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设计一款具有特殊电路的高保真功放

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  该机利用电子管直接交联、低音提升、高音补偿、电子延时开关、电子滤波等特殊电路,使放音趋近完美。
  
  一、整机电路原理
  
  音频讯号从C1输入,经V1(6N3)放大、倒相,V2(6N3)进行激励放大后从④、⑥脚输出激励讯号,推动V3、V4(FU-7)作功率放大,从输出变压器CB次级输出10W功率推动扬声器Y工作(图1)
    
  特殊电路原理:
  
  1.前置及倒相放大电路
  
  为了使音频讯号在高、中、低频段都得到均衡的放大,V1、V2放大电路采用了直接交联。
  
  讯号从V1第③脚输入,经6N3内的第一个三极管V1a放大后,从第④脚输出一个被放大了的讯号加到V2的第③脚,同时V1a的屏极电流流经R3人地,在地端与阴极之间产生一个与⑤脚大小相等、方向相反的音频讯号电压,加在V1b三极管的栅极。该讯号被放大后从第⑥脚输出加到V2的第⑦脚,这样V2管的两个栅极③和⑦脚获得了一个大小相等、方向相反的音频讯号,经V2管激励放大后推动V3、V4作推挽放大。
  
  V1管的阴极上的电压为+1V,即该管的两个栅极都获得了-1V的栅偏压。
  
  V1管屏极(+98V)与V2管栅极直接相连(+98V),而V2管上阴极的电压为+100V,即V2的栅极比阴极电位低2V,也就是说,V2的栅极(对阴极而言)获得了-2V的栅偏压。
  
  2.低音提升电路
  
  低音提升等效电路如图2所示,图3为等效电路图;图4为此电路的频率特性曲线。其中Ra=R8+R9=20kΩ。

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  Rb=R7+Rp1/2-4.7kΩ,Rz为电子管V1a的等效内阻,设其阻值为240kΩ,C=C2=0.33μF,fx为通过电路的音频讯号频率。根据RC电路转折频率计算公式f=1/2πRC可算出此电路的第一转折频率f1=1/2πRaC=1/2x3.14x20x103x0.33x10(-6)=24(Hz)当fx<f1时,根据容抗公式Xc=1/2πfC,Xc>Ra,讯号大部分通过Ra,C对讯号的分流较小,并且随着频率的降低其分流作用迅速减小。此时相当于C开路,输出电压为U甩十URB特性如图中的AB段。同理,可算出第二转折频率f2=1/2πRbC=103Hz。
  
  当fx>f2时,Xc<Rb,C对讯号的分流较为明显,大部分讯号将不通过Ra,随着讯号频率的增加其分流作用迅速增大,此时相当于C短路,输出电压为URb,特性如图中的CD段。
  
  当fx在fl与f2之间变化时,C的作用不能忽略。若fx由f2降低至f1时,根据容抗公式,C的容抗Xe由4.7kΩ升至20kΩ,输出电压为URb十(URb/Rb)(Ra//Xc),特性如图BC段。从图上可以看出,随着fx的变化增益有较大变化。
  
  以上分析是针对独立的RC电路进行的,在实际电路中,两个RC电路的相互影响,以及Rz对RC电路之间的影响(因为Rz本身就是RC电路中R的一部分),其转折频率稍微向高端移动了一点.fl≈27Hz,f2≈120Hz。此电路对低于120Hz的频率有最大约8dB的提升。
  
  3.高音补偿
  
  电路如图3所示。在三极管的屏极a与栅极g之间存在一个电容Cag,在放大低频时,对电路无影响。但放大高频时一则从屏极a通过电容Cag反馈一个电压uag到栅极g,其相位与屏极相反,属负反馈,该反馈电压使音频端的增益下降。
  
  有时该负反馈可能变成正反馈,使电路自激。于是在电路中加入了4.7pF的中和电容C3、C4,各自从对方的屏极引入一个与Uag大小相等,方向相反的电压一Uag到栅极,将Uag中和,使高频端增益不会下降,同时使放大器电路能更加稳定地工作(图1)。
  
  4.延时保护电路
  
  高压直流利用半导体二极管整流获得,比用电子管5U4G整流的电路节电25W左右,但同时带来一个问题。
  
  电源刚一接通即有直流高压加到放大电子管的屏极,使管内残留气体电离,其正离子(质量比电子大得多),高速飞向阴极,将阴极打坏(即阴极中毒),使电子管的使用寿命缩短。
  
  本机采用由一只小功耗(<3W)二级电子管V5(6X2丌)延时启动一只大功率(130W)晶体三极管BG1,彻底解决了上述问题,电路见图1。
  
  刚开机瞬间,AC300V经D1、D2整流后立即在C11上建立起+420V高压,此时V5处于冷阴极状态,开关三极管BG1基极无偏流,处于“断开“状态,+420V高压无法加到放大电子管电路。经过14s后,V5灯丝及阴极被加热并开始发射电子,在高压的作用下飞向屏极形成电流,经R27加到BG1基极向BG1提供偏流,BG1导通,使+420V高压经BG1加到放大电子管回路,放大电子管开始工作。此时放大管已经过14s加热,阴极发射出大量电子,在高压加到屏极的瞬间,这些电子密集地高速飞向屏极,阻断7正离子飞向阴极的路径,从而避免了阴极中毒的危险。
  
  5.电子滤波
  
  BG1、V5(内阻)、R27、C9组成电子滤波,将波纹系数降至很小数值,进一步提高放音质量。
  
  6.功放级
  
  两只功放管V3、V4采用接成三极管的束射四极管,内阻小,有利于扬声器阻尼;阴极接有可调平衡电阻Rp4,可将两管的屏流调至完全相等,可进一步降低交流声、减小失真。
  
  二、调整
  
  1、调整可变电阻RP1,使V1中的两只三极管Vla和V1b的屏压均为98V,且阴极电压为+1V。
  
  2、调整RP2、RP3,使V2管②、⑧脚上的电压均为+lOOV。
  
  3、在V3、V4屏极中各串入一只电流表,调整RP4使两管屏流完全相等。
  
  三、技术参数、
  
  1、灵敏度:0.2V.
  
  2、失真谐波系数:03%.
  
  3、放大均衡度:0.5dB;
  
  4、噪声电平,70dB:
  
  5、频率范围10Hz—lOOkHz;6.输出功率;10W。
  
  四、元件制作数据
  
  1.输出变压器初级在“王”字型骨架上,用∞.17漆包线分别绕4个线包,每个线包各1000匝;次级用φ1.0漆包线夹绕在初级线圈中间,如图5所示,并按图示的方法连接。
  
  铁心:舌宽30mm,叠厚35mm。
  
  2.电源变压器1.绕组,初级用中0.64漆包线绕422匝,次级高压绕组用中0.35漆包线绕756+756匝;灯丝绕组用中2.0漆包线绕13匝(图6)。
  
  铁心舌宽40mm,叠厚60mm,El型硅钢片。

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THE END
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