电子管功放

认真看完这个帖子,相信你就可以做成电子管功放了.

1，图纸可同时用于6P3P（6L6GC）家族和6550家族，这两种管子现在各厂都在生产。其中6P3P，6N8P库存较多，不容易被炒作涨价。

2，采用6P3P输出功率为20W，采用6550输出功率为60W。

3，额定功率失真小于0.4%，功率管已配对。

4，R2参考中心值15K，调节R2使帘栅极供电电压为285V。如有条件，帘栅极请采用稳压供电。

5，采用6P3P时，R1参考中心值75K，调节R1使6P3P屏流为32mA；采用6550时，R1参考中心值51K，调节R1使6550屏流为41mA。

直到今日，我评测一个胆机的最重要指标仍然是失真，尽管在很多主观流派中认为失真并不重要，甚至失真低=没韵味。然而多年的实际测试和听音经验告诉我，越是低失真的胆机，给我带来的主观听感越好，韵味更丰富。

如果你一个无视指标的爱好者，看到这里也可以结束了，本帖并不适合你。

下面开始介绍推挽胆机的一些设计理念和tips，我希望对于自己设计的爱好者能起到帮助作用。

在传统的推挽电路结构中，常见结构为以下几种：

1，电压放大+长尾倒相+功率级。优点是增益高，用管少，开环频响较好；缺点是长尾倒相级对称性一般，需仔细调试。

2，差分放大+（驱动）+功率级。优点是倒相对称性优秀，开环频宽较好；缺点是需要多一组负电源，不增加驱动级开环增益较低。

3，自平衡倒相+（驱动）功率级。优点是用管少，增益适中；缺点是倒相级对称性一般，频响较窄。

4，电压放大+屏阴分割+（驱动）+功率级。优点是用管少，倒相级无需调试；缺点是不加设驱动级增益低，频宽较窄。

由于架构1在用管，增益和稳定性方面都适中，比较适合初学者制作，本帖讨论将以一个电压放大+长尾倒相的推挽胆机架构作为分析对象。

A，输入级：架构1的输入级主要作用是提高电路的开环增益，为长尾倒相级提供合适的直流偏置。

由于长尾倒相级自身有一定增益，并不需要太大的输入电压，输入级可由多种方式组成：共阴，SRPP，叠串，u跟随

为了比较这些放大方式，我做了一次实验来测试比较它们的失真度，见表1

其中bp表示采用阴极旁路电容，ubp表示不采用阴极旁路电容。除注明外都采用了旁路电容。

为了公平起见，表1中的各输入级采用了相同的输出电压。基本涵盖了业余爱好者常见的输入级电路。

然而，这样的分析还是欠缺公平性，由于整体电路总是有大环路负反馈，输入级增益越高，反馈量越深，会等效降低它们产生的失真，为此，将表1按负反馈带来的收益等效计算，重新得到表2

表2仅分析三次谐波失真为例。（注：实际上由于种种原因，负反馈效果没有那么理想，会打一些折扣。）

根据表1和表2的分析，采用两管的SRPP，叠串，u跟随并没有显著优势，而却需要多浪费一只电子管。在电子管价格日益高涨的环境下，这只多余的电子管显然可以用于别处发挥更大的作用。因此我总是认为，SRPP及其类似设计用于架构1的输入级，是考虑并不完善的设计，多余的上部电子管除了增加耗电以外，没有获得任何明显的好处。

三种共阴电路都拥有较小的失真，然而五极管需要多余的帘栅极供电部分，并且会比双电子三极管增加配对的要求和增加一只多余的管座。另外，五极管拥有较高的输出阻抗，对整机

开环频响不利，反而抑制了负反馈深度的增加，实际使用上不会如表2那么好。

综合结果，采用三极管共阴是性价比较高的方式，它们的失真较小，并且相比接下来会探讨的倒相级和功率级，都是微不足道的。更重要的是，中u三极管6N8P(6SN7)拥有较低的输出阻抗，频宽较好，这给整体设计带来了很大的便利，并且在较低的屏压下也能很好的工作以配合长尾倒相级，因此成为了我设计电路的首选。

B:长尾倒相级

1，长尾倒相级的基本工作原理

长尾倒相级本质是差分放大器，主要特征是阴极采用电阻Rk替代差分常用的恒流源，这个电阻Rk被称为“长尾”。它的特征和差分放大器是十分近似的，具体可查阅差分放大器，下面仅做一些简单的讨论。

由于Cg直流状态下视作开路，Rg为V2栅极提供了直流偏置，其值等于输入信号直流偏置。交流状态，使Cg容抗远小于Rg，则Cg等效接地，V2管是典型的共栅放大组态，输入信号取自V1管阴极输出。共栅放大输出和输入同相，又V1阴极输出信号和输入Ui同相，故U2和Ui同相。V1是共阴放大，屏极输出信号和输入Ui反相，故U1和Ui反相，由此可得U1和U2反相，起到了倒相的作用。

2，长尾倒相的平衡问题

假设下管增益为A2，R1=R2，为了使长尾两臂平衡，U1/U2 = 1+R1/(Rk×A2)，并可得R2/R1 = R2/(Rk×A2) +1

从上式可以看出，若要两臂平衡，则U2/U1应该趋近于1，要求R1/(Rk×A2)趋近于0，即要求分母尽可能大，分子尽可能小

于是可得出：下管增益A2越大，平衡度越好；Rk/R1越大，平衡度越好。

由于长尾倒相一般选择双三极管担当，两臂增益近似，因此当A2确定时，平衡度主要取决于Rk/R1。然而Rk不可能过大，过大的Rk会形成较大的直流压降，使电源利用率降低，输出动态范围压缩。

所以高u三极管往往比较适合用于长尾倒相级，它们的A2较大，拥有更好的平衡度。

另一方面，长尾倒相级也是功放的推动级。作为推动级，希望拥有较大的动态范围，较小的

失真，较低的输出阻抗。此时高u管往往不能满足要求，因其内阻较高，驱动功率管输入电容能力较弱。

所以中u低内阻三极管往往比较适合推动级。

长尾倒相级兼任推动级的时候，必须兼顾这两方面的矛盾，折中选择。

实际线路中，为了解决采用中u管的对称性问题，往往使得R2>R1，以保持两臂交流基本平衡。

以1楼图纸为例，下管A2=16.3倍，R1=33k，则

R2=R1×Rk×A2/(Rk×A2-R1)=33k×12k×16.3/(12k×16.3-33k)=39.6k，取R2=39k系列值

3，推动级的动态范围和问题

长尾倒相兼任推动级的动态范围可用做图法获得，采用普通共阴放大电路分析方法。需要留意的是要扣除长尾电阻Rk上的压降，以及考虑功率管栅极电阻也是交流负载的一部分。为了保证动态范围，一般推动级需要留有6db以上的裕量。

4，推动级的失真问题

由于长尾倒相级本质是差分放大，会抵消大部分偶次谐波失真，因此本级失真主要是由奇次谐波失真构成的。

为了降低奇次谐波失真，首先要选择奇次谐波失真较小的三极管，然后选择合理的静态工作点以获得较低的失真。

设计中，失真计算可以采用共阴电压放大级分析方法，利用做图法计算获得，相关介绍资料较多，本帖不再讨论。

关于三极管静态工作点选择定性分析：

1)对于选定的Q点，屏极电阻越高，奇次谐波失真越低

2)对于选定的屏极负载电阻，静态电流越大，失真度越低

3)较高的屏极电阻不容易提高静态电流，会缩减动态范围，增加大信号失真

4)过大的静态电流也会造成动态范围压缩，减短电子管寿命