2024年11月22日

3W×2胆机放大器

2012 年 1 月 6 日
 

本文采用易购且价格不高的电子管6N1、6P1设计一款适合书房听音要求的胆机,胆昧浓郁。3w×2的输出功率完全满足了较小空间的听音要求。

放大器部分采用6N1、6P1各两只,一个声道的放大器原理如图1,电源部分如图2。

6N1担任第一级电压放大,电子管是电压控制型器件,栅极输入直流阻抗非常高,交流阻抗主要由电子管寄生电容c’引起。由于c’非常小,故可认为输入阻抗由R1决定,本设计中无输人耦合电容Cin,由图分析可知,Cin与R1构成一高通滤波器,转折频率为:f=1/(2π*R1*Cin)

若假设Cin=1uF,则转折频率f=0.34Hz。

可见该频率已足够低,取消该电容的目的并不是因为它隔断了20Hz左右的音频信号,而是取消Cin改善了电压传输特性,使得低频得到更好的响应,另外使得输入通道简洁避免了由音频电容引起的杂散耦合,对提高整机的信噪比有积极意义。作为音源,其自身带有隔直电路,故取消Cin是安全可行的。

作为双三极管结构的6N1,本可以只用一只完成R、L声道的电压放大任务,本机采用两只,独立完成R、L声道的放大以提高声道间的分离度。根据6N1的曲线图,没有采用SRPP、M7等接法,而采用了非常简化的共阴放大电路,放大后的信号由c2直接输出至6P1的栅极。由于6P1的输入阻抗由R4决定,已非常高,采用图1的电路就可以达到很好的阻抗匹配。电路取消了阴极电阻的旁路电容C,形成局部电流负反馈,改善了波形失真,同时提高了本级的驱动力。

功率输出级由两只6P1完成,胆机高频纤细,但由于输出变压器为感性负载,所以理论上胆机高频特性不如石机,而人的听觉不同于示波器,我们只是无法忍受石机那奇次谐渡过强的高频(即使工作在甲类),输出变压器初级线圈并联的电容c4并不会影响多少高频音乐输出,它的加入减轻了6P1面临的感性负载。

电子管音色醇厚,声音温暖,但众所周知胆机失真度大于晶体管放大器,即所谓软失真,故电路由输出端特别引回环路负反馈。因笔者设计制作过多款晶体管放大器,绝不会轻易如此。然而人们所关心石机的重要指标为Hi—Fi度、压摆率,而我们对胆机所要的却恰恰是较慢的传输率而得到柔和的音乐,环路负反馈的引入达到了这一目的,在很大程度上改善了瞬态互调失真。瞬态互调失真主要由放大器的开环增益A1、闭环增益A2和传输延迟时间T决定的。我们以输入正弦信号为例,图3为输入与输出的波形:

当放大器加信号时,由于电子管本身的转换速率慢,存在传输延迟时间T。在T时间内,放大器无输出,以开环增益A1工作,T时间一过放大器有反馈信号,则以A2增益工作,故在T时间内Vout=Vin*A1电压幅度很高,出现图3所示波形(M,N点),影响了音乐信号的重现。故在电路设计中有意加入了6N1、6P1的本级电流负反馈,并利用电容c3采样6P1上电压形成微分采样电路,使得电路在信号整周期内,均近似以A2增益工作,实际仪器检测及现场听音均非常令人满意。


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