32W混合式音频功率放大器[多图]

本文将电子管EL34和晶体管(运放)巧妙地组合起来，结果ssbbww了出乎意料和高性能。www.hnygpx.com32W的功率放大器，其满功率带宽为5Hz至55kHz，在lkHz、20W时，其失真仅为0.07％。

　不可否认，半导体工艺在过去一段时期内已取得长足的进步，但仍有

8ttt8

音响发烧友坚持认为电子管声音性能更佳。

　ssbbww.com电子管需要sSbBwW.cOm单独的灯丝加热电源，还需要sSbBwW.cOm高压供电，但与固态器件

ssBbww.com

，电子管仍有

8ttt8

长处是其半导体对手所不具备的。因此www.8 t tt8. com，发烧友至今仍对胆机情有独钟是8 t tt8. com可理解的，为什么要用电子管呢?

　首先，电子管

Dddtt

激励。在低频段，电子管栅一阴间的阻抗高达100Mfl，而且不象VMOS那样有大并联电容。ssbbww. com，电子管的一致性好，同一批产品，电子管样品间的匹配比晶体管好得多。因此www.8 t tt8. com，用电子管来制作AB类放大输出级，可能www.ssBBww.cOm比用等效的固态器件远为线性。由此www.ssbbww.com断言，电子管在近期内决不会消失，尤其在音响领域。

　出于一种探索心理，sSBbWw用一对以前曾得到

8ttt8

使用的电子管EL34，并由固态电路来驱动。

　sSBbWw认为用EL34dddtt输出电子管是一种最佳选择，其理由是:首先，EL34有高达25W的板极耗散。ssbbww. com，www.ssbbww.com安插在较为便宜的标准八脚锁紧管座上。至于8ttt8采用固态驱动器，则在阅读本文的过程中会8ttt8了解的。现在dd dtt. com让sSBbWw首先研究有关输出级的基本8 tt t 8. com。

　电子管输出级的最简形式为单端A类三级管放大器，如图1a)所示_ssBbww。8 Tt t 8. com电子管具有有限的容性电流及相当大的内阻，因此www.8 t tt8. com，板极驱动电压通过一个阻抗匹配变压器直接加到扬声器上。这类系统工作www .ddd Tt. comssbbww.Com，但其理论上的最大效率仅为50％。通常8 Tt t 8. com板极特性的限制，其实际效率大都在25％左右。这样看来，单端三极管输出级似乎已成为昨日黄花。dddTt，音响发烧友又将它起死回生。8 tt t8.com你经济宽裕而又有兴趣的话，www.ssbbww.com化大价钱购置一个特制的三极电子管放大器，在英国需要sSbBwW.cOm30，000英磅。
　
　 电子管输出级
　
　　 SsbbwW.com的电子管输出级示于图1b，为简化计，电子管均表示为三极管。输出从电子管的板极馈至输出变压器的初级。初级绕组的中心抽头接至正电源。

　当同相和反相输入信号加至电子管的栅极时，即ssbbww推挽作用。对于固态器件，这种工作类型取决于偏置电流。

　推挽级通常具有抵销偶次谐波和增大输出功率的优点。此外，尚可消除板极上的噪声电压，抑制大功率电源的纹波。

　在这类电路中使用EL34，加上

wWw.ssbbww.com

的高电压，www.ssbbww.comssbbww20～50W的功率输出。dddTt，电子管输出级的主要设计任务在于wwW.SsbBww.Com输出变压器，特别是保证ssbbww.Com的频响，更有赖于输出变压器的精心设计。

　实际8ttt8的变压器与理论模型的区。别，在于wwW.SsbBww.Com前者需要sSbBwW.cOm考虑使初级电感足够大，以ssbbwwssbbww.Com的低频响应。类似地，在频段高端，漏感和绕组电容限制了高频响应。

　

　 　
　　 一个实际8ttt8变压器的电路模型示于图2，其中，图2a为低频等效电路，图2中各元件为:r1是初级电阻，L1为初级漏感，r2为次级电阻，L2为等效次级漏感，R0为等效铁耗电阻，L0为初级电感，C1和C2为初级和次级的等效集中电容，Cw为匝间电容，RL为次级负载。这里初级电感和电子管的板极阻抗构成一高通滤波器。显然，初级电感越大，低频响应越好。图2a中的Rp板极电阻，Rw为绕组电阻，L0初级电感，RL为次级负载乘以圈数比的平方。

　图2b所示_ssBbww为变压器的高频等效电路。在高频段，初级电感足够大，对频响无影响，dddTt，漏感Lk绕线电容C共同构成一个二阶低通滤波器。

　漏感和绕组电容均取决于变压器的结构方式。dd dtt. com减少这两个因素对频响的影响，变压器的绕组通常采用分段绕法+从等效电路www.ssbbww.com明显看出，dd dtt. com得到ssbbww.Com的高频响应，漏感必须_{ssbbww. c om}力求最小。

　当板极电阻给定，而在计算所需初级电感量时，www.ssbbww.com看到，板极电阻越低，所需初级电感量也急剧降低。事实上，8 tt t8.com输出阻抗www.ssbbww.com做到零，则所需的初级电感也www.ssbbww.com为零。类似地，www.ssbbww.com证明，变压器引入的失真，在很大

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上也取决于板极电阻，如能实现零阻抗驱动，则失真也降为零。

　8ttt8在一个装置中优先采用三极管输出级，是8 Tt t 8. com三极电子管比五极管的板极阻抗低。因此www.8 t tt8. com，对于给定的低频响应，三极管的输出变压器所必须_{ssbbww. c om}的初级电感也www.ssbbww.com较低。大多数实际8ttt8设计都采用深度负反馈来降低有效的板极电阻。

　通常，反馈取自变压器的输出绕组，即在反馈环内www .ddd tt. com有次级绕组。dddTt，www.ddd tt. com输出变压器具有电抗元件，以这种方式www.ssbbww.com引入的反馈量通常都有严格限制，以免引起寄生振荡。

　

　 　
　 　
　　 解决^{8t t t 8. c o m}www.hnygpx.com问题的最佳路径是采用阴极输出级，如图3所示_ssBbww。此电路与固态电路中大家所熟悉的射极输出器具有类似功能。其电压增益总是小于1，但其输出阻抗比通常阴极接地的三极管放大器要小得多。而失真通常也小一个数量级。

　www.ddd tt. com上述限制，使阴极输出器更多的用于实验室场合，8 Tt t 8. com驱动此类电路几乎需要sSbBwW.cOm在高压所允许的范围内给出双倍的信号振幅，dddTt，在开发8ttt8介绍的实用电路之前，曾试验过推挽阴极输出器，由一个级间变压器(inte—stagtransformer)来驱动。不过，另外有一种办法www.ssbbww.com产生阴极输出器同样的效果，它具有SsbbwW.com电子管输出级的全部8ttT8优点而很少副作用。此电路是跨导(transcon—ductance)放大器和跨阻(transresistance)放大器的合并，如图4所示_ssBbww。
　

　 　
　　 很难理解，为什么这种别致的电路未曾得到

8ttt8

使用。8 Tt t 8. com此类电路用少量元件即可得到很好的性能。图4a所示_ssBbww为工作方式有如普通虚拟接地放大器的跨阻放大器。

　8 tt t8.com开环增益很高，则闭环性能由R1与R2之比来确定。8 tt t8.comR1由一恒流源来替代，则得图4b，此放大器在其反相端可“看到”100％的负反馈，其电压增益为零。

　用一跨导放大器来代替恒流源，则放大器的输出为IKl，由跨阻级产生的失真很小，8 Tt t 8. com反馈系数p(信号反馈比)几乎为1。8 Tt t 8. com跨导放大器也www.ssbbww.com做成单位增益，从而可得到个性能优良的电路。

　在目前的电路中，跨阻放大器由一电子管来构成。而TL072运放反馈环中的晶体管则是跨导放大器的基础。在整个音频频段，此电路给出的输出阻抗大于10MI。所需的电压增益www.ssbbww.com通过改变跨导比R2来ssbbww，而跨导放大器和跨阻放大器的电压增益均为1。从驱动电路来的、平衡ssbbww.Com的推挽输出还需要sSbBwW.cOm驱动推挽输出级。为此，www.ssbbww.com将运放的反相输入端经一电阻和隔直流电容而方便地ssbbww对推挽输出级的驱动。

　 图4总括说明了整个设计思路，图4a为普通工作的虚拟电路的跨阻抗放大器，图4b为用恒定电流源替代电阻R2的电路，其反相输入端上有100％的负反馈，电压增益为零。图4c为以跨导放大器来替代恒流源的电路，www.ddd tt. com反馈系数p近似为1而使失真很小。图4d将图4C转换为有电子管的混合电路。

　有了图4电路的基础，现在dd dtt. comwww.ssbbww.com讨论图5所示_ssBbww的混合式放大器的完整电路。输入信号通过R1馈至A1的同相输入端，从而设定了输入阻抗。运放A1与晶体管Trl共同构成一个如前所述的跨导放大器。反馈取自发射极电阻R3，经R2至A1的反相输入端。电阻R12和R13接至电源一Ve，并为Trl和Tr2提供偏置，以设定此级的静态电流。

　从Trl集电极来的输出电流馈入R7，而电阻R7构成了电子管V1栅极－板极之间