018-02-11] 来源:  作者:广西 李单 [字体: ]

 

  为了自制一台用于卧室的高音质胆功放.对功率级采用什么形式输出考虑再三。通常胆功放末级多采用屏级输出,失真也主要来至功率级,由于电子管的高阻抗特性,对输出变压器技术指标要求很高。成品hifi级的输出变压器价格不菲,自制的话绕组要分段多层包夹,如是推挽两臂阻抗还要一致,做好很不容易,我曾自绕过推挽输出变压器,深感艰辛。这次我尝试采用阴极功率输出形式,极小的输出阻抗对输出变压器技术要求大幅降低,带来功率级失真减小频率展宽阻尼改善等许多好处。但是阴极输出百分百的负反馈却造成需要很高的信号推动电压来满足功率输出要求,失真还要够低,这是非常困难的,这也是许多人并不看好它的根本原因。那么到底需要多高的推动电压呢?这与功率大小有关。以单端甲类功放来看,如在安静卧室听音乐配90dB音箱有1W功率输出已够响,再加上二倍功率储备量,每声道有3W功率足够。
  
  如果输出变压器接80%传输效率来计算,3÷0.8=3.75 (W),输出变压器初级阻抗假设为2.5k,(通常阴极输出阻抗仅为屏极输出阻抗的1/4到1/5)根据公式U=&raDIC;(R×W)=&radIC;(2500x3.75)≈97 (V),也就是要达到满功率阴极必需输出97V有效值信号电压,97V全负反馈使推动电压需更高,近似为输出电压与栅极阴极间激励电压之和。不同型号功率管激励电压不同,随信号强弱而变,像2A3管在3W功率输出时激励电压约30V左右,可见推动电压通常都在有效值一百多伏,甚至更高,这对于普通电压放大管阻容耦合放大是极难达到的,失真也会很大。使采用单端甲类阴极功率输出没多大意义。(推动变压器其技术要求比输出变压器还要高的多,这里不予考虑)那么采用推挽的方式又如何呢?让二管合力共同完成。输出变压器初级阻抗为2.5Kx2=SK,由公式U=√(5000x3.75)≈137(V),由于二管各分担一半功率,因此每管阴极只需输出137÷2≈68.5(V)的信号电压就够了。再查手册电子管6P9P栅负压仅3V,跨导很高,是一只极易推动的功率管,比较合适。不过五极管的线性较差,现改成三极管接法,线性度大大改善.但栅负压绝对值也会升到9V。在3W功率输出时,激励电压约在8V左右,那么推动电压为68.5+8=76.5V(有效值),不算很高,再采取一定措施,用普通电压放大管阻容耦合放大实现76.5V,失真又比较低就不那么难了。这就大大缓解了对推动级的压力。按此思路构图并通过电脑用仿真软件模拟仿真,调试通过后再实验制作了这款6P9P阴极推挽输出双声道胆功放。
  
  电路图见下图.前级选用线性很好的大众管6N8P (6SN7),元件值参照沙尔文公司《RC耦合放大器参数表》提供的数据组成放大电路,放大倍数约8倍。第二级仍选用6N8P组成长尾式倒相电路,这是公认的效果很好的成熟电路,放大倍数约4倍。第三级选用特别适合作推动的6N6管,它的屏极耗散功率达4.8W(指一个三级部分),比6N8P差不多大一倍,屏极电流可达30mA,能输出更大幅度信号电压,该级放大倍数约8倍。功率级选用易推动的宽频带高S功率管6p9p,组成阴极输出推挽放大电路,三极管接法,因此栅负压也由-3V变为-9V。由于输出变压器初级线圈是直接串接在阴极,它的直流电阻很小,所产生的负偏压满足不了工作点的要求,如果再串接电阻就会白白损失一部分功率在电阻上,所以改用固定偏压方式,既增加工作电压,又方便推挽的平衡调整,也方便煲机一段时间后重调工作点。推挽输出变压器采用四川广汉凯立电器厂生产的成品件,型号是SKB-10,阻抗5K。输出端加了一个由44个发光二极管组成的电平指示器.这种花俏电路网上有很多介绍,这里不再赘述。从整个放大电路来看,要取的好的效果,除了精心制作精心调试严把元件质量关外,主要还采取了以下措施:
  
  1.提高屏极工作电压。在不超过屏极最大耗散功率前提下,适当提高工作电压,就扩大了工作线性区,有利于降低失真。
  
  推动级在350V供电下,信号输出幅度大为提高。在推动级输出78V(有效值)时,失真约4.5%。
  
  2.增加负电源供电。推动级加上-110V电压,又进一步扩大了工作线性区,又使失真降低到3.4%。长尾式倒相电路阴极接-80V电压.加长了尾巴,使二路输出相位特性更趋平衡。同时提供功率级固定偏压。
  
  3.取消大环路负反馈,增加级内电流负反馈。取消阴极旁路电容,就形成了本V级电流负反馈,放大倍数有降低,但电路稳定性提高。大环路负反馈虽然能有效降低失真.改善阻尼,但牺牲了速度,使瞬态响应不佳,丰富的高次谐波(泛音)不能被快速反应出来或丢失,影响音色。功率级阴极输出阻抗很低,深度负反馈失真已很低,阻尼也大为改善,就为取消大环路负反馈创造了条件。
  
  4.选用T级管。本机三个6N8P和二个6N6管都是T级管,它们的参数一致性比较好,这对于倒相电路和二声道的平衡都是有利的。
  
  5.选用优质音量电位器。普通碳膜电位器中心调谐端容易出现接触不良,带来噪声,为防“病从口人”,信号输入端选用一个分流式23挡双联步进电位器,接触好噪声低,阻值一致性好。
  
  6.采用稳压电源。这是降低交流声的重要保证,也稳定了推动级供电不因电压跌落而影响输出幅度。
  
  本机电源是一个必须狠下功夫的重要一环.电源品质高,声音才有更好表现。电源变压器取200W,容量足。高压300V经晶体二极管桥式整流,CRC滤波后一分为二,一路经复合电子管6F2与D1403晶体管混合组成的稳压电路输出350V用于推动级、倒相级和前级供电。纹波2mV(福禄克12B数字表测)。6F2的五极管部分放大系数高,用于取样放大效果好过三极管,6F2的三极管部分主要起延时作用,约十多秒后调整管导通。高压的另一路经523PA延时,CRC滤波后专供功率级,最后边的那个电容选用20μF的聚丙烯(MKP)薄膜电容,它不仅起滤波作用,同时还与输出信号电压构成交流回路,薄膜电容漏电极小,充放电速度很快,这个电容如选用普通铝电解电容,漏电大,受高温影响电解液易干枯变质,在适应信号快速变化上显然不如薄膜电容。应当注意的是6F2的阴极与灯丝间耐压只有正负90V,为了管子安全,从350V上分压出一路270V电压直接接到6F2灯丝一端,垫高灯丝电位,使6F2的二个阴极与灯丝都处在90V压差以内,所以6F2灯丝绕组应是独立的。供三个6N8P管灯丝绕组中心抽头上也接有约50多伏的正电位,有效抑制由灯丝引起的交流声。6P9P的阴极直流电压很低,但它的交流信号峰值幅度有可能超过灯丝与阴极间100V的耐压,所以在其灯丝一端接一个100K的电阻到地,形成虚高电位,防交流击穿。电源变压器的90V绕组用于作负电源,经桥式整流,电子滤波器滤波后电压也是一分为二进入二个完全相同的滤波分压电路,为左右声道提供-110V、-80V和固定偏压,让信号各走各的路,如只用一个滤波分压电路,易造成左右信号窜扰,影响分离度。电源的地线用直径2毫米粗铜丝作接地母线,左右声道分开、最后一点接地。电源电路采用印刷电路板连接方式,而信号放大采用搭绷方式。
  
  本机的调试最好借助示波器用三角波、正弦波和方波信号观察波形,通过改变阴极电阻精调工作点。长尾式倒相电路因其特点二个屏极电阻阻值是不一样的,可改变右边屏极电阻阻值使二信号幅度一致。推动级很关键,通过改变阴极电阻和适当改变屏极电阻,尽量提高输出信号幅度,当然也要尽量压低失真,这是矛盾的,要折中考虑。功率级是本机调试中的重点难点,如何取得平衡。固定偏压电路中用了4个多圈电位器,用电阻代替喇叭作假负载,静态时先将偏压都调到-9V,再插入功率管,以防电流过载烧管,精调偏压使二功率管阴极输出直流电流一致。再加正弦波信号动态测试,看二阴极输出信号幅度是否一致,如误差过大,说明管子放大倍数误差大不配对,应考虑调换参数相近的管子。如误差较小,可微调倒相级二信号幅度,也可微调二栅漏电阻修正一下。通过反复调试最终使固定偏压一致,推挽二管阴极输出直流电流一致,输出信号幅度一致。阻尼是动态指标,主要是根据不同喇叭要有一个合适的阻尼系数,声音发干发硬是阻尼过大,声音过软拖泥带水是阻尼过小,喇叭和输出变压器是固定件,不好改变,可调整功放到喇叭的连线的长短粗细来影响阻尼.或换用不同品牌材质喇叭线一试。

用胆管6P9PB阴极推挽输出做功放电路

 


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