Discuz!NT|BBS|论坛

注册

 

发新话题 回复该主题

电子管耳机放大器制作,电路结构与参数计算。 [复制链接]

1#
图片:
一、电路图
电路架构与欧博20类似,所以就借用了他的图(网上看到的)修改一下,不太漂亮,不过还算清楚。

二、参数计算(为方便全用近似估算,误差不会太大)
1、      电源部分:变压器输出240V*2 ,采用5Z2P胆整流,输出约为240*1.2-30=258V。实测交流242V*2,整流输出251V左右。
总静态电流100MA左右,扼流圈应该使用5H~10H/150MA左右的,实际使用6P1输出牛代用,直流阻抗约300欧姆,感抗约5H。则滤波后高压约为258-300*0.1=228。6N8P静态电流应在4MA左右,则经过2K电阻RC滤波后约为228-2K*0.008=212V。实测分别为222、209V左右,实际静态电流只有90MA左右。滤波电容全部用350~450V的,提高可靠性。
整机静态功耗约为0.09A*250V(静态工作电流)+5V*2A(整流管灯丝功耗)+6.3V*0.9A*2(6P3P灯丝功耗)+6.3V*0.6A(6N8P灯丝功耗)=48W,实际使用的是80瓦武汉力神环变,有240V*2/0.1A 、5V3A 、6.3V2A*2四个绕组,连续使用四个小时变压器只是稍有发热,完全不用担心。
之所以用5Z2P胆整流是因为电源变压器提供了5V3A的绕组,不用岂不可惜。另外,虽然5Z2P是直热胆,但毕竟有个灯丝加热的过程(感觉有2~5秒,没有实测),避免了开机瞬间对电路元件的冲击。至于说“胆整流更有胆味”,我倒不是太感冒。
5Z2P的额定最大整流电流为125MA,最大阳极反向峰值电压1400V,本机静态电流不大于100MA,交流电压只有240V,完全可以胜任。
2K滤波电阻的功率消耗约为P=I*I*R=0.008*0.008*2000=0.128W,原则上取4倍以上也就是1W,实际用一个2W的大红袍电阻,电源部分还是留点余量比较好。
滤波电容应该并联一个100K左右的泄放电阻,实际应用时关机2秒内电压就降到10V以下,我就没有用上。
图片:
2、      电压放大级:
可以看出6N8P的线性非常好,如图3条都是30K的负载线,工作点的选择余地很大。限于电源电压(210V)选择了红线附近的位置,相应的工作点约为105V3.5MA,阴极电位从图中看约为3.2V,则阴极电阻应为3.2V/3.5MA=0.9K。实际阴极电阻选用2K,与2K反馈电阻并联为1K,实测工作点为110V3.3MA。此时可输出的电压峰值约为50V,足以满足后级所需的十几伏驱动电压。
需要注意6N8P工作电流小于2MA时声音偏向清冷并且无力,高频也教暗淡,听感较差,在3~6MA时热情有力,相差很大。
阴极未并联旁路电容,主要是控制放大量,而且手头没有合适的发烧电容,另外本级局部负反馈也有利于线性。
本级放大倍数约为50V/3.2V=15倍,由于阴极电阻的局部负反馈,放大倍数下降为10倍左右,懒得算了,有兴趣的同学自己自己算算吧。
放大管静态功耗约为105V*0.0035A=0.36W,与2.75W的极限值相去甚远,有利于电子管寿命。
注意输入电容取得较小而不像现在流行的直耦输入,是为了隔断大约10HZ以下的超低频,因为这些超低频并无实际意义,反而容易造成问题如:电源退耦、输出变压器负担过重等。


图片:
3、      功率放大部分计算:
(网上找的图不太清晰,我自己使用的是曙光的电子管手册)
6P3P是一只束射四极管,在典型工作点手册上给出的输出功率是>5.4W,实际一般把电压提高到300V甚至350V,可以单端输出6~8瓦。
从图中可以看出三极管接法的线性要好很多,只是输出效率大为下降,还不到两瓦!当然对耳机放大器而言这一点就不是问题了……


图片:
工作点必须根据高压和输出变压器阻抗来定:在此取工作点200V40MA负载4K(次级并联10欧姆电阻与32欧姆耳机并联约为8欧姆),划出4K负载线,可以看出电压变化峰值80V,电流变化峰值20MA,输出功率约为80*0.02/2=0.8W,在耳机上实际得到的功率约为160毫瓦,其余的作用在10欧姆负载电阻上。
在此工作点阴极电压为15V左右,静态电流40MA左右,则阴极电阻约为15V/40MA=375欧姆,阴极静态电阻功耗P=UI=15*40MA=0.6W,原则上应取4倍以上也就是3瓦,否则长时间工作会烧焦!实际应用420欧姆、阴极电压为16.5V和16.9V(左右声道),则电流=16.5/420约为40MA与设计值基本相符。其他各项参数实测值都基本吻合,不一一说明了。
由于变压器阻抗比为4000:8,则匝数比约为22:1,在次级可以得到约3.6V的电压峰值和0.44A的电流峰值输出,能够满足要求。
而且从图中可以看出(蓝色部分)对称度很好,即使不加负反馈失真也很小,如果用晶体三极管是不可能这么完美的,除非用某些场效应管,特性曲线有点接近电子管,但仍有差距。
阴极接了旁路电容,主要是发现旁路后交流声小了很多。手头没有合适的发烧电容,先用两个普通47U25V上着,打算调音的时候再根据听感换上合适的补品。
功率管静态功耗约为200V*0.04A=8W,6P3P的最大功耗(连同帘栅极)约为23瓦,可以说工作非常轻松,保证了管子的使用寿命可以很长、很长。
本级放大倍数约为80V/16V=5倍,但经过变压器后约为3.6V/16V=0.225倍


图片:
这张图是不接10欧姆电阻时的负载线,输出功率更小些(0.4瓦左右,但全部落在耳机上)放大倍数略高,其他参数差不多,具体的计算我不做了,有兴趣的自己看吧。
这个电阻是否要接、多大合适,打算以后根据听感调整啦。



图片:
欧博20的原图,从网上找来的,有兴趣的同学对比一下,也许有点收获……

4、     整机:
整机静态功耗约为0.09A*250V(静态工作电流)+5V*2A(整流管灯丝功耗)+6.3V*0.9A*2(6P3P灯丝功耗)+6.3V*0.6A(6N8P灯丝功耗)=48W
放大倍数约为 10*0.225=2.25倍,实测约为2倍(无负反馈)和1.2倍(浅负反馈)左右
灵敏度: 3.6V/2倍=1.8V,也就是说没有负反馈的时候,需要输入1.8V峰值信号才能满功率输出,有负反馈时需要更大……不是我变态,这样耳放才能与当前常用的信号源匹配。接声卡配合森记497使用时,把FOOBAR的信号衰减9DB后,我开到三分之一就感觉很响了,我朋友却要开到二分之一。不管怎么说都够了,因为即使音量开到底肯定还不满功率。
整机最大效率约为 0.16W*2/48=0.67%,汉ing……不过整机功耗只有50瓦,还可以接受。如果不用输出牛的话效率更低。
输入2VP-P正弦波时(输出2.4VP-P)用示波器观察,在10HZ~200KHZ基本平直——不要太惊讶,小信号轻负荷情况下参数要好得多。(这个问题和sword_yang争论了好久,搞得我自己都疑惑了!实话说当时具体情况还真记不清了,只记录了各点电压值,其他的都只能凭记忆,毕竟是半个月前的事。反正正弦波的情况看起来非常好就是了,下次给朋友调音的时候我再测一测吧。)
可惜输入方波就不那么理想了,5K方波上升沿就出现了振铃,看来高频某处(远大于5K)由于相移严重出现了自激,去掉负反馈后仍有振铃,但是无反馈时的振铃比有反馈的简单,这可以解释为由于高频相移导致负反馈的滞后,使情况进一步恶化!可惜了这里没有拍照片(要调信号发生器、要拿表笔、要调示波器……我只有两只手哇),否则给大家看看,很有意义。(个人认为方波响应比正弦波更能发现问题,而负反馈的作用也值得深入探究。)
与预想的不同,低频方波响应很不错,这得益于整机都工作于小信号、小电流状态。想想吧,静态电流40MA只输出20MA的峰值,不好才怪!

部分元件对设计值有所调整,主要迁就手头的元件,基本没有大的变化。

这点东西花了我6个小时啊,还有制作要点和心得、评测和听感、调试方法和心得……很多想和大家交流的,只能以后再说啦,还不知道又没有时间呢。补充一句,其实这个电路直接插上6V6也可以,工作点接近、元件数值不用调整就可用,声音看个人喜欢了。
分享 转发
田庄的窝
TOP
发新话题 回复该主题