典型电子管放大器电路研究

swt8322 · 发表于 2005-12-5 10:42:00

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典型电子管放大器电路研究
RCA监听放大器图一是为广播电台设计的最普通的RCA监听放大器。由于输出线圈有一端接地，所以利用输出变压器的第三线圈产生反馈信号。功放管使用了1622，其特性与6V6完全相同，因此也可用6V6。屏极电压为300V，当当两板间的负载电阻为9000欧时,输出功率为12W,如果使用807电子管,屏极电压为430V,当两板间的负载电阻为6400欧时,输出功率可达到30W. 使用6SN7双三级管作为倒相管，主要是为了减少电子管的数量和简化电路。去掉V2b阴极2.7k电阻的旁路电容40F，把功放管V3栅漏电阻器的分压电路150k+12k改成150k+22k，就可以减少元件，简化电路，并可改善电路的平衡特性，减少失真。电源的稳压电路使用了简单的CR电路，由于使用了负反馈，交流声非常小。这个电源电路简单，体积小，重量轻，价格低廉等优点，但电压稳定性稍差。不过，在像本电路这样负载电流变化不大的场合下，对电路没有影响。一般放大器的输出变压器不必使用第三线圈，而且在市场上也买不到这样的变压器。可以把普通输出变压器的输出端一端接地，利用另一端产生反馈，但在输出端阻抗较低的情况下,V2a的阴极得不到充分的反馈量,也会使前极V1管的输出电压变大而导致本极失真。如果利用输出变压器的输出端子向前极V1管的阴极进行反馈，就能够得到充分的反馈和良好的特性。反馈到V1级会增加反馈级数，从而增加了反馈的难度，不过，只要使用性能较好的变压器就不成问题。正是因为本电路简单而平凡，才使它成为受人欢迎的放大器。2.超线性放大器哈弗拉和卡罗斯两人在1951年发表了称为超线性放大器的新电路,其优秀的特性不亚于高保真的威廉逊型放大器。此后，在各种杂志上刊登了很多有关超线性放大器的内容。超线性放大器引起人们关心的主要原因是在图2中输出变压器的初级增加了抽头，从而把输出电压得一部分送到了帘栅极。一般人对此难于理解，认为这很神秘，而这种神秘感使人们相信它具有优秀的性能。在输出变压器的初级向帘栅极引出一个抽头的确改善了放大器的特性,但整个放大器性能的提高,最根本的还是由于使用了优质的输出变压器。一般来说，放大器只要使用负反馈，都能改善特性，但常见的方法是把极板的信号反馈到栅极。而在图2中，是利用输出变压器的抽头，把输出电压的一部分反馈到帘栅极的方法，改善放大器特性的。通常，在帘栅极上施加负反馈，会在改善特性的同时降低输出功率，但在图3 的电路中，由于预先提高了帘栅极的电压，所以施加负反馈后，输出功率也不会小于额定值。但是，这样做会增加帘栅极的损耗，这一缺陷也是不可忽视的。超线性放大器的性能确实不错，但在输出变压器的初级抽头却很麻烦。而且，由于电子管的种类不同和阴极电源电压的变化，变压器抽头的位置很难确定。相比之下，在其它电路中，帘栅极可由电源直接供电，即使是把功放管作为束射管使用，只要使用相同的变压器，就可得到稳定的负反馈。这时,虽然在功放级没有负反馈,但整体的反馈量几乎没有变化,所以其特性与超线性放大器基本相同,而且电路比较简单。

特别是不必像三级推挽电路那样，使用众多的电子管。综上所述，超线性放大器的输出变压器性能确实不错，在技术上也很有特点，但似乎没有必要为此去制作具有特殊抽头的变压器。

3.威廉逊型放大器第二此次世界大战后,放大器热不断升温,各国都出现了很多优秀的放大器, 其中最负盛名的是威廉逊型放大器见图3。

这种放大器是性能优越的Hi-Fi放大器，但也并非十全十美，在使用时也有不尽人意之处。放大器的功放级通过束射管与三极管连接。与三极管连接即说明可以认为这种放大器是把帘栅极的输出电压100%地进行反馈的超线性放大器。因此，与束射管相比，虽然内阻较低，谐波失真较少，但输出电压幅度会有所下降。如果使用807并在级板施加400V电压，在与束射管连接的类放大器可得到40W的功率；而与三极管连接时，同样在帘栅极施加400V电压，只能得到不超过15W的输出功率。为了得到与前者相同的输出功率，必须在帘栅极上施加高于束射管连接方式一倍的激励电压。由于倒相管V3,V4的输出电压变大，多极管的非线性失真变大，所以在推动级也使用了三极管连接。在第二级，倒相电路的放大管V2采用了分负载倒相连接，所以其放大倍数小于1。当然，使用多极管也可以得到相同的增益，但由于使用三极管电路较简单，选用三极管也是理所当然的。如果在放大器的第一级使用三极管，则V2使用双三极管比较方便。在放大器的前级都使用三极管，的确使人感到有些像英国发明的，较保守的放大器。在功放级不使用谐波失真小的三极管连接，也能得到Hi-Fi放大。如果使用束射管连接，推动电压虽低但也够用，所以推动V3，V4不必使用三极管，当然，电路也要适当变化。

总而言之，全部使用三极管不一定是最合理的。但是，在即使牺牲输出功率也希望减少谐波失真的情况下，威廉逊放大器仍不失为最合理的电路之一。威廉逊放大器的优秀特性与其说是由于电路的先进，不如说是输出变压器的功劳。输出变压器质量不高，会造成电路工作不稳定，并会出现极大的过渡现象。威廉逊的功绩不仅在于放大器电路,还在于证明了世界上有如此优秀的输出变压器和变压器的设计制造技术的提高。威廉逊放大器的最大缺点表现在其瞬态特性上，而且由于在功放级使用了三极管使输出功率比较小。输出功率为100W的放大器，比较适合于家庭使用，但即使是在大房间使音箱以最大功率工作，也难以避免音乐的峰值失真，再好的性能也不能充分发挥。在有负载的工作状态下，功放级应连接束射管以增大输出功率。如果把功放级与多极管连接，会增加6--7dB的负反馈，也会由于改善负反馈参数而破坏放大器的稳定性。如果放大器稳定，就会得到输出功率增加一倍，谐波失真几乎不变的优秀放大器。为了保证放大器的稳定，可以增大负反馈的电路中200pF电容的容量。必要时还可以减小反馈量。即使功放级与三极管连接，也应考虑上述方法。 “音乐家”放大器（见图4），是把威廉逊放大器的功放管与束射管连接使用的例子，使用6146输出功率可以达到90W，使用807也能得到80W的输出功率。按照放大器的指标，使用807时输出功率不宜达到80W，而应在50W以下使用。即使这样，输出功率仍然大大超过威廉逊放大器。综上所述，虽然威廉逊放大器多少还有改进的余地，但它还是最为合理的Hi-Fi放大器之一。在制作威廉逊放大器时，应十分注意输出变压器的选择。4.麦金托什放大器麦金托什放大器(见图5), 是在输出变压器上增加一个第三线圈,并利用它在阴极电路上产生负反馈。如果在阴极上施加负反馈，由于负反馈电压会同时加在栅极和帘栅极上，将会使输出功率下降。

因此，利用输出变压器的另一侧产生的电压在帘栅极上形成正反馈，以抑制输出功率的减小，并使功放管按着束射管方式进行工作。麦金托什放大器使用6L6G作为功放管，在AB1类工作状态下可得到超过指标一倍的将近50W的输出功率。可能有人会提出，在超线性放大器中，由于在帘栅极上施加了负反馈，可减少谐波失真，但会降低输出功率。而在麦金托什放大器中，与此相反在帘栅极上施加了正反馈，会不会增加输出输出功率呢？由于考虑到初级线圈与第三线圈的匝数相同，帘栅极的正反馈电压与阴极的负反馈电压相同，所以在整体上相当于在帘栅极上没有反馈电压。因此，上述的担心是没有必要的。那么为什么麦金托什放大器会有如此之大的输出功率呢？这是因为在帘栅极上施加了与板极相同的440V的高电压，使工作于AB1级也可得到较大的板级电流。这样做的直接结果是使电子管超负荷工作。如果帘栅极能超负荷工作，用图2的电路也可得到50W的输出功率。由于麦金托什放大器在阴极施加了较大的负反馈，所以即使没有向前一级的负反馈，在功放级的谐波失真也极小。因而其振荡级使用中间藕合变压器。麦金托什放大器的性能的确不错，但在制作时需要具有特殊绕阻的变压器，而这种变压器很难搞到。这种放大器恐怕应属于仅靠看电路图过瘾的那一类发烧友吧。

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