一起來學習電子管基礎知識（最適合初學者）

常見的電子管功放是由 功率放大，電壓放大和電源供給三部分組成。電壓放大和功率放大組成了放大通道，電源供給部分為放大通道工作提供多種量值的電能。
一般而言，電子管功放的工作器件由 有源器件（電子管，晶體管）、電阻、電容、電感、變壓器等主要器件組成，其中電阻，電容，電感，變壓器統稱無源器件。以各有源器件為核心并結合無源器件組成了各單元級，各單元級為基礎組成了整個放大器。功放的設計主要就是根據整機要求，圍繞各單元級的設計和結合。

這里的初學者指有一定的電路理論基礎，最好有一定的實做基礎
且對電子管工作原理有一定了解的
（1）整機及各單元級估算
1，由于功放常根據其輸出功率來分類。因此先根據實際需求確定自己所需要設計功放的輸出功率。對于95db的音箱，一般需要8W輸出功率；90db的音箱需要20W左右輸出功率；84db音箱需要60W左右輸出功率，80db音箱需要120W左右輸出功率。當然實際可以根據個人需求調整。

2，根據功率確定功放輸出級電路程式。
對于10W以下功率的功放，通常可以選擇單管單端輸出級；10－20W可以選擇單管單端功放，也可以選擇推挽形式；而通常20W以上的功放多使用推挽，甚至并聯推挽，如果選擇單管單端或者并聯單端，通常代價過高，也沒有必要。
3，根據音源和輸出功率確定整機電壓增益。
一般現代音源最大輸出電壓為2Vrms，而平均電壓卻只有0.5Vrms左右。由輸出功率確定輸出電壓有效值：Uout＝√￣（P·R），其中P為輸出功率，R為額定負載阻抗。例如某8W輸出功率的功放，額定負載8歐姆，則其Uout＝8V，輸入電壓Uin記0.5V，則整機所需增益A＝Uout/Uin＝16倍
4，根據功率和輸出級電路程式確定電壓放大級所需增益及程式。（OTL功放不在討論之列）
目前常用功率三極管有2A3，300B，811，211，845，805
常用功率束射四極管與五極管有6P1，6P14，6P6P，6P3P（807），EL34，FU50，KT88，EL156，813
束射四極管和五極管為了取得較小的失真和較低的內阻，往往也接成三極管接法或者超線性接法應用。下面提到的“三極管“也包括這些多極管的三極管接法。
通常工作于左特性曲線區域的三極管做單管單端甲類功放時，屏極效率在20%－25%，這里的屏極效率是指輸出音頻電功率與供給屏極直流電功率的比值。
工作于右特性曲線區域的三極管，多極管超線性接法 做單管單端甲類功放時，屏極效率在25%－30%。
而標準接法的多極管 做單管單端甲類功放時，屏極效率可以達到35%左右
關于電子管特性曲線的知識可以參照
以下鏈接：/dispbbs.asp?boardID=10&ID=15516&replyID=154656&skin=0
三極管及多極管的推挽功放由于牽涉到工作點，電路程式，負載阻抗，推動情況等多種因素左右，所以一般由手冊給出，供選擇。
鏈接如下：
/dispbbs.asp?boardID=10&ID=8354&skin=0
在決定輸出級用管和電路程式之后，根據輸出級功率管滿功率輸出時所需推動電壓Up（峰峰值）和輸入音源信號電壓U'in（這里的U'in需要折算成峰峰值）確定電壓放大級增益。Au＝Up/U'in。例如2A3單管單端所需推動電壓峰峰值為90V，輸入信號峰峰值為1.4V，則所需增益Au＝90/1.4=64倍，若為開環放大，則取1.1倍余量，實際所需開環放大量Au'＝70倍。對于多極管或者推挽功放，常施加整機環路負反饋，這時取2倍余量Au'=128倍，整機反饋量也可以控制在6db以內。
如所需增益小于50倍，可以采用三極管或者五極管做單級電壓放大。如所需增益大于50倍，可以采用三極管的多級電壓放大或者五極管做單級電壓放大，這些將在下面的電壓放大級設計里提到。

2，電壓放大級設計概要
電子管電壓放大級通常由單管共陰放大器組成，其基本電路如下圖所示：


放大電路分為無信號輸入時的靜態工作情況和有信號輸入后的動態工作情況。對放大電路工作情況分析有兩種方法：圖解分析法和等效電路分析法。作為簡易設計，這里主要介紹圖解分析法。對于電子管工作原理及特性曲線尚不了解的，\
一、靜態工作情況分析
分析靜態工作情況，主要分析其屏極電壓Ua，屏極電流Ia和柵極偏壓Ug。下面采用圖解分析法進行分析。簡易分析參照鏈接如下：/
二、動態工作情況分析
靜態工作情況選擇是為了動態工作具備良好的條件。電壓放大級工作于小信號，只要電路設計得當，非線性失真度較小，基本可以忽略不計。所以，對電壓放大級動態情況分析主要有電壓放大倍數，頻率失真程度及輸入、輸出阻抗等。
（一）電壓放大倍數簡易分析
根據圖一所示，其交流等效負載R'L=Ra·RL/(Ra+RL)

其放大倍數（中頻段）A=────────
1＋ra/RL+ra/Ra

式中，u為電子管放大系數，ra為電子管內阻。
對于五極管，由于其內阻遠大于R'L，所以其放大倍數可由下式計算：
A＝gm·R'L
式中，gm為五極管跨導
（二）幅頻響應簡易定性分析
在其他參數一定的情況下，低頻響應主要受到輸出耦合電容C和陰極旁路電容Ck的影響
輸出耦合電容越大，陰極旁路電容越大，低頻截至頻率越低
高頻響應主要受到信號源內阻，電子管極間電容（主要是Cga，屏柵間電容，由它產生密勒電容效應，粗略估算為u倍的Cga），本級輸出阻抗和下一級輸入對地電容的影響。
信號源內阻減小，電子管極間電容減小，本級輸出阻抗減小以及下一級輸入對地電容的減小都可以有效的提高高頻上限截至頻率。
（三）輸入、輸出阻抗簡易分析
在一般情況下，輸入阻抗主要由輸入柵漏電阻Rg決定。高頻段由于輸入電容開始顯現作用，逐漸成容性。
輸出阻抗：在忽略分布電容的影響下，輸出阻抗為電子管工作實際內阻和R'L的并聯值
因此盡量選擇較小內阻的電子管以降低輸出阻抗，避免分布電容對高頻段的影響。


做放大倍數簡易分析：
設6N1 u＝35，ra＝10k，圖中RL＝150K，Ra＝75K
則放大倍數A＝35/(1+10/150+10/75)=29倍
另外需要注意的地方是
1、電壓放大級的最大輸出電壓能力要大于下一級需要的最大輸入電壓
2、實際電子管手冊中往往給出電壓放大管做共陰放大的各種工作條件和特性
給出的參數主要有 電壓放大倍數A，最大輸出電壓Eo
例如6SN7電子管手冊中，所給出的條件如圖所示：



可以方便的查閱，以供設計便利
電子五極管和電子三極管做RC耦合單級共陰放大的選擇問題：
當輸出信號幅值遠小于可能輸出最大電壓幅值時，則選用五極管電路失真較小
當輸出信號幅值較大時，則選用三極管電路失真較小
但五極管電路增益較高，輸出幅值較高u三極管來得大
由于五極管電路輸出阻抗較大，不適于后級輸入電容較大的電路，因此五極管更適宜做為小信號輸入級，或者驅動輸入電容較小的束射四極管、五極管標準接法電路。
電壓放大級信號相位的判斷：
對于電子管電壓放大器，共有三種電路放大程式，共陰放大器、共柵放大器、陰極輸出器
他們的特點一一對應晶體管電路中的共發射極電路、共基極電路、射極輸出器（共集電極電路）。
在常見的電子管共陰放大器中，如果把柵極看作對地短路，沒有信號輸入，此時在陰極施加信號，則形成了共柵放大。
共陰放大中，柵極輸入信號和屏極輸出信號反相，此時陰極和柵極信號同相
共柵放大中，陰極輸入信號和屏極輸出信號同相
用（＋）表示同相，（－）表示反相，則同時標注在圖中如下：


圖中黑色標號表示柵極做輸入端，紅色表示陰極做輸入端
采用這種相位標注法可以為日后判斷反饋相位提供一定的基礎
倒相級簡易介紹
倒相級也屬于電壓放大器的一種，它的分析計算方法原理同普通電壓放大單元，
它負責產生一對幅值相等，相位相反的信號以提供推挽輸出級使用。
常見的倒相電路如圖所示：



相位已經標注在圖上分析。這種倒相主要是從上管的輸出信號Usc1中取出一部分信號Usr2供給下管進行放大，得到一對倒相信號Usc1和Usc2。



此種倒相形式較為簡單，其原理是利用了電子管柵極輸入信號時，屏極和陰極輸出信號相反來達到目的的。



長尾倒相級是差分放大器的變形。相位已經標注在圖上。
信號由V1管柵極輸入，同時通過屏極和陰極輸出一對相位相反的信號
V1管陰極輸出陰極信號耦合到V2管陰極輸入，V2管柵極交流信號對地通過電容C短路，是共柵放大器。由V2管屏極輸出和V2管陰極相位相同的信號，可見是和V1陰極信號同相的，和V1屏極反相的，從而獲得了一對倒相信號。由于電子管屏陰放大倍數不同，陰極耦合程度越高倒相對稱度越好，因此可以增加陰極電位，即通過Rk2來抬高電位，增加耦合度，Rk1，Rg1，Rg2保證兩管的正常靜態工作點。較大的陰極電阻Rk2就是通常稱作的”長尾巴“，在差分電路里常用恒流源替代，因為恒流源等效交流內阻趨向無窮大。Rg1和Rg2是和普通共陰放大器電路中Rg一樣的柵漏電阻。
由于長尾電路V1管柵極需要高電位來確保”長尾巴“，所以常和前一級電路進行直耦，變形為我們熟悉的長尾電路，如圖所示，其電路原理是相同的



由于長尾倒相的尾巴不可能無限長，故對稱性始終受到限制，上管的放大倍數略大于下管
一般設計時，使下管的屏極電阻值為上管的1.1倍，以平衡輸出電壓幅值。而差分放大則沒有這個缺點。