2A3推挽立体声功放的制作.doc

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1、2 A3 推挽立体声功放的制作图 1 特性曲线2012-07-19#2012-07-19#2012-07-19# 陈杨2A3单端甲类(A类)功放那温暖迷人的音色确实让人陶醉,但它输出功率小(只有3W左右), 需要搭配高灵敏度的音箱这一 缺点, 又让人们感到不爽。如何既保留2A3的音色特点, 又有 较大的输出功率, 以适应更多的音箱, 播放动态范围更大的表 1 RCA 2A3 规格 ( AB1 类推挽放大器)音乐信号呢? 这就是推挽工作方式。为此爱好者开发出不少2A3推挽立体声功放。这里向你介绍的是一 种AB1 类的推挽立体声功放, 值得参考。一、AB1类的 2A3AB1 类的2A3的工作特性见

2、表1 , 特性曲线见图1 ,这是RCA公司发表的。它的工作特性有两种状态, 一个是固定偏压, 一个是自给偏压。其输出功率相差2012-07栅-路1电阻9#7-1也9很#大#, #固#定#偏#压#时#125W0, 1自2给-偏0压7时-110W9, #相#差#最大额定值屏压30 V屏耗15 W典型应用值固定偏压自给偏压屏压300 V300 V栅压- 62 V-阴极偏置电阻-780峰值音频栅- 栅压124 V156 V零信号屏流80 mA80 mA最大信号屏流147 mA100 mA等效负载阻抗 ( 屏- 屏)3 k5 k总谐波失真2.5%5%功率输出15 W10 W最大电路值#50 #k#520

3、0 0k12-0图 2 电路原理图1 .5 倍。另 外 还 有 一 点 相 差 很 大 的 是 最 大 栅 极 电 路 电阻 , 固 定 偏 压 时50k, 自给偏压时500k, 相差1 0倍。50k电阻对前级驱动管来说, 会造成更大的负担, 它需 要更大的屏流来推动。这也就要求增加前级驱动管的屏 压和电源滤波电路的功耗。为了拓展2A3功放的适应能力, 哪怕是效率稍低一点 的喇叭也能推出好效果来, 于是采用标准的AB1 类推挽电 路, 如图2所示。2A3采用自给偏压方式, 最大输出为1 0W, 适用于听音室面积1 0m2 1 5m2, 搭配灵敏度为 90dB/W的 音箱, 即使放音音量不大,

4、也能获得满意的效果。又需要加上一点负反馈改善音质, 所以就决定不采用驱动变压器。为了保证功放1 0W输出时能长时间稳定地工作, 决定 采用自给偏压方式。2A3 这 只 胆 管 在 自 给 偏 压 方 式 时 , 针 对 不 同 的 栅 流 , 其 屏 流 具 有 自 我 抑 制 作 用 , 工 作 起 来让你放心。此时栅路电阻的 最 大 值 为500k, 从安全 性 出 发 , 取 其 一 半 多 一 点 , 即 270k; 阴 极 电 阻 是780, 根据市售电阻的标称阻值, 选用750。此时虽 然屏流略有增加, 其屏极耗散功率仍在安全稳定的工作范围中。二、关于2A3的偏压三、关于相位反转电

5、路在构成电路的时候, 古典电路大多采用变压器驱动方式, 其栅极阻抗问题就比较简单, 因为利用变压器绕 组的阻值与之匹配就行了。但是, 在使用驱动变压器时, 有一个比较麻烦的事, 就是很难施加负反馈, 于是就只 好采用无负反馈电路; 另外从外观上看, 除了电源变压 器、扼流圈、两个输出变压器外, 还得在机座上另加一 个驱动变压器, 显 得 很 拥 挤 。这 里 , 既从 外 观 上 考 虑 ,对于推挽工作方式来说, 它的相位反转电路是非常重要的。推挽电路的两只管子, 一个工作在正半周, 另 一个工作在负半周, 这正负两个半周的信号就由相位反 转电路提供, 即相位反转电路的作用就是将单路的音频 信

6、号分成一路正半周信号和一路负半周信号, 最后再由 推挽电路合成一路音频信号。显然, 它分割的好坏就直 接关系到重放音质的好坏。图 3 ALTEC 倒相电路 图 5 姆那朵式放大倒相电路图 4 自动平衡式放大倒相电路 图 6 输入输出特性6BQ5是一只增益高, 只要小的栅极驱动电压就能获得最大输出的胆管, 用它来构成的相位反转电路如图3所 示, 这就是所谓的阿尔特克(ALTEC)型相位反转电路, 它 的学名叫相位分割型倒相电路, 它利用了三极管阴极电 流和屏极电流相位相差1 80的特性。由于它的屏极和阴 极都接的相同的 负载电阻, 所以很容易从屏极和阴极得 到幅度相同而相位一正一负的两个信号。该

7、电路为了施 加一定强度的负反馈, 就要求初级采用输入阻抗比较高 的五极管。 这时虽然其高频特性不会怎么变坏, 但不足 之处是输入级的增益(放大度)就必须全部由初级来完成 了, 这样要在倒相级的屏极和阴极分别输出高电压的信 号就比较困难了。在并不是一定要加负反馈的场合, 可 以采用高值的三极管来代替五极管, 以获得较大的输 出。第4 图是自动平衡式电压放大、相位反转电路, 由两 只三极管V1 和 V2 ( 或一只双三极管) 构成。输入信号加 在V1 的 栅极 , 放 大 后 由 屏 极 经 耦 合电 容 输 出 ( 输 出1) 。 在其输出中分出一路径 Rd作为输入信号加在下面三极管 V2的栅极

8、, 由V2放大后由屏极输出 ( 输出2) 。由于Rd= Rb, 所以 V2 输出与输出1 幅度相等但相位相反的信号, 这样就达到了将输入信号分成幅度相等相位相反的两个信号的目的。负反馈可以从V2加入, 不会对该电路产生什么负面影 响。该电路的结构对电源而言上下对称, 这对抑制电源噪声有利,另外可采用高值的三极管来获得大的放大度。该电路的不足之处是由于输出阻抗高, 使其高频特性变坏。第5图为姆那朵式电压放大、相位反转电路, 这也是 我们所说的阴极耦合型倒相电路, 其结构形式又有点像差分放大电路。V2与V3的阴极连在一起,共用一只阴极电阻Rk, 两个输出信号分别从V2和V3 的屏极输出。上面三极管

9、V2的输入信号由V1 放大后提供, 加在栅极, 其输出信 号可从V2的屏极和阴极分别获得, 此时屏极和阴极上的信 号相位相反。因为V3的栅极被电容旁路, 电阻Rk上的电压 也加在 V3的阴极, 这时V3是工作在栅极接地的放大器, 所 以V3屏极输出信号与其阴极上的信号同相。结果V3屏极输 出信号与V2屏极输出信号相位相反。在此电路中, 若屏极 负载电阻R1 = R2, 那么与V2输出电压相比, V3的输出电压 要小一些。如果再将共阴极电阻Rk取得大一些, 则两个输 出电压的偏差就会小不了。再加上V2和V3栅极上偏置电路 产生的直流和交流损耗, 结果电路效率不高, 不能获得图 7 无负反馈时各部

10、分放大量图 8 输出变压器特性压 为 1 56V,换算成单边栅极电压有效值,则约为其35%,即55V。由 此看 来 , 本 机 驱 动 级 还 是 具 有 充 裕 的 激 励 能力。在无负反馈时, 各部分的放大量如图7所示, 从输入 端到输出变压器次级8端子的放大量约41 倍, 这样可以 加上6 1 2dB的负反馈。如前所述, 对于2A3这样的名胆,没有必要施加大量的负反馈, 否则会扼杀该名胆的优点。 另外, 再看阻尼因素, 姑且不管过去的喇叭怎么样, 现 在的喇叭, 为了让其有良好的低音表现, 都要求要有一 定量的阻尼因素。为了改善阻尼因素, 也只能少量地加 一点负反馈。基于这些原因, 本电

11、路采用的负反馈量大 约7dB。较高的输出电压。一般情况下, 让R2大于R1 , 可让两个输出电压达到平衡。如果将Rk变成一个恒流电路,R1= R2, 两个输出电压的偏差也可近似为零。即使让四、关于元器件了解了以上几种典型的倒相电路之后, 再来看本机的倒相电路就比较容易了。本机采用的是一种叫做威廉 逊型的倒相电路, 它是由一级阿尔特克相位分割型倒相 电路加一级阴极接地的放大电路构成。这样既利用相位 分割型倒相电路获得较为平衡的两个输出信号, 又利用 放大电路使这两个输出信号获得足够大的信号幅度。由 于专门加了一级放大电路获得了足够高的放大度, 为了 获得良好的高频特性, 该放大级采用低值低内阻的

12、胆 管。此外, 如果想获得更大的放大量而多采用几级放大 电路, 同时又加上足够大的负反馈量时, 该电路的交错比设定起来就 比较难了。本机虽然 采 用 威 廉 逊 型 倒相 电 路 , 但 它 又 与 威 廉 逊 型 倒 相 电 路 的 设 计 思 想 有 所 不 同 。 威 廉 逊 型 倒 相 电路的要点是负反馈量可以加我们知道, 在推挽电路中, 两管公用一只阴极电阻和旁路电容, 为了获得良好的推挽性能, 两只推挽管选 用对管为好。为此, 厂家为了满足用户的这种需求, 往 往也有对管出售。美国产的2A3不错, 另外还有俄罗斯产的。其实我国曙光厂生产的2A3也很好,可靠性很高。双三极管6SN7

13、建议选用军级品。如果你手上有6H8C也可以, 只是要注意它的噪声问题。关于输出变压器,采用输出容量为50W的定向性优良到20dB,而 本 机 的 负 反 馈量 不 外 乎仅加了7dB而已。因为对于素质优良的2A3来说, 没有必要加大量的负反 馈, 对于这样的名胆, 大量的负 反 馈有百害而无一利。本机从输 入 到 驱 动 级 的 输入 输 出特性如图6所示。可见, 在1 kHz 信 号时, 非削波最大输出为65V, 对应的 输 入 电 压 约 为 0.33V,放 大 量 为1 95倍。从表1 ( 2A3的规格表) 中可知, 2A3在自给偏压的推挽工作方式 时 , 为 得 到 最 大 输 出 所

14、 必 需 的 栅 极 激 励 电 压 , 栅 到 栅 间 的 峰 值 电图 9 机座加工图制 ,它 能 提 供 两 组2.5V、 一 组6.3V和一对280V电压即可。整流硅二极 管 这 里 用 了 现存 的3TH41, 也 可 用 其 他 型 号 的 , 只 要 耐 压 为1500V、最 大 电 流 为3A 的 硅 整流二极管都行。从原理上讲, 这 里的交流电压为280V, 整流二极管 的 耐 压 只 要 大 于 它 的 3 倍 , 即 大 于840V就行, 性能为快恢复型的即可。B电源的滤波电解电容采用音频 专用电容, 而且是两个做在一起的 组件式电解电容。如果找不到这种 组件式电解电容,

15、 也可以采用分立 式电解电容。当然能用薄膜电容是 最好的, 因为这神电容的正反向绝 缘性能比电解电容优异, 稳定性和 可靠性都更高, 其缺点是它的体积 太大, 要求较大的安装空间。小 容 量的可全部采用薄膜电容。机 座 的 制 作 参 见 图 9 , 长 为370mm, 宽 为 254mm, 高 为 58mm, 加工完成后, 表面镀上一层香槟色的 防蚀铝, 既防锈蚀又有一种高级感。 过去大家喜欢用薄铝板做成饭盒状 的底座, 现在随着审美观和加工手段 的提高, 这种底座已被淘汰了。两个交流声平衡器VR1 和VR2 采 用菊花形线绕电位器。底板上每对2A3胆管旁与输出变压器之间, 有一 个!12m

16、m的孔, 便可安装此电位器。 该电位器还 自 带 锁 紧 螺 帽 , 调 整 完 成后, 旋紧此螺帽, 便可锁紧旋转轴, 调好的平衡点就不会跑动了。20W 750采用珐瑯瓷 线绕电阻, 其他的全部采用金属膜电阻。的EI铁芯, 用于推挽的初级线圈阻抗为5k, 其特性和规格参见图8。放大器最大输出功率为10W,这里为什么考虑采用50W的输出变压器? 是否用得太大了点? 一般来说, 输出变压器的容量不是单靠放大器的最大输出功 率来 决 定 的 , 主 要 取 决 于 它 的 最 低 工 作 频 率 , 而 且 与 最 低 频 率 的 平 方 成 正 比 。 根 据 实 际 经 验 , 必 须 保 证

17、30Hz时有50W 的输出, 这样才能保证在20Hz时有22W的 输出 ( 即30250= 20222) , 否则在听音时, 你会明显 感到低频的力度不够。电源变压器比较好办一点, 可买成品, 也可自己绕五、制作中的注意事项制作时, 电源变压器、扼流圈、输出变压器和机座可自己制作, 也可购买成品。估计成品机座要难买一些, 很多时候都需要自己制作。自己制作, 既是爱好者的一 种乐趣, 也是体现胆机个性的一个重要特征。如果你没 有条件制作机座, 也可将图纸交给加工厂委托加工, 还 有一种办法是利用类似的机座, 经适当的改造用作自己图 10 元器件安装图的机座。自己加工机座, 你至少得有钢锯、电钻、

18、锉刀和钅郎 头等基本工具, 而且你还必须会使用这些工具。加工时, 先将加工图画在铁板上, 对于大孔, 你就只好用蚂蚁啃 骨头的办法了, 用电钻沿大孔内线钻一圈小孔以取掉中 间部分。然后用锉刀修锉, 使之成为需要的大圆孔或方 孔。如果你不喜欢在铁板上直接画加工线, 也可以将11的加工图纸粘贴在铁板上来加工。安装的时候, 先布线, 后焊元器件; 先装轻的, 后 装重的, 例如电源变压器、扼流圈和输出变压器就最后 装。布线时, 建议供电线用红色, 接地线用黑色, 信号 线用黄色, 以便于区别。安装图参见图10。一个是布线 图, 一个是元件安装图。这里采用了支架, 使元器件和 布线排列整齐好看。如果这

19、种布线和元件安装方式你不 喜欢, 也可以采用所谓搭棚方式安装焊接。就其效果来看, 这两种装配焊接方式没有什么明显差别。有人将搭棚焊接方式的效果片面夸大了。胆机效果的好坏, 不取 决于是否采用搭棚焊接, 而取决于电路设计、元器件的 选用和最后的调试。最后需要注意一点的是, 整流二极管、电阻电容的 引脚在弯折时, 一定要用尖嘴钳夹住引脚根部进行弯折, 不要直接弯折, 避免伤害这些元件。电解电容一定要注 意极性, 不能反接。装好后的实物照片如图11所示。六、电性能测试由于 该 机 的 调 整 比 较 简 单, 这 里 就 不 详 细 介 绍 了 。只要元器件选用、安装焊接正确, 一般不会有什么问题。

20、 VR1和VR2的调整以耳朵靠近喇叭听到的交流哼声最小为 准。该机电性能测试全部以8负载为准。图12为颇率特图 12 频率特性图 13 噪声失真特性图 14 阻尼因数图 15 输入输出特性性图。在测试时, 先输入1kHz信号, 调节输入信号电平,使输出为0dB( 0.775V) , 然 后 保 持 输 入 电 平 幅 度 , 只 改 变 频 率 , 读 取 不 同 频 率 时 的 输 出 信 号 幅 度 , 便 得 到 图12 。 可 见 , 在-1dB的范围内, 其频响是从9Hz到130kHz。 有这样好的频率响应, 一是因为全部采用中管施加轻 度的负反馈, 二是不加相位补偿电路来补偿输出变

21、压器 的高频特性。噪声失真特性一般在100Hz、1kHz和10kHz三点进行 测 试 。 由 于 本 机 采 用 了 大 容 量 的 输 出 变 压 器 , 所 以 在100Hz和1kHz时的失真率没有什么不同。其低频特性最低 测 到 了40Hz, 如 图13 所 示 。在 不 削 波 最 大 输 出10W 时 ,40Hz和1kHz的失真率几乎一样 ( 约为1%) 。图14为其阻尼因数, 采用开关法测试。测试时, 在 输出端子上接上电子电压表, 测出接上负载阻抗和无负 载阻抗时的电压值, 然 后 通过 计 算 便 得 到 图14 的 曲 线。放大了16.3倍。当输入信号为0.1V时, 输出为0

22、.405W, 信号电压被放大了18倍( 即+25dB) 。七、试听效果在试听时采用的CD机为马兰士SA840V, 前置放大器是自己制作的无负反馈胆机, 音箱是目前流行的灵敏度 为8590dB/W的音箱。为了进行比较, 当然也可以用灵敏 度为105dB/W的ALTEC音箱。首先听交流声, 只有耳朵靠近喇叭时, 才能听到一 点点, 在试听位置上就根本听不到了。若用ALTEC音箱,本机的音量显得比较富裕, 不用担心有什么问题。若用86dB/W 灵敏度的音箱, 在大音量时勉强能听到嗡嗡响,在用普通音量试听时, 感觉还是满可以的。从很多的经验介绍来看, 给人的感觉是用2A3听爵士 乐是最佳匹配。由于本机

23、有良好的相位特性, 不论是听 爵士乐还是听古典乐, 其效果都非常好, 现场感太强了, 让你忘了机器的存在, 陶醉在音乐之中。它的低频表现 也非常好, 只有用真实二字来形容。看来大功率输出变可见,本机的阻尼因数在1kHz时为5.8, 在17Hz40Hz 的频率范围内都保持在5.0以上。图15 是1kHz 时 的 输 入 输 出 特 性 , 可 见 在0.55V 输 入 时, 得到非削波10W的最大输出。在这一点, 当接8负 载时, 它获得的电压与输入电压相比, 通过计算可知被压器的采用没有白费。PAVYour request could not be processed because of a configuration error: Could not connect to LDAP server.For assistance, contact your network support team.file:/C|/Users/Administrator/Desktop/新建文本文档.txt涵盖各行业最丰富完备的资料文献，最前瞻权威的行业动态，是专业人士的不二选择。file:/C|/Users/Administrator/Desktop/新建文本文档.txt2012/8/26 12:19:58