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1。共阴级偏置点的设计。共阴级的阴级电压不能太高，太高会造成大信号输入的过载饱和失真。但阴级电压也不可太低。推动级应该是纯甲类放大，所以要有足够的静态电流。如果阴级电压太低，势必要提高屏压来得到足够的电流。但Cascode的电路是共阴共栅，屏压是串联分配在两个管子上。共阴级屏压高了，共栅级屏压就上不去了。所以，共阴级的阴级电压的选择应该以避免大信号输入过载饱和为出发点。一般的CD机输出小于1Vrms，最大峰值小于1.4V。所以取阴极电压为1.3V。 2。偏置电流的选择。对Cascode放大器来说，共阴级和共栅级是串联的，所以共阴级的电流和共栅级的电流是一样的。偏置电流的选择受几个因素的限制。1。从声音的角度来说，电流大一点好声，这是网上看的，也许不对。但从特性曲线来看，电流大一点线性好。2。电流大一点则管子的跨导也大，可以有大一点的电压增益。3。电流大管子的输出阻抗下降，这又会使电压增益下降。4。大电流会使屏级电阻上的压降增大，以至于推动级没有足够的屏压。所以这也是一个优化的过程。其目标是选一个偏置电流和屏级负载电阻以得到合适的增益。下面是基本的计算方法。 1。 计算推动级的跨导。从等效电路可以得到 Gm=gm1. gm1是共阴级的跨导。 2。 计算推动级的输出阻抗。同样，在等效电路里设输入级对地短路， 可以得到。 Ro=ro1+ro2+gm2*ro1*ro2 式中gm2是共栅级的跨导，ro1和ro2是两个三极管的屏阻。 Au=Gm*Ro//Rp Au是电压增益。Ro//Rp是输出阻抗和屏级负载电阻的并联。(这里功放级的输入阻抗忽略不计) Vp2=Vp-Iq*Rp Vp2是共栅级的屏极电压。Vp是推动级的工作电压。Iq是偏置电流。 用这几个公式，我们可以计算在不同电流的条件下，屏极负载电阻对增益和屏压的关系。由此可以得到优化的偏置电流。要注意的是在小电流工作的情况下，管子的跨导和内阻都是电流的函数。所以，必须用管子数据中跨导和内阻随电流变化的关系曲线。还要说明的是这里没有考虑电流随屏压的变化。但在比较大的屏压范围内还是可行的，因为我们还没有决定共栅级的栅负压。 在我的系统里，推动级的工作电压是340V，取偏流3mA和5mA. 计算增益和屏压随屏极负载电阻的关系。计算结果如图所示。  很明显，尽管管子的内阻随电流下降，这个效应被跨导的增加抵消了。电流大，增益就高。所以3mA情况的增益低于5mA情况的增益。第二点，增益随屏极负载增加而增加。但大的偏流导致在屏极负载上压降增加。系统实际上不会工作的。所以要根据实际情况作决定。 就6AR6来说，工作点设在350V。60mA。相应的栅偏压是44V。如果CD输入为1V，我至少需要44倍的电压增益把6AR6推满。从曲线可以看出，3mA和40K的负载电阻可以得到49.5倍的放大倍数。基本满足要求。而屏压为220V，比较合理。本着在屏压合理的情况下用最大电流的原则，我最后选偏流为3.33mA, Rp为39K。这时屏压为210。电压增益为51.8. 偏置电流决定以后，直流电路的设计就十分简单了。 共阴级的阴极电阻。 Rk=1。3V/3。33mA=400ohm. 由栅负压和偏置电流可以从特性曲线找到相应的屏压，65V。因为共栅级的屏极电压为210V，共栅级的屏阴电压为145V。 由偏置电流可以在特性曲线中定出所需的栅负压为60V。这个栅偏压可以由电阻分压从340V的工作电压产生。因为我的系统B+是360V，没有很多电压上的余量，所以我选用了高阻的分压。 R1=1MOhm R2=210KOhm Vg2=340*(210/(1210))=60V. 高阻分压的优点是电流消耗比较小，也可以用小容量的交流旁路电容。缺点是比较容易引入噪声。 共栅级的栅级必须交流接地，这由一个并联在R2上的旁路电容来实现。容量可用下式计算。 C=1/2pi*f*R2 f为低频3dB点。取3dB点为10HZ，计算得C为0。08uF. 实际上用0。1uF就可以了。 作为完整的电路设计。我们还要计算输入阻抗，输出阻抗。输入电路的频宽和输出电路的频宽。 1。输入阻抗。输入端是由栅漏电阻和栅阴电容，共阴级的Miller电容并联。因为是Cascode电路，Miller电容很小。在音频端可以看成开路，所以，输入阻抗就是栅漏电阻和音量电位器并联。 2。输出阻抗。输出阻抗是推动级的内阻和共栅级屏极负载电阻屏联。因为Cascode的内阻高。输出阻抗主要由共栅级屏极负载电阻决定。在偏流为3。33mA时，内阻为253K，负载为39K，输出阻抗为34K。 3。输入回路频响。输入回路是一阶低通网络，所以只要计算3dB高频点就可以了。这就需要计算共阴级的Miller电容。首先计算共阴级的电压增益。 Av1=gm1*Rin. Rin为共栅级的输入阻抗。 Rin=(1/gm2)+Rp/(gm2*ro2) 因为共阴级共栅级电流相同，有 gm1=gm2=gm. 可得： Av1=1+Rp/ro2 这里，Rp=39K,ro2=13K。 Av1=4. 这样， Cm=Cgp*Av1=16pF Cghk=2.2pF 总输入电容为18。2pF. 设音量电位器为100K，栅漏电阻为1M。 高频3dB点为 f=1/(2*pi*(100k//1M)*18.2pF)=96kHz. 这个结果说明了Cascode放大器的频率响应明显优于单级放大器。如果是单级50倍的电压放大。高频3dB点为 (责任编辑：admin) |
