6550超三级管单端立体声后级V2.0 - 第一部分【转帖】

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6550超三级管单端立体声后级V2.0 - 第一部分【转帖】

摘自：www.diyzone.net  作者：上条信一
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这是继MJ'91年5月号之后，第2次发表关于超3极管连接(以下简称超3结)功率放大器的文章。这次介绍的是，和上次同样为立体声单端架构，由晶体管和真空管构筑架构中，电压放大部份是埋藏在机器里的三极讯号管。在输出部份中使用6550A大功率管，同时在输出变压器部份使用XE-60-2.5S铁芯变压器，一口气满足了升级的需要。


图说：全机完成后的正面照


图说：全机完成后的俯视照

超3结版本 Version 2
与上次最大的不同，在于把超3结方式改变为内部阻抗更低的第2超3结(版本2)。



图一：超3极管连接版本一
上一次发表的版本1如图1所示，把驱动管V1的阴极，直接和输出管V2的栅极相连接，屏极电压的变化ep就这样直接传达给栅极，因此这个电路的等价内部阻抗rp ，就有可能在V2的gm以下。



图一：超3极管连接版本二
如图2所示的版本2，通过Tr的射极来固定V1的阴极电压，ep根据V1的内部阻抗rp1所对应的V1阴极电流ik而发生变化 。
Tr的集极电流和ik是相等的，把V2的栅极阻抗Rg和ik的乘积，作为V2的输入电压ec1，再根据图2的计算式，提高rp1对应的Rg的值，rp就有可能比版本1降得更低。



图说：全机完成后的侧面照

电路设计
灯丝规格        最大规格        静电容量        脚位图


Vf        If        Eb        Ec2        Pp        Pg2        IK        Ec1        Rg        Cpg        Cin        Cout        
(V)        (A)        (V)        (V)        (W)        (W)        (mA)        (V)        (kΩ)        (pF)        (pF)        (pF)        
6.3        1.6        660        440        42        6        190        -300        50        0.8        15        10        
A1级单端输出范例        
Eb        Ec2        Ec1        RL        Ib        Ib sig.        Ic2        Ic2 sig.        gm        rp        Po        KF        
(V)        (V)        (V)        (kΩ)        (mA)        (mA)        (mA)        (mA)        (S)        (kΩ)        (W)        (%)        
400        225        -16.5        3        87        105        4        18        9        27        20        13.5        
250        250        -14        1.5        140        150        12        28        11        12        12.5        7        
表一：GE 6550A的规格
550A的A级单端动作，根据表1的动作示例，最大输出为20W，不过本机为了简化电路，屏极电压Eb和第2栅极电压Ec2，都取同样的值300V。



图三：6550A Ep -Ip 特性图
如图3所示，把Eb =300v，Ib =120mA作为动作点，除以RL=2.5 kΩ的载重线[load line]，就得到最大输出为15W。
因为驱动管投入的屏极电压和输出管相同，所以采用了6CS7的第2单元(表2)。

灯丝规格        最大规格        静电容量
Vf        If                     Eb        epm        Pp        IK        Rg        Cpg        Cin        Cout
(V)        (A)                     (V)        (kV)        (W)        (mA)        (MΩ)        (pF)        (pF)        (pF)
6.3        0.6        工作点1        500        -        1.25        20        2.2        2.6        1.8        0.5
                工作点2        500        2.2        6.5        30        2.2        2.6        3        0.5
        脚位图


动作例
            Eb        Ec        Ib        gm        rp        μ
             (V)        (V)        (mA)        (mS)        (kΩ)        
工作点1        250        -8.5        10.5        2.2        7.7        17
工作点2        250        -10.5        19        4.5        3.45        15.5
        
表二：GE 6CS7 的规格
6CS7是电视用的垂直偏转电路用的复合3极管，与第1单元的12AU7，第2单元的12BH7A，各自的单只单元有着类似的特性，为了确保良好的直线性，更高地提升电压，屏极电压的最大规格就设定为500V。



图四：6CS7第2单元 Ep -Ip 特性
6CS7第2单元的屏极损失为6.5W，非常大，虽然可以将这个工作电流设为20mA左右，但为了使输出变压器的DC重迭电流增加，屏极饱和电压升高，并且减小最大输出，就如图4所示，将动作点设定为Ip =5mA。

输出级的输入方式
v输入信号电压的方法，如图5所示，分为将Tr的基座[base]接地，向V1的栅极输入的方式，以及反过来如图6所示，将V1栅极进行接地，而向Tr 的基极[base]输入的方法。向V1输入的时候，由于反射作用，栅极方面的阻抗会有可能过高，频率特性的高音域也会有所下降。


图五：栅极输入方式


图六：晶体基极输入方式
但是在向Tr端进行输入时，如图7所示，如果在前端和输出级使用复合管的话，第2单元的屏极和第1单元的屏极之间，信号传输容易出现跳跃发生振荡。


图七： 由晶体基极输入时，V1复合管的情况
本机采用向V1输入的方式。 因为这个方式可以配合初级的消除失真，从而等到极低的失真率。为了改善高音域的特性，如图8所示追加了射极输出器[Emitter Follower]电路，降低了V1栅极方面的阻抗。


图八：输出级的静态直流设定

V1的偏压电压根据图4的要求，工作点应为Ec =-19V，但根据真空管的个体差别，预先调整为可变状态。
假设Rg为∞理论上，应该内部阻抗=0，但现实中，定电流源的内部阻抗是有限的，与Rg一起投入的浮游电容也不可能为0。但确实这个值是非常低的。
可是内部阻抗随着频率发生很大地变化，过激烈的动作是我们所不乐见的。只要通过降低Rg调整到适当的值，即使内部阻抗增加，对音质的提升还是不会有影响。
本机的Rg为47kΩ。根据图3、图4的工作点，大概rp1 =8.5kΩ，gm =8mS，rp =22.6Ω。

电流安定化电源
超3结电路是内部阻抗较低的并联稳压器[shunt regulator]，就和通常的放大器一样，当连接内部阻抗低的电源时，以电源电压和超3结电路工作电压的微小之差，工作电流就会产生很大地变动，有可能造成极不安定的状态。
当然也有与电源电压相对应的，控制超3结电路的方法，但因为不想将信号系的电路做得复杂化，于是就在电源电路上多下了些功夫。
电源电路的工作原理就如图9所示，通过超3结电路和一对定电流源，供给直流电流，而交流的信号电流则是通过旁路电容器[bypass condenser]。



图九：电源电路
由于电源电压Ebb在超3结电路中被限制，电源电流Ibb也被定电流源所限制，因此即使Ebb变化，Ibb也不会随着改变，反过来也是一样，这样就能得到很高的稳定性。
但是，这种方式只能适用于Ibb一定的A级动作放大器。同时，为了使输出管的第2栅极电流在输出较大的时候可以增加，就需要另外准备第2栅极电源。
再者，在表1的动作示例中，屏极电流也会在最大信号时增加，这是因为失真太大，无失真的时候屏极电流是一定的。为了可以通过较低频率的信号电流，旁路电容的容量就需要比较大。于是如图10所示，决定制作一个与Tr等价的大容量电容器。不过，由于hfe的非线性，且随着Ib的增加和减少，产生差值，Ibb会发生变动，因此如图11所示，与CB同时引入阻抗RB，来减少电流的变化量。


图十：等价电容器


图十一：加上Rb后的等价电容器

RB如果Ebb增加了，Ibb就会减小，同时可以把输出管的屏极损失保持在一定程度上。由于Tr的等价电容器电路，与集极电流的信号电流会发生重迭，所以无法像图9所示，将信号电流封闭在闭合电路中。


图说：全机完成后的背面照

[ 本帖最后由 diyzone-xm 于 2008-2-29 10:49 编辑 ]