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電子管功放音色純真而柔美，諧韻豐富，膽味濃郁，深受廣大發(fā)燒友青睞。今特推薦一款適合普通家庭使用和欣賞音樂的電子管合并式功放。本機通用性強，制作簡便，成功率高，升級換代方便。 電子管功放的負(fù)載能力很強，當(dāng)額定輸出功率能達(dá)到30W+30W時，其音樂功率可達(dá)120W+120W，可帶動一對中型音箱，完全能滿足家庭影院和欣賞各種室內(nèi)樂的要求。 本功放電路采用通用型設(shè)計方案，功率放大管可采用6L6、6P3P、EL34、6CA7、KT88、6550等，工作狀態(tài)根據(jù)制作者的偏愛，可分別制成A類或AB類放大形式，電路基本不變，只要調(diào)整功放柵極負(fù)壓與部分元件參數(shù)即可。 常用功率管作A類與AB類推挽功放應(yīng)用參考數(shù)據(jù)表：
一、合并式功放電路簡析
圖1為電子管合并式功放電原理圖。輸入電壓放大級采用目前最流行的SBPP電路，由雙三極電子管6N11擔(dān)任，該管屏流與跨導(dǎo)值大，屏極線性范圍寬，輸入動態(tài)范圍大。輸入的音頻信號由下管柵極輸入，工作于共陰極方式；上管工作于共柵極方式，經(jīng)放大后的音頻信號由上管陰極輸出。本輸入級的特點是：輸入阻抗高，輸出阻抗低，因此，本前級放大具有傳輸損耗小，抗干擾性能好，頻率響應(yīng)特性好，特別是高頻特性極佳，高頻瞬態(tài)響應(yīng)特性好的優(yōu)點。 倒相放大級采用長尾式倒相電路，將輸入級的音頻信號直接耦合至倒相級。這樣不但拓寬了頻響；同時又減少了因極間耦合電容帶來的相位失真。本電路由雙三極電子管6N1l或6N6來擔(dān)任。上管為激勵管；下管為倒相管。兩管共用陰極電阻，并具有深度電流負(fù)反饋的作用，故穩(wěn)定性能好，相移失真小，共模抑制能力強。對上管來說是串聯(lián)輸入；對下管來說是并聯(lián)輸入。當(dāng)有音頻信號輸入時，利用兩管陰極的互耦作用，使屏極與陰極電流均隨之變化，由于兩管屏極負(fù)載電阻的阻值相同，兩管輸出電壓的幅值相等，而兩管屏極的輸出電壓方向相反，從而完成了倒相放大工作。 值得注意的是：前級輸入放大管與倒相級放大管的陰極電位均接近100V，所以在選用雙三極電子管代用時不能忽視，因為一般的雙三極電子管，其陰極與燈絲之間的耐壓均不超過100V，超過此極限電壓時，將會導(dǎo)致燈絲與陰極間的擊穿。故比較適合使用的雙三極管有：6Nll、6N6、12AX7、12AU7等。 此外，還必須注意的是倒相管柵極對地電容的容量可從0．1—0．22μF，耐壓400V以上，不允許有絲毫的漏電，否則將會影。向倒相級的工作狀態(tài)，因此必須選用高質(zhì)量的CBB電容為最佳。 推動放大級采用陰極輸出電路，并將音頻推動信號直接耦合至功放管的柵極，由雙三極電子管6N6擔(dān)任。本電路具有輸入阻抗高，輸出阻抗低，頻率響應(yīng)寬，失真系數(shù)小的優(yōu)點。因為陰極輸出器實際上是串聯(lián)輸入式電壓反饋電路的特例。對于音頻信號來說，屏極是接地點，而由陰極輸出，此種電路其電壓無增益，電流有增益。 為了使陰極輸出器能獲得較高的輸出，就必須要求前級有較大的輸入信號電壓，而且要有效地利用陰極器非常優(yōu)越的特性，其前級也必須輸出幾乎沒有失真的信號電壓。本電路的輸入放大級與倒相放大級在設(shè)計上均保持了足夠的增益，而且為確保放大信號的高質(zhì)量，兩級放大器中均有適當(dāng)?shù)呢?fù)反饋。 陰極輸出器帶負(fù)載能力極強，它能給出強勁的無削波的推動功率。同時，由于陰極輸出電壓全部反饋，因而利用負(fù)反饋能大為改善功率放大器的各項性能，如非線性失真、頻率響應(yīng)、信號噪聲比等均能得到近乎完美的改善。 功率放大器采用高保真超線性電路，超線性功放的顯著特點是輸出級加有簾柵極的負(fù)反饋。在功放級輸出變壓器一次側(cè)中增加一抽頭接到簾柵極，因此，簾柵極上就從屏極輸出電壓中得到一部分反饋電壓。如果功放管柵極上加上正向信號時，此時電子管的屏流增加，于是負(fù)載電阻兩端的信號電壓也增加，也就是說，功放管柵極輸入信號和屏極輸出信號電壓兩者相位相反，而增加了簾柵極反饋后，使功放級輸出電壓有所降低，這表明，應(yīng)用簾柵反饋時功放級的非線性失真可顯著減小，噪聲輸出降低，頻率特性得到改善，功放管等效內(nèi)阻降低。 在超線性功放電路中，簾柵極反饋電壓的深度與抽頭位置有關(guān)，當(dāng)抽頭位置越接近屏極時，則反饋越深，最終如全部反饋時即成了三極管接法，此時放大器的增益將大幅度減小。為了確保放大器的增益與性能兩者兼顧，輸出變壓器上簾柵極抽頭位置按阻抗比0．18計算為最佳，則線圈的匝數(shù)比為其平方根，即應(yīng)設(shè)置在0．43處。如功放管采用6L6、EL34時，該管柵極與簾柵極之間放大系數(shù)μ約等于8—9，則可求得反饋系數(shù)β＝0．43／(8—9)≈1／20。 二、合并式功放底板布局
圖2為電子管合并式功放底板圖。電子管合并式功放的底板布局經(jīng)多次實踐后確定，本底板采用通用型設(shè)計方案，有利于改裝與今后的升級換代。 底板尺寸為400mmX360mm，方便于放置在標(biāo)準(zhǔn)型機架之上。底座后排中央安裝電源變壓器，兩側(cè)分別安裝左、右聲道輸出變壓器，垂直方向放置，電磁場感應(yīng)最小。 電子管的布局分成三排，最后一排安裝左、右聲道兩對功率電子管，采用標(biāo)準(zhǔn)型瓷八腳燈座，可適用于6L6、EL34、6P3P、6CA7、KT88、6550等各種功率電子管，這樣與左、右聲道輸出變壓器距離最近，接線最短，相互感應(yīng)也最小；中間一排為左、右聲道推動電子管，采用瓷九腳燈座，這樣與功放級及前級距離最近；前面一排安裝左、右聲道輸入放大管與倒相管，采用瓷九腳燈座，適合于6N1、6N2、6N11、6DJ8、12AX7、12AU7等雙三極電子管。 底座前下方為電源開關(guān)與左、右聲道音量控制電位器；底座后下方為左、右聲道輸入端子與輸出端子，電源進線與保險絲盒。 三、A類與AB類功放型式的選擇 根據(jù)制作者的偏愛，本機可制作成A類或AB類功放型式，功放電路基本相同，只要適當(dāng)改變推動信號強度與功放管柵極負(fù)偏壓，即可制作成不同類型的功率放大器。 為了使制作者能了解A類功放與AB類功放的特點，故特作如下簡要的分析，使制作者可根據(jù)不同功放類型的：特點加以選擇后確定。 圖3為A類與AB類推挽功放特性曲線圖。
A類功放的特點是：保真度高，音色純真而柔和，但功放級的輸出效率較低，一般只能達(dá)到25％—30％。 A類功放輸出音頻信號電壓的波形，與柵極輸入的波形完全相似，要達(dá)到此目的，功放管必須工作于柵壓與屏流特性曲線中點Q的直線部分，功放管的柵極負(fù)壓必須配置適當(dāng)，使柵極上的輸人推動電壓在正半周最大值時，不超過所規(guī)定的柵極負(fù)壓值；同時在負(fù)半周時，也不能使柵負(fù)壓太低，致使達(dá)到屏流截止點或屏流曲線的彎曲部分，而引起失真。 所以說，A類功放柵負(fù)壓必須配置在特性曲線中心段的直線部分，并在屏流截止值一半的位置上。例如EL34功放管的柵負(fù)壓作A類放大時，其屏流截止規(guī)定值為—18V，因此該管的柵極負(fù)壓值應(yīng)配置在—9V左右，而前級輸入的推動電壓變化亦要限制在最高不超過±9V范圍之內(nèi)，這樣性能最好、保真度最高。 A類推挽功放中功放管的柵極負(fù)壓，通常采用自給柵負(fù)壓方式，使輸入電壓低于柵負(fù)壓，功放級始終工作于線性放大的區(qū)域內(nèi)，故柵極始終處于負(fù)電位，不會產(chǎn)生柵流，失真也最小。只要按照已經(jīng)設(shè)計好電路中所規(guī)定的數(shù)值，一般無需進行調(diào)試，功放均能正常地工作。 A類推挽功放級的屏極電流在零信號與滿信號時起伏變化很小，如采用EL34作功放級推挽放大時，其功放管的屏極電流在零信號與滿信號時，均保持在100—120mA之間，這樣即保證了A類功放性能的穩(wěn)定，因此，A類功放重放音的音質(zhì)細(xì)膩而圓潤，溫順而柔美，不像AB類功放的大起大落，重放音質(zhì)粗獷而豪放，強勁而雄壯。 功率放大器的輸出功率最終應(yīng)是揚聲器負(fù)載上所得的有效功率，因為輸出變壓器在傳輸過程中還存在一定的損耗，除去傳輸損耗后才是實際輸出功率。 本機作A類推挽放大時，在8Ω負(fù)載下，每個聲道的輸出有效電壓值為14V，則額定輸出功率P=142／8≈25W。 AB類功放的特點是：功率強勁，動態(tài)范圍大。功放級的屏極效率比A類功放高，可達(dá)到50％左右，輸出功率比A類增加一倍，功放電路與A類基本相同。推動信號比A類強，因此功放管的柵極負(fù)壓必須用得高一些，使功放管在不工作時，屏極電流比A類放大略小，但當(dāng)前級有推動信號時，屏流即隨之增高，推動電壓越大，屏流也越大。 AB類功率放大器如果遇到輸入的推動信號過強時，柵極亦會產(chǎn)生柵流，故AB類功率放大器又可分為ABl類與AB2類放大，ABl類放大時不產(chǎn)生柵流，因輸入推動電壓低于固定柵負(fù)壓，故柵極始終處于負(fù)電位，不會產(chǎn)生柵流。而AB2類放大器的特性已接近于B類功率放大器，其工作點已接近特性曲線的彎曲區(qū)域，故在強推動信號輸入的瞬間，亦會產(chǎn)生柵流，但輸出功率顯著增大。 本合并式功放如功放管采用EL34作A類推挽放大時，柵極負(fù)壓用—18V，而作ABl類放大時，則柵負(fù)壓取—26V：為了提高推動級的輸出電壓，可將推動管6N6陰極電阻的阻值適當(dāng)加大，這樣輸出電壓即會提高。ABl類放大器的工作點并不在特性曲線的直線部分，但由于推挽輸出變壓的作用，其失真系數(shù)亦可大大地減小。 ABl類功率放大器的柵極負(fù)壓，同樣可以取自于功放管的陰極電阻，陰極的自給柵負(fù)壓電阻Rk是利用功放管陰極電流產(chǎn)生的壓降作柵負(fù)壓之用，其陰極電阻Rk的阻值是依據(jù)功放管屏流大小而變化的。如功放管EL34作A類或ABl類推挽放大時，如推挽兩管的總電流按照0．1A計算。當(dāng)功放管柵負(fù)壓取—18V時，則陰極電阻的阻值Rk：18／0．1＝180Ω；如柵負(fù)壓需加深一些取—26V時，則陰極電阻的阻值Rk：26／0．1＝260Ω。 功放級一次側(cè)的負(fù)載阻抗取決于功放管屏極電壓與電流，同時與功放輸出功率的大小均有關(guān)系。如功放管采用EL34，屏極電壓取400V，屏極電流為0．1A時，則負(fù)載阻抗Rz＝Va／Ia＝400／0．1＝4000Ω。但在實際中還必須考慮到功放級的工作狀態(tài)，如屏極負(fù)載阻抗過小時，功放管的工作可能進入特性曲線的彎曲區(qū)域內(nèi)，從而引起失真，此時應(yīng)適當(dāng)增加其屏極的負(fù)載阻抗，當(dāng)輸出功率為25—30W時，其負(fù)載阻抗應(yīng)為5000Ω左右；而當(dāng)輸出功率增大到50—60W時，則負(fù)載阻抗應(yīng)取6000Ω左右為宜。 本合并式功放如采用EL34功放管作ABl類推挽放大時，其功放級柵至柵極的推動信號電壓，由A類功放的38V增加到58V，功放管柵極的負(fù)電壓亦由A類功放的—18V加深至—26V，因此輸出功率亦隨著柵極負(fù)壓的加深而大幅度地增加。功放管屏極電流的變化，亦由A類功放的100～120mA， 變?yōu)锳Bl類90～180mA大幅度地起伏。本機實測功放級的輸出電壓可達(dá)到20V，所以每聲道輸出功率P＝202／8＝50W。 ABl功放在使用時，音量控制電位器起初越開越響，繼續(xù)增大時，當(dāng)響到一定程度聲音即會發(fā)毛，揚聲器中有時還會出現(xiàn)撲撲聲，這表明功放級輸入的推動電壓過強所致。因為ABl類功放管柵極回路內(nèi)不容許有柵流產(chǎn)生，當(dāng)推動信號電壓過強時，超過了功放管柵負(fù)壓的規(guī)定值，此時功放級的工作狀態(tài)已進入特性曲線的彎曲區(qū)域內(nèi)，故導(dǎo)致產(chǎn)生失真。 四、超線性輸出變壓器的試制
如市售品中難于購得合適的超線性輸出變壓器時，亦可自己動手進行試制。 先選定推挽型超線性輸出變壓器的輸出功率為50W，一次側(cè)屏至屏的負(fù)載阻抗取5000Ω，直流工作總電流取240mA，二次側(cè)的負(fù)載阻抗為4Ω與8Ω，要求變壓器的頻率范圍為60Hz～16kHz，變壓器的效率取0．8，先進行簡化計算： 為了確保變壓器通頻帶范圍內(nèi)的頻率特性，一次側(cè)的電感量必須滿足下限頻率的要求，則變壓器一次側(cè)的電感量 Lp=Rp／(4．8×f0)＝5000／(4．8×60)≈17H。 變壓器鐵芯的選擇：音頻輸出變壓的鐵芯體積Vc＝Sc×Lc，式中Sc為鐵芯的截面積，即等于鐵芯中心舌寬A與鐵芯疊厚高度H的乘積。Lc為鐵芯的磁路長度，一般為中心舌寬A的5倍左右。Bm為磁通密度，—般熱軋片為5000—7000高斯；冷軋片為8000-10000高斯。則
Ip＝(I2+I0)1/2 d2＝dp／(1／n2)1/2 圖4 超線性輸出變壓器數(shù)據(jù)圖 五、超線性輸出變壓器的繞制 超線性輸出變壓器比普通變壓器繞制復(fù)雜一些，為了取得優(yōu)良的電性能，在繞制工藝上必須注意如下事項：
一次側(cè)線圈的電感量必須符合技術(shù)要求，這樣才能滿足低音頻段頻響特性的要求。并選用鐵芯截面積足夠大的優(yōu)質(zhì)GE型硅鋼片，如0．35mm的優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片或D42以上的熱軋高質(zhì)量硅鋼片。 要求線包的漏感和分布電容應(yīng)盡可能小，這樣才能滿足高音頻段頻響特性的要求。為此，一次側(cè)線包必須采取分層分段的交叉疊繞方式。見圖5的超線性輸出變壓器排線圖。 圖5 超線性輸出變壓器排線圖
六、繞制須知 首先應(yīng)制作一只與鐵芯尺寸相同的木芯，中心鉆一只與繞線架相同直徑的圓孔，然后再按照鐵芯窗口面積制作線框，線框材料可選用1mm厚的膠木板、玻璃纖維板或硬電纜紙板，制成與鐵芯窗口相同尺寸的線包框。 兩組線圈同時繞制時，須將Qz-2型高強度漆包線分成兩筒，并做好定位準(zhǔn)確的、能移動的排線木夾，在繞制時只要輕輕來回移動木夾，則漆包線即可自動排整齊。 如果繞制不夠熟練，覺得兩組線圈同時繞制不方便，亦可分邊繞制，但注意每層圈數(shù)必須相同。 線包的層間絕緣應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)的絕緣電纜紙，由于線包的引出頭較多，必須分清頭尾，不能接錯，在焊接處必須加黃蠟綢包好，以防止短路。 線包繞好與全部焊接好以后，用萬用表測量無斷路及短路現(xiàn)象存在，即可安裝鐵芯。對于推挽型輸出變壓器的鐵芯，可采取2—3片交叉安插的方法，不留空隙。 當(dāng)輸出變壓器全部安裝完畢后，必須先放置在loooc左右的干燥環(huán)境中焙烘一h左右，然后乘熱放人絕緣清漆中浸至無泡溢出，取出后瀝干，再烘24h即可備用。 |
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