32W混合式音频功率放大器

文章摘要： 本文将电子管EL34和晶体管(运放)巧妙地组合起来，结果获得了出乎意料和高性能。这个32W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，但仍有许多音响发烧友坚持认为电子管声音性能更佳。 尽管电子管需要单独的灯丝加热电源，还需要高压供电，但与固态器件相比，电子管仍有许多长处是其半导体对手所不具备的。因此，发烧友至今仍对胆机情有独钟是完全可理解的，为什么要用电子管呢? 首先，电子管容易激励。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

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     本文将电子管EL34和晶体管(运放)巧妙地组合起来，结果获得了出乎意料和高性能。这个32W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，但仍有许多音响发烧友坚持认为电子管声音性能更佳。

    尽管电子管需要单独的灯丝加热电源，还需要高压供电，但与固态器件相比，电子管仍有许多长处是其半导体对手所不具备的。因此，发烧友至今仍对胆机情有独钟是完全可理解的，为什么要用电子管呢?

    首先，电子管容易激励。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。同时，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，用电子管来制作AB类放大输出级，可能比用等效的固态器件远为线性。由此可以断言，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，我们用一对以前曾得到广泛使用的电子管EL34，并由固态电路来驱动。

    我们认为用EL34作为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。同时，可以安插在较为便宜的标准八脚锁紧管座上。至于所以采用固态驱动器，则在阅读本文的过程中会逐渐了解的。现在让我们首先研究有关输出级的基本情况。

    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。因为电子管具有有限的容性电流及相当大的内阻，因此，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。这类系统工作状态良好，但其理论上的最大效率仅为50％。通常因为板极特性的限制，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。但是，音响发烧友又将它起死回生。如果你经济宽裕而又有兴趣的话，可以化大价钱购置一个特制的三极电子管放大器，在英国需要30，000英磅。 
 　 
　  电子管输出级 
 　 
　     一般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，即获得推挽作用。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，加上适当的高电压，可以获得20～50W的功率输出。但是，电子管输出级的主要设计任务在于输出变压器，特别是保证良好的频响，更有赖于输出变压器的精心设计。

    实际的变压器与理论模型的区。别，在于前者需要考虑使初级电感足够大，以获得良好的低频响应。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，但是，漏感Lk绕线电容C共同构成一个二阶低通滤波器。

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