电子管6p14功放电路图

电子管6p14功放电路图分析
作者:佚名    图片来源:不详    点击数: 13    更新时间:2009-10-21
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电子管6p14功放电路图
甲类放大器越来越受到人们的重视。究其原因一是甲类放大器不存在交越失真现象,不会产生刺耳的奇次谐波,这是音质清纯之关键所在。其二是甲类放大器一直工作在最佳状态下,不会产生乙类放大那样的开关失真。它的特点是可以取消大环路负反馈,从而避免了瞬态互调畸变,使动态指标大大提高。
    本机专为书房设计,不求金玉其外,只求卓越其声。采用电子管单管甲类放大电路,既出于对音质的考虑,也考虑到业余制作推挽放大器时难以解决的管子配对问题。虽然电子管纯甲类放大器效率较低,但它的功率储备与晶体管功放相比,可小至一半以下。有研究资料表明纯甲类与乙类功率欲获得相同音质(指纯甲类放大器功率不超出额定值),后者须具有9倍于前者的功率储备。所以,纯甲类放大器的绝对效率可能要差一些,但相对效率却相差不大。
    电子管音质温文尔雅,一派儒家风范,正有所谓中庸之道,加上电子管本身所特有的古典情调及怀旧气息,足以给书房带来无限温馨氛围。如果那些铭胆诸如KT88KT100845等,可称为鸿儒的话,那么本机可称为小儒,如果在您的书房里请入这样一位小儒,您就等于觅到一位知音,忧郁时他会细声款语来宽慰你,快乐时有他谈笑风生来助兴,何乐而不为?   
   本机有如下特点:
1. 不失真输出功率2~5W
2. 电路简单,无需特殊元件,并给出了部分元件代用经验;
3. 本机频响宽、失真低,电路中设有高低音调控制电路,使用方便。
电路工作原理
  整机电路图见图1。每个声道只需2只管子。放大作用以音调网络为界分为前后二部分。前一部分为电压放大部分,后一部分为末前级与功放级。VE1VE2选用高μ6N2,以提高整机灵敏度。电压放大级的主要技术指标是放大倍数和频率失真程度。6N2放大系数为97.5,足以满足本机要求。采用阻容耦合,中频区域的放大倍数最大,幅频特性和相频特性都很平坦。而低频区域和高频区域都以一定的规律下降。通常要提高上限频率就要减小R4值,要延伸下限频率就得增大C1值。经反复调试,本机电压放大级屏极负载电阻取值150kC10.1μF。末前级是典型的具有阴极电阻的自生偏压兼越级负反馈的电压放大器。

     功放级选用低频功率放大五极管6P14,该管在音响界中有淑质英才的美名,其阴极面积大,寿命长,尤其是跨导高达土1.3mA/V,灵敏度与功放效率均较高,是一种性能优良
的功放管,实际装机试听也证实了这一点。VE3的栅级电阻R11对音质有一定影响,为获取较好的频响,本机取值较小为400kΩ。五极管的主要优点是放大系数较大,用作放大器时,可得到较高的放大倍数。同时因有帘栅极和抑制栅极的双重屏蔽作用,它的跨路电容很小,如6P14就小于0.2pF,高频损耗小。当然,同三极管相比较,五极管用作放大器时,失真和噪声都要大一些。不过,本机装制后听来音纯净自然,通透明快,噪声根本听不出,这与甲类工作状态有关。
    电源部分采用5Z2P进行整流,然后经过πLC滤波电路对机供电。其中灯丝绕组、电压放大级与功放级宜独立绕制,以期减少相互干扰。
具体制作经验
1.元器件选用。
    电子管VE1VE2选用“J”级品6N2,可用6N1仓栅车直接代换。VE3选用北京牌6P14,与之相同的管子型号为6BQ5。本机对电阻、电容品质无特殊要求,电阻用普通碳膜电阻即可。笔者所用的电阻皆为旧电子管收音机的拆用品。只是为电路工作稳定起见,电阻的功率宜选取大些,笔者用的都是1瓦功率的规格。电容C1C4C5C6C7可用普通聚丙烯电容器,耐压在400以上即可。C2C8为普通高压电解,耐压大于350V即可。C9C10耐压
应大于400V,有条件者应优先考虑用彩电电解。C3选用200pF云母电容。
    电源变压器功率应大于100W,初、次级间应加有屏蔽层,各组灯丝独立绕制,绕制数据见图1。电源变压器铁芯型号采用“GEIB-35”,截面积大于35×47mm25Z2P供电电压为5V,用Φ1.21mm漆包线绕24匝,电流应≥3A。功放管6P14的灯丝供电电压为6.3V,用Φ1.21mm漆包线绕30匝,在中心处抽头,即抽头e,接至6P14阴极,可提高信噪比。扼流图L可用CEIB-22硅钢片,叠厚22mm,用Φ0.28mm漆包线绕2700匝。为使扼流圈不产生直流饱和,在铁芯上应有空隙以增加磁阻。为此,铁芯可采用对叠方式叠合,留下约0.5mm的空隙,空隙处塞上绝缘纸,绕圈能通过150mA电流即可。
    输出变压器品质高低对音质大有影响,可购买成品音频输出变压器,功率为5W,初级阻抗为55.2kΩ,次级输出阻抗为416Ω,型号为“OPT-5-5”
    电位器RP1应选用470kΩ双联指数型音响专用电位器。RP2RP3可用普通功率在2W以上的电位器。RP4桃园采集2W左右的100Ω线绕电位器。

2.安装与调试。
    读者可根据自身条件选择安装方式。笔者用的是电子管收音机底座,利用其原有的电子
管座,变压器及接线柱,安装甚为便利。如为整洁起见,读者也可采用印刷电路板,将电源变压器售输出变压器、扼流圈,电子管及大电解电容安装于金属板材底座上部,将印刷电路板安装于底座内部,这样可以防止阻容元件因受高温而导致参考变化。为防止干扰信号进入,应采取必要的措施。电源变压器可直立安装,用支架支起,使其高出底座一段距离,可以防止变压器漏磁通过底板进入电路而引起交流声。电源变压器线包与扼流圈线包相互垂直,并应尽可能远离输出变压器。VE1VE2应远离电源变压器.电解电容应远离功放管,为了避免被烤得过热而干涸失效。
    各种零件的接线应尽量短,走线不能乱,同一级元件应靠近该级电子管,并保证一点接地。电子管栅极引线应尽量短,并避免与屏极引线平行。屏极电路和栅级电路接线稍和底板离开一点,这样可以减少一些潜在分布电容量。灯丝引线最好绞合起来靠底板走,以减少因灯丝引起的交流声。旁路电容器必须直接由管座或旁路点连到本级接地点。电容器的接线头不能太长,因为被旁路的电流海交流电,容易和其他线路感应,而且长导线本身有电感,对高频电流形成感抗,这样就降低了旁路的作用。要特殊注意VE1栅极引线要采用金属屏蔽线,并且在靠近栅极一点将屏蔽层接地。只要能注意以上事项,仔细焊接,装制无误后,即可通电煲机试听,无需做调整工作。
D类功放
  在音响领域里人们一直坚守着A类功放的阵地。认为A类功放声音最为清新透明,具有很高的保真度。但是,A类功放的低效率和高损耗却是它无法克服的先天顽疾。B类功放虽然效率提高很多,但实际效率仅为50%左右,在小型便携式音响设备如汽车功放、笔记本电脑音频系统和专业超大功率功放场合,仍感效率偏低不能令人满意。所以,效率极高的D类功放,因其符合绿革命的潮流正受着各方面的重视。 由于集成电路技术的发展,原来用分立元件制作的很复杂的调制电路,现在无论在技术上还是在价格上均已不成问题。而且近年来数字音响技术的发展,人们发现D类功放与数字音响有很多相通之处,进一步显示出D类功放的发展优势。
  D类功放是放大元件处于开关工作状态的一种放大模式。无信号输入时放大器处于截止状态,不耗电。工作时,靠输入信号让晶体管进入饱和状态,晶体管相当于一个接通的开关,把电源与负载直接接通。理想晶体管因为没有饱和压降而不耗电,实际上晶体管总会有很小的饱和压降而消耗部分电能。这种耗电只与管子的特性有关,而与信号输出的大小无关,所以特别有利于超大功率的场合。在理想情况下,D文具盒生产过程类功放的效率为100%B类功放的效率为78.5%A类功放的效率才50%25%(按负载方式而定)。
  D类功放实际上只具有开关功能,早期仅用于继电器和电机等执行元件的开关控制电路中。然而,开关功能(也就是产生数字信号的功能)随着数字音频技术研究的不断深入,用与Hi-Fi音频放大的道路却日益畅通。20世纪60年代,设计人员开始研究D类功放用于音频的放大技术,70年代Bose公司就开始生产D橄榄油的制作方法类汽车功放。一方面汽车用蓄电池供电需要更高的效率,另一方面空间小无法放入有大散热板结构的功放,两者都希望有D类这样高效的放大器来放大音频信号。其中关键的一步就是对音频信号的调制。
  图1D类功放的基本结构,可分为三个部分:
  图1 D类功放基本结构
  第一部分为调制器,最简单的只需用一只运放构成比较器即可完成。把原始音频信号加上一定直流偏置后放在运放的正输入端,另通过自激振荡生成一个三角形波加到运放的负输入端。当正端上的电位高于负端三角波电位时,比较器输出为高电平,反之则输出低电平。若音频输入信号为零、直流偏置三角波峰值的1/2,则比较器输出的高低电平持续的时间一样,输出就是一个占空比为11的方波。当有音频信号输入时,正半周期间,比较器输出高电平的时间比低电平长,方波的占空比大于11;负半周期间,由于还有直流偏置,
所以比较器正输入端的电平还是大于零,但音频信号幅度高于三角波幅度的时间却大为减少,方波占空比小于11。这样,比较器输出的波形就是一个脉冲宽度被音频信号幅度调制后的波形,称为PWMPulse Width Modulation脉宽调制)或PDMPulse Duration Modulation脉冲持续时间调制)波形。音频信息被调制到脉冲波形中。{{分页}}
  第二部分就是D类功放,这是一个脉冲控制的大电流开关放大器,把比较器输出的PWM信号变成高电压、大电流的大功率PWM信号。能够输出的最大功率有负载、电源电压和晶体管允许流过的电流来决定。
番茄加速  第三部分需把大功率PWM波形中的声音信息还原出来。方法很简单,只需要用一个低通滤波器。但由于此时电流很大,RC结构的低通滤波器电阻会耗能,不能采用,必须使用LC低通滤波器。当占空比大于11的脉冲到来时,C的充电时间大于放电时间,输出电平上升;窄脉冲到来时,放电时间长,输出电平下降,正好与原音频信号的幅度变化相一致,所以原音频信号被恢复出来,见图2
  图2 模拟D类功放工作原理
  D类功放设计考虑的角度与AB类功放完全不同。此时功放管的线性已没有太大意义,更重要的开关响应和饱和压降。由于功放管处理的脉冲频率是音频信号的几十倍,且要求保持良好的脉冲前后沿,所以管子的开关响应要好。另外,整机的效率全在于管子饱和压降引起的管耗。所以,饱和管压降小不但效率高,功放管的散热结构也能得到简化。若干年前,这种高频大功率管的价格昂贵,在一定程度上限制了D类功放的发展。现在小电流控制大电流的MOSFET已普遍运用于工业领域,特别是近年来UHC MOSFET已在Hi-Fi功放上应用,器件的障碍已经消除。
  调制电路也是D类功放的一个特殊环节。要把20KHz以下的音频调制成PWM信号,三角波的频率至少要达到200KHz。频率过低达到同样要求的THD标准,对无源LC低通滤波器的元件要求就高,结构复杂。频率高,输出波形的锯齿小,更加接近原波形,THD小,而且可以用低数值、小体积和精度要求相对差一些的电感和电容来制成滤波器,造价相应降低。但此时晶体管的开关损耗会随频率上升而上升,无源器件中的高频损耗、谢频的取肤效应都会使整机效率下降。更高的调制频率还会出现射频干扰,所以调制频率也不能高于1MHz
双接头
  同时,三角波形的形状、频率的准确性和时钟信号的抖晃都会影响到以后复原的信号与原信号不同而产生失真。所以要实现高保真,出现了很多与数字音响保真相同的考虑。

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