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－－电源对电子管放大器的影响
●李 顺 安
绪 言 笔者是个唯美的抱负主义者，做什么事讲究风雅化和美满化。自小迷上电子，到不惑之年后，突发奇想，何不充实验展小我私人的常识蕴蓄和创新精力，再加上进修小心，打造两台小我私祖传世的功放，一台晶体管、一台电子管的，无论从电旅程式、电子元件照旧机能，抑或是装配、外面等，都只管做到“抱负”或“十全十美”。为到达目标，自客岁下半年以来，一是先后购置了近两万多元的各类高质量元器件，二是重复较量、权衡，在浩瀚的电路中选择了方案，最后选择了大功率晶体管甲类、甲乙类，OCL输出与变压器输出兼备；大功率电子管甲类、甲乙类推挽和超线性兼备的电旅程式。 在筹备进程中，出格注重电源和输出变压器的制作。输出变压器已计划完成，正抽时刻绕制。在电源方面，颠末重复比拟和衡量，采纳了全稳压的情势。在这里，以电子管功放为例，把本身对电源的领会作一些先容。鉴于笔者从文不从理，电子只是业余喜爱，并非专业程度，不敷之处在所不免，接待各人斧正。 一、放大器对电源的要求 各人都知道，电子管功放的事变起主要有电源才气够事变，而从唱头、磁头的几mv音频电压，CD、DAT、MD、开盘机等音源装备尺度的0.775v或几v的音频信号放大到敦促音箱的几W到数十W，乃至数百W功率，其间无论用什么电路，都是电能的放大转换，可见电源在个中的至关重要性和抉择性。 一台音频呆板的机能抉择身分许多，电路布局、电子元件、装调程度、事变情形等都是。而这统统的基石却是电源。能量充沛、回响敏捷、滑腻不变是HI-END的主要担保。以是电源在音频呆板中的比重是较大的，到达50％以上本钱的并不少见。可以绝不浮夸地说，高质量电源是放大器的基石，是呆板机能施展的基础担保。不重视电源质量来搞放大器，的确就是舍本逐末、缘木求鱼。 放大器对电源的根基要求是电源容量、内阻、不变和滑腻度。在电源中，滑腻的直流电源是信噪比的基础担保，抱负的电源是纯直流，如电瓶。虽然，有了好的电源还需在装配中采纳精采的布线及接地。容量巨细抉择了放大器的内阻和功率巨细，内阻大也会引起电压的不不变，出格是放大器的机能。这些都好领略，而对付在通过市电事变的电子管放大器整流后的电源加不加稳压的题目众说纷纭，个中不乏成见与果断，这久坛上为此争论出格剧烈。 用不消稳压这个题目应该从两个方面来思量：一是电路布局，二是对音质的影响。 起首，不变的电压是事变点不变、呆板正常施展状态的基本，加在放大器上的电压变革对不变事变点影响很大，如负栅压、偏压的改变，直接影响到事变点的不变。对付电子管而言，照旧寿命的担保，由于灯丝电压低会致使阴极中毒，高则收缩灯丝寿命。只有放大器事变点不变、正常施展了，才气够谈得上有好的音质示意。在这里要指出的是，电子管功放电旅程式的差异，对电源的要求就差异，必然要分清哪种电路对电压的不变度要求高，哪种则要求一样平常。甲类放大器的均匀屏流变换范畴小，并且用自给负栅压（虽然栅压也会随电压坎坷颠簸而偏离计划值，只不外甲类颠簸较小罢了），以是可以不稳压也可以或许维持根基的事变点，正常事变，只影响到功率输出巨细。乙类、甲乙类就大差异了，必需有不变的电压才气够担保事变点的不变，正常事变。因此，有前提的话，最好甲类、乙类、甲乙类都稳压。 稳压电路也是分优劣的，在好的稳压器件安若泰山和技能前进的本日，异常有须要举办稳压，已往大多不消稳压是由于稳压技能和本钱题目。稳压为首选，但要留意内阻和压差。内阻大而致声场狭小、动态小，压差小而致开关特性明明，压差大而致热噪声乃至伤害的销毁。虽然，再好的稳压都将发生必然的内阻和开关调解特性（跟踪迟滞、开关失真）的影响，但只要变压器容量足、滤波电容值选取恰当、压差吻合、稳压器件高速，由此所发生的影响完全可忽略不计，而由此所带来的是计划指标和机能担保的极大甜头。不消稳压供电的环境下，最好外配交换输入变压器调压器监督而手调（万万不要用可控硅之类的电子调压器，由于这类调压器是电源劣变的祸首罪魁）。身边一些伴侣的胆机偶然声音好，偶然声音坏就是电压颠簸影响的。 其它，电源的去污染也是要思量的，一样平常用外接电源滤波器就可予以消除。笔者用银行裁减下来的3000瓦UBS电源(变压器与滤波器组成)。 要得出上述判定并不难，一是可以用稳压与否试验来和主观听音来较量判定；二是从电路道理上来客观较量判定。为此，笔者认为用电源电路道理的说明来论证上述判定，更具有客观的科学性。下面，笔者将从整流电路道理、电子管功率放大器对电源的要求两部门来加以论证。 二、从整流电路看电源对放大器的影响 #p#分页标题#e# 电子管放大器所必要的电源有3种：一是供应灯丝的甲电源；二是供应屏极及帘极的乙电源；三是供应栅极的丙电源。 电子管放大器大部门是回收旁热式电子管，灯丝与发射电子的阴极分隔，以是灯丝电源可用交换供应。在要求较高的前级中，为停止交换声，大多回收直流。 （一）整流部门 电子管的屏极必要必然数值的直流电压供应才气够事变，必要将高压交畅通过整流器变为直流电压，这一电压为乙电或B电。最简朴的电子管整流如图一所示。 
只有丝极和屏极的二极管具有单领导电性，常称整流管。在灯丝上加上额定电压，屏极上加上必然数值的交换高压，当在一个半周使屏极为＋时，屏极就可以或许接收从灯丝极发射的电子，此时屏极才会有电畅通过颠末丝极输出。在其它一个半周时，屏极带负压，因为电荷同性相斥，屏极就排出丝极发射出来的电子，电子就不可以或许到达屏极，屏流就不会发生，丝极就上也就没有电流输出。这样就只有脉冲式的单向电流输出电流，颠末滤波后酿成颠簸很小的直流。由于只有半波起浸染，以是这个整流电路叫做半波整流电路。假如用两个屏极的电子管瓜代整流，就组成了全波整流。犹如图2所示。 然而，无论是半波照旧全波整流，输出的电流都含有交换因素，称之为脉动电流，必要颠末滤波后才气够酿成较纯净的直流电，供应放大管的屏极或帘极等行使。 常用的整流管有两种;一是真空管式的，如6Z4、5Z2P/3P/4P、5U4等等，这些电子管的电流较小、耐压低、内阻较高，电压降较大，功率丧失也就大，不适相助较大输出功率的乙电源行使，只能作输出较小的乙电源行使。二是充气式整流管，也叫做汞气整流管，管内有水银，当灯丝加热后，水银挥发成气体，然后在屏极上加上交换高压，即可获得整流浸染。汞气整流管的内阻很低，以是电压降小，出格是无论通过的电流怎样变革，管内的压降差不多稳固的，只有15伏阁下，出格适相助大功率输出的乙电源行使。常用的有866和872等。500伏以上的汞气整流管为半波整流，要用两只才气够作全波整流。500伏以下的汞气整流管为全波整流，如83等。 （二）滤波部门 由整流管整流后的电源是脉动的，不能直接供应各电子管行使，必需颠末滤波器滤波。电子管整流中，滤波器常由低频扼流圈、电容构成。在小电流电路里，有效电阻和电容的。在电子管整流中，滤波器有两种：一是电容输入式，二是电感输入式。 1.电容输入式滤波器。如图2所示，图中的电容器C1接在整流管后头，颠末低频扼流圈L后再接C2。当整流督事变时，输出电流对C1充电，在整流管无输出或输出电压低落时，C1放电，云云重复，就切脉动电流变为较平直的直流了。因为L对交换的阻力很大，对直流却很小，以是当电流颠末L时，直流因素就很轻易通过，交换则很难通过，而且通过的直流又经C2重复充放电浸染，就将脉动的直流电流化作了靠近纯直流的电流。 
电容输入式滤波的输出电压较高，但电压轻易随负载的巨细而变换，电压不太不变，只合用于低功率输出的屏流不大的放大器中，如甲类、甲乙1类等。这类电源回收6Z4、5Z2P/3P/4P、5U4等等。 2.电感式输入滤波器。#p#分页标题#e#如图3所示，它和电容式输入差异点在于整流管后起首接的是低频扼流圈L，然后再接电容器C。这种滤波器的输出电压较低，低于整流管屏极上所给的交换电压。当电流颠末L时，凭证楞次定律：当变换的电畅通过电感线圈时，电感线圈自身将发生一个磁场来阻挡原本电流的增进（当原本电流要增进时）或减小（当原本的电流要减小时），以是，电感输入式滤波的电压较不变。因此，在大功率的乙类和甲乙2类放大器中都回收这种整流滤波情势。 
为了不变高压，使高压与负载变换的相关较小，在整流器输出端必要接一个功率较大的泄放电阻，这样一来，整流器就有一个牢靠的、与电子管屏流无关的根基负载，从而使整个负载电流的变换百分率相对减小，因而具有了必然的不变电压的浸染。其次，泄放电阻接入后，还可以掩护滤波电容C，使万一负载断开或行使不妥时（如灯丝与高压同时接通），不致使电压升高而击穿电容器C。 至于电子管栅极所必要的丙电压，在电压放大管或甲类、甲乙1类功率放大管中，都是用自给栅偏压的。在乙类或甲乙2类功率放大管中，则用单独的丙电整流滤波或在前级乙电源负极电路中串接一个电阻（如图2中的R1），操作电畅通过此电阻时发生的电压降（地为＋极，下端为负极）而供应功率放大管的栅负压（阴极接地，栅漏极或输入变压器次级中心头接丙电压）。 写到这里，假如我没表达错误的话，各人应该大白整流电路的根基特征了，出格是为什么有的电子管功放不要稳压也能好声的缘故起因了，这完全得益于那只低频扼流圈L和泄防电阻R1的稳压浸染 三、从放大器电旅程式看对电源的要求 电子管功放都由电压放大级和功率放大级构成。电压放大级的电压放大倍数固然很高，偶然可达数千倍，但它的电流却极小，也就是说根基没有电流输出，不能直接敦促喇叭事变，以是放大器的输出极必然要有一级能输出电流的放大级，这个放大级就叫做电放逐大级或功率放大级。 功率放大以线路情势的差异，可分为单端式和推挽式两种。 1.单端式功率放大器。 
图4的线路为单端式放大级，回收5极管接法。 一样平常10瓦级以下的小功率放大器，出格是几瓦的，每每用单管作功率输出级，由它直接敦促喇叭，已往用得很少，常用来监听功放，但大大都电子管收音机都用单端式输出，大大都发热友也出格喜好用单端，推迅速度高的喇叭。在推挽放大时，每每用这种单端式功率放大作功率敦促级。#p#分页标题#e# 在作敦促级时，偶然为了镌汰它的内阻，可将五极功率放大管接成三极用，如图5所示，这时，它的功率放大体减小许多。 
单端式放大器中的输出变压器，低级有直流电畅通过，铁心就会被磁化而产生磁饱和征象。为停止这种环境，必需在铁心间留有必然的旷地，这个旷地宜小不宜大，大了则发生较大的漏磁，不只服从低下，哼声严峻，低频上移，严峻影响频宽；小了则磁饱和偏大。 2. 推挽式放大器。 
图6是推挽式放大器的线路。 一样平常１０瓦以上的放大器都回收这种推挽式放大。电子管两管的屏极别离接在输出变压器低级的两头，中心抽头接在乙电源上（乙＋）。推挽输出的利益许多，首要有五点： 第一，因为推挽式的均衡浸染，可以减小偶次谐波失真； 第二，因为两管的直流屏畅通过输出变压器低级线圈时偏向是相反，巨细相称，以是它们所发生的直流磁场可以彼此抵消而不致使铁心被直流磁场合饱和，漏磁很是小，电感量大，因此可以大大缩小铁心横截面积。 第三，因为回收了推挽式放大，这就为使大功率放大成为也许，这样的电路回收屏服从较高的甲乙类和乙类功率放大级，在同样的直流电源供应下，可以得到比单端放大器大得多的不失真的功率输出。 第四，推挽式放大级因为两管均衡，故对加在屏极的电源滑腻度要求不太高，低落了对电源的要求，以是可以使乙电整流滤波部门简朴些。 第五，当推挽输出均衡时，输出变压器低级中心头与地之间是没有音频电压的，由于两管的输出一推一挽而彼此抵消了，因而不致在乙电源内阻中发生回援而滋扰前级放大器。 因为放大器的输出功率以及要求差异，所用的功率放大管的事变状态也差异。凭证事变前提的差异，可分为下列三大类： 1. 甲类放大器。 单端输出的功率放大级或用来敦促的电放逐大级都属于甲类放大事变状态。可是甲类放大也可以接成推挽式的。 甲类放大器的最大利益在于：一是因为它的负栅压较小，使它的事变点（即无信号输入时的栅压）在屏流――栅压特征曲线部门的中点，以是它的失真较量小，输出波形和输入波形极其相似。二是可以行使单督事变，必要的敦促电压也较小，以是在小电力扩大机中和电力敦促级中常常回收。#p#分页标题#e# 甲类放大器的弱点在于：输入电压不能太大，不然轻易产生栅流，直接效果是将引起较大的失真。许多伴侣制作的单端甲类放大器，单方面进步电压放大级增益，或再接前极，造成放大级的输入电压高出或处于负栅压的临界状态，发生了栅流，使声音欠好听，题目就在于此。另一弱点是静态时的屏流较大，同时输入的信号电压不能高出所给的负栅压，以是屏流变换范畴与其余类放大对较量小，故服从不高。 由于甲类放大的均匀屏流稳固换（由于它屏流的峰值与最低值对静止屏流来是或是对称的），以是它的负压一样平常都回收自给负压的要领。在阴极与地之间接一恰当的电阻，同时在电阻的两头并联一只大容量的电容器，这个电阻叫做阴极电阻。当屏流流过阴极电阻的时辰，发生电压降，接阴极度为正，接地端为负，以是阴极较栅极就为正，也就是嗣魅栅极得到了一根基上牢靠的负电压。跨接阴极电阻两头的电容器叫做阴极旁路电容器，它可以使负压更不变，并能使屏流中的交换因素旁路掉而不致发生电流负反馈。 甲类放大的屏流――栅压特征曲线如图7。 
写到这里，各人应该不难领略到负栅压不变的重要性了。在这里，自给负栅压来自于阴极电阻的压降，屏流的变革将带来负栅压的变革，一样平常环境下，加在屏极的电压颠簸很小，假如受市电的影响升沉大，那么事变点将偏离计划的中点值，不不变和失真也就不行停止了。不外这样的环境较少产生。 ２．乙类放大器 乙类放大器和甲类放大器首要的差异点在于所给的栅极负压值差异，也就是事变点位置差异。乙类放大级的栅极负压牢靠在近似于屏流静态点，以是它的静态屏流很小。 有的乙类放大管固然是零负压，但因为它的结构相关，它的静态屏流照旧很小，并且它的栅压――屏流特征曲线直线部门的中心就在零栅压上，如８０５等特制的乙类放大管，当有讯号电压输入时，在栅极为正半周时有屏流流过，在负半周时，则险些没有屏流，以是它的输出波形只有半周，如图8所示的上半部门实线。以是他不能单督事变，不然失真极大，乃至基础不能事变，必需行使两管接成推挽式电路，使两管轮番在信号的正负半周事势情，然后再在输出变压器中合起来，获得完备的信号全波，得到全波输出。 乙类放大器因为它的静态屏流小，且输入讯号高，以是它的屏服从要比甲类高许多，也就是说，同样是推挽电路，而且所耗损的电源也是同样的话，乙类放大的输出功率要比甲类大得许多。可是乙类放大的失真度却比甲类高一些。 因为栅极上的讯号电压峰值大于牢靠栅偏压，造成栅极偶然为正性，以是栅极上有电畅通过，简称“栅流”，这就是为什么乙类放大器输入每每要用变压器耦合，且要耗损必然的电源功率的缘故起因。为了减小输入变压器次级的直接电阻和上一级电子管内阻反应到次级的电阻，以是这个输入变压器都用１：１的，乃至是降压式的。 各人留意了，由于乙类放大器的屏流变革得很大，以是，对乙电电源的要求很高，内阻必需很小，电压必需不变，不然因为屏流的变换，将很轻易引起电压的不不变。也就是说，当输入信号强时，屏流明显上升，于是屏压则明显降落，功效就发生了失真，而且也低落了输出功率。 其它，乙类放大器的栅极负电压供应很是重要。由于乙类放大器均匀屏流的变革很大，以是不能用自给丙电的要领。乙类放大器的栅极在有讯号输入时有电畅通过，以是，必必要有一套内阻很小的整流电源来供应，这样才气得到不变的负电压。这种电压的供应要领叫做牢靠丙电压。假如这个负压不不变，也将发生失真。 有鉴于此，乙类放大器的乙电源、负栅压必需保持不变，这是放大器事变不变和不发生失真的条件前提，忽视不得。这就必要一个内阻小的电源体系，包罗变压器内阻及容量、电感内阻、整流管的内阻等等。其它，因为市电的不不变，又由于放大器用的是升压变压器，纵然行使了内阻小的电源体系，较小输入电压的变革，势必引起输出电压较大幅度的颠簸。在这种环境下，用稳压电源是抱负的选择，可以或许在相等范畴内保持电压的不变。 在乙类放大器中，一样平常多回收三极管，多极管如集流四极管或强力五极管，也可以接成三极管来作乙类放大行使，如图4所示。 #p#分页标题#e# 乙类放大的屏流――栅压特征曲线如图8所示。图中只是表白单管的环境，它的输出波形仅有输入波形的一半，另一半则有另一管来供应，如图中的虚线所示。    图8.JPG (207.76 KB)2009-2-24 23:18 ３.甲乙类放大器 上面谈过，甲类放大级的输出波形和输入波形极其相似，而乙类放大管的输出波形仅有输入波形的一半（半周），而下面所讲的甲乙类放大级单管的输出波形既不是全波，也不是半波，而是介乎两者之间的波形，如图9－1、2所示。以是成为这样的波形，是由于它的栅极所给的负电压是在屏流――栅压特征曲线下部的弯曲部门。  图9－1.JPG (197.61 KB)2009-2-24 23:18 甲乙类放大级的特征都介于甲类和乙类之间，也就是说它的屏服从比乙类小一些，但比甲类高；它的失真度比甲类大些而比乙类则要低些。因为它的单管输出波形的半周失真极大，以是必需行使两管接成推挽电路，这样才气正常事变。 甲乙类放大又可分为甲乙１类和甲乙２类两种。这两种放大情势的首要区别在于所给的负栅压。假如所加的信号电压峰值不高出栅偏压时，使栅极不发生电流的就是甲乙１类，如图9－1；假若有信号输入时，使栅极在某一短时刻内会发生栅电流的，即它的输入信号峰值大于它的栅偏压时，就是甲乙２类，如图9－2。  图9－2.JPG (199.97 KB)2009-2-24 23:18 甲乙１类放大，近于甲类放大，因不发生栅流，以是不必要电流敦促级，因此可回收高阻抗输入，用电阻电容耦合即可，可回收电压放大级来敦促。因均匀屏流变换不大，故可用自给栅偏压。 甲乙２类则当输入信号电压到达必然强度时，栅极上即有电畅通过，发生栅流，因而它就必要电流敦促，也就必要低阻输入，而且均匀屏流变换也较量大，以是对乙电源的要求高，由于栅极上有电畅通过，负压电源必需保持较高的不变度。在这种环境下，较量抱负的做法是由一套单独的高不变度电源来供应。一样平常的放大器限于本钱和体积，都取自前面各放大级的乙电源的负极回路中（一样平常甲乙２类和乙类输出的放大器的高压整流部门的前级和输出级都是分隔的）。这是因为前面各级都是甲类放大，均匀屏流没有变革，以是它的电压颠簸较小，相比拟力不变。但假如是高等放大器，则必需单独用一套稳压电源。 至于甲乙１类若行使的管子较大，而输出功率较小的，它的均匀屏流变革也不大，可以与前级共用一套电源。但若计划时要求它的输出电流较大，如靠近于甲乙２类时，它的均匀屏流变革较大，这时，电源不只必需前后级分隔，负栅压电源压也必需自成一体，用稳压最好。 值得一提的是，无论稳压与否，在放大器电源体系中，除变压器、整流器质量外，所用的电容应该是薄膜电容最好，高质量的电解电容其次，而电容的布局也很有影响，卷绕层多的，其感抗、频率特征都不如卷绕层少的，用小容量薄膜电容并联成足够用容量的电容比用单只的好得多。电容震动对电源的影响也不容忽视，油浸电容除进步耐压和温度系数外，可以或许减缓外界震动而带来的震动。其它，电容器应该阔别变压器，由于变压器磁力线穿过卷绕的极板时，将发生必然的感生电动势，也会影响到电源的质量。 竣事语 通过以上电路道理说明，我们不可贵出这样的结论：没有一套能量充沛、回响敏捷、滑腻不变的高质量电源做后援，用再好的电路，再优秀的极品元器件，也绝对出不了好的声音，乃至事变不不变，机能大打折扣。因此，一台高质量的音频放大器起首得益于一套高质量的电源，高质量电源是电子管放大器机能施展的基石，是通向HI-END地步的基础。 电源的不变与稳压不是一个观念，假如电压本来就不变了，就没有须要添枝加叶地回收稳压电路来实现稳压；假如可以或许满意根基要求，又是回收甲类放大电旅程式，也没有须要去稳压，尽量甲类放大器也会发生必然水平的屏流升沉，但幅度较量小。 至于用不消稳压，不能简朴的一概而论，必然要分清所要回收的放大器电旅程式，综合思量市电情形和小我私人对放大器机能要求的条理，以及本钱身分等。假如是回收乙类、甲乙类放大电旅程式，那么都应该回收稳压。要求极高的，甲类也应该回收稳压。#p#分页标题#e# 至于早年的许多电子管放大器不回收稳压，首要缘故起因还在于稳压的元器件希罕而昂贵，在于放大器技能和理论的成长具有阶段性、渐进性。记得80年月要探求或采购一只100微法400V耐压的电解电容是何等的艰巨，大容量MKP或油浸电容的确是想都不敢想。假如用电子管电路举办全稳压，生怕一台放大器的重量、体积、本钱、能耗是不稳压的N多倍，也会是此刻全稳压的N多倍。现在，一只高质量的电容、整流管、电源调解管安若泰山，用技能前进、正向压差、内阻特小的肖特基高速快规复二极管，以及稳压特征优秀的稳压管、LT系列三端稳压管或高压高机能晶体管、场效应电源调解管，低正切消费角、低感抗、高容量电解或薄膜电容打造的低功耗、高服从、高机能整流电源、稳压电源已经异常轻易。在这样的环境下，为何不实现早年难以实现的好梦呢？ 至于用电路的要领实现稳压，对音质或音色的影响，不在此文接头的范畴。但可以必定地说，回收电子稳压、机器稳压（变压器调压器）与不稳压是有区此外，如配景噪声、脉动率、迟滞、透明度等，尽量这种不同大大都环境下很难用耳朵区别出来。打个例如，不稳压的电源就像大河里的水，按照外在前提的差异，有浑水、净水，有酸碱水和善杂质水平，有甘泉和涩泉，有的可以或许饮用，有的不可以或许饮用。电子稳压比如水质处理赏罚器，无论水的来历怎样，哪怕是人尿、牲口尿，出来都是清亮透明的，其间有无添加剂不说，但都可以饮用，味道也将按照处理赏罚装备的优劣有所差异。 可以信托，跟着电子技能的成长，通过稳压后纯净的、高质量的电源必将不绝慢慢进级呈现，而且愈来愈靠近抱负电源的极限，放大器技能也将慢慢成长和前进，一个具有划期间意义、打破传统模式的、更高尺度、更好电路、更美妙动人的音响期间必将到来！ （全文完） (责任编辑：admin) |
