6N3+LM4780功放製作教程

6N3+LM4780功放製作教程
功放製作——膽前級
今天終於把畢業論文交出了。兩周前開始畫功放的電路圖，心裡一直想著這件事情，已經拖了不少時間了。主要原因是一直沒有找到漂亮的電路圖繪製工具。總覺得Protel、Visio 畫出來的電路不好看。Protel 元件比例不協調，Visio有些格點自動捕捉功能太霸道了，而且在兩條導線交叉時會自動加上難看的橋形跳線符號（可能是我不會用）。也試過SmartDraw，覺得也是自動捕捉功能太要命，滑鼠一靠近元件就被捕捉過去了，得非常小心才行。後來，還是決定使用 Johns HopkinsUniversity 開發的 Xcircuit。它必須在 Linux、Unix 下用，所以為此還學了 Linux。從而也就改變了以前覺得Linux 特費事的觀點，裝一個 ubuntu 比裝 windows還省事，office、播放器什麼都不用單獨裝，系統裝完就完全可以用了。殺毒軟體也免了。使用后發現，用 Xcircuit 可以直接畫出 ps的文檔，全都是矢量圖，縮放沒有失真，而且自己覺得看上去和國家半導體、德州儀器元件數據手冊上的電路圖風格有些相似了，嘿嘿。
言歸正傳，上次介紹的功放採用了如下的電子管前級電路。




而下圖是實現同樣功能的電子管陰極跟隨器和射級跟隨器。

雖然說功能相同，但是電路上還是有很多不同。
首先，電子管的工作電壓比晶體管高得多，前者為數百伏，後者僅需幾伏。顯然兩者不能直接替換。
第二，電子管依靠陰極受熱后發射電子，屏極（陽極）加有高正電壓，可以收集這些電子。如果屏極相對陰極加負電壓則屏極排斥電子，沒有電流產生，這就是電子管二極體的整流原理。所以，電子管要工作需要加熱，這一般通過給靠近陰極的燈絲通電來實現，否則電子管不能工作。這也是電子管發熱大的原因。
第三，三極體工作原理是是在陰極和屏極間用細金屬絲網加了一個柵極，屏極加正高壓時，柵極上加一個很小的負電壓就能夠使減小屏極電流，達到控制屏極電流的目的。所以於NPN型晶體管放大電路需要在基極加正向偏置不同，電子管正常工作時柵極和陰極之間的電壓是負電壓（負柵壓）。這使得電子管有一種非常方便的偏置方法——陰極自生偏壓：




可以看出，通過 SRPP，取消了 V1 的屏極負載電阻 Ra，這使得 V1的負載電阻變大了。也就拓寬了頻響。順便說以下，這種共陰放大器的增益可以表示為 A = g R，其中 g 是跨導，R是電子管陽極內阻和外部屏極負載電阻的並聯值。由於陽極內阻的存在，增大負載電阻並不能無限制地提高增益和拓寬頻響。
功放製作——石后級


高保真發燒友們接受集成功放的不多。但是它的成本低、製作容易、調試簡單的優勢吸引了我。而且，前些年用LM3886裝過一個2*50W合併式功放，對它的音質相當滿意。2004年，美國國家半導體又推出了大功率集成功放LM4780，又使我萌生了製作更大功率功放的念頭。這個功放的后級電路如下圖所示。

我們還是先介紹一些功放后級電路的基礎。事實上，功放前級關心的是增益，后級關心的則是帶負載能力。通常的揚聲器阻貳都是8歐，若要產生10W的輸出，后級的電流輸出能力就必須大於1A。就這一點，集成運算放大器就不能勝任。所以必須加接電流放大級。這些電流放大級的電壓增益甚至不到1，一般都是使用射級跟隨器。功放后級的輸出方式后變壓器輸出、OTL（Output TransformerLess，無輸出變壓器，下圖（a））、OCL（OutputCapacitorLess，無輸出電容，下圖（b））、BTL（BridgedTransformerLess，橋式，下圖（c））等幾種。變壓器輸出一般用於電子管后級很少用於晶體管電路，后三種在晶體管和集成電路后級中廣泛採用。