胆机放大电路的几种类型

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胆机放大电路的几种类型
功率放大的工作状态有甲类放大、乙类放大、和甲乙类放大。甲乙类放大又分为甲乙1类放大、甲乙2类放大。由于这几种放大类型工作在不同的放大状态，对于声音的表现、输出功率、失真度等一些指标差别较大。所以在不同的使用场合，应选不同类型的放大器。
（1）甲类放大也称甲1类、A类或A1 类放大（注脚 1 则表示功率管工作在无栅极电流状态即，Ug<0）。甲类放大的工作点Q是选在动态特性曲线左负区的直线部分中点。控制栅极输入信号的强度限定在正半波时不产生栅流，负半波时不进入动转线的非线性部分。放大器工作在栅压—阳流的线性范围之内。所以，功率管在整个信号周期内阳极回路均有阳流即，静态阳流大于或等于动态阳流。由于它工作在动态曲线负区的直线部分所以非线性失真很小。它工作的范围只限定在负区的直线部分，静态阳流较大或动态时阳极直流分量大，所以阳极电流变化幅度小，因此阳流和阳压的变化幅度小，输出功率也小。由于静态工作点在负区部分的中央同时也限制了功率管阳极对直流电功率转换效率（功率管在栅极输入信号电压的作用下，直流电源供给的电功率转换成功率信号的转换过程中，有一部分直流电功率被功率管的内阻转化为热能消耗掉，使功率管输出的功率信号小于直流电源供给的直流电功率。将输出的功率信号与电源供给直流电功率的比值，也称为阳极转换效率。）只有30%左右。所以甲类放大输出的信号电流和信号电压的有效值较小。也许用曲线示意解释起来可能不是很容易理解。其实，对甲类放大用通俗的解释就是：功率管阳极的动态工作电流包括输出最大值时始终没有超出功率管阳极静态电流的范围。这样就限制了功率管对信号波幅的扩展，同时也就限制了功率管的输出功率。因为功率管动、静态时一直处在放大状态（无截止区），所以甲类放大无交越失真。甲类放大分为单端甲类放大和推挽甲类放大两种种类。
  甲类单端放大的特点：它可以用多只同型号并联或选用大功率阴极直热式三极管放大管以克服单端甲类输出功率小的缺点。由于单端甲类放大电路输出变压器初级绕组有直流电流流过易产生磁饱和引起失真，所以铁芯要顺插并留有磁隙增大磁阻同时要加大铁芯面积以磁化无用的直流成分（效率低）。由于功率管动态和静态时阳极电流的增减量基本无变化，它对于电源来讲是一个稳定的负载，所以对电源的有效内阻要求不高。但，对电源直流成分的纯净度则有非常高的要求，否则会有交流声出现。单端甲类放大还有着有着线路简单，保真度高、声音甜美、“胆”色迷人。甲类单端输出放大多在家庭使用，由于它自身的原因比较适合推动一些灵敏度较高的书架式音箱。一般情况下它失真在 5% 以内时用耳朵很难觉察，这就是电子管放大的特殊性，这也是平常流行的“温柔”失真。目前在HI-FI 高级电路使用较多。甲类单端输出分为，三极管单端输出，四极管单端输出（将帘栅极接到阳极上构成的准三极管，图7.1）。三极管单端输出它的内阻小、无交越失真、线路简单、性能稳定、音乐重放表现好。在选管时应挑选左特性、低内阻、阳极耗散功率大、动态特性曲线线性范围大的阴极直热式三极管。经常使用的左特性阴极直热式三极管有848、211、2A3、300B等，还有象811、805（FU-5）等右特性三极管它要求有较高的输入激励功率，应使用输入变压器激励或用功率管阴极输出偶合，以提高推动功率。使用时要注意的是，由于阴极电位不同，所以两声道不可共用阴极（灯丝）。如用KT88、807（FU-7）、EL34等右特性、功率较大的束射四极管做单端输出的电路则更简单，往往只要一级电压放大，阻容偶合就能满足功率管的推动要求，由于放大器外围电路使用的元件极少，由元件引起的非线性失真非常小。甲类推挽放大的两功率管输出的基波成分在输出变压器初级绕组中同相相加，两功率管所产生的偶次谐波成分在输出变压器的初级绕组中反相相加而相互抵消。减小了有本级产生的非线性和偶次谐波的失真。由于两功率管阳流通过输出变压器初级的两绕组是等量而反向的，所以能够抵消由于电源滤不良产生的直流脉动成分，它对于输出变压器次级绕组的作用等于零，所以不会产生交流声。由于两管的静态阳流等量反向通过输出变压器的初级所产生磁通的方向也是等量相反的，所以铁芯没有直流磁化的作用。即，铁芯可以对插（效率高）。但是由于推挽的工作方式是一种叠加方式，所以它客观上存在一定量（很小）的失真。
  甲类推挽输出分为：三极管推挽输出、束射四级管推挽输出（图7.2）。三极管推挽输出大多使用大功率阴极直热式三极管，它有着内阻小（放大系数小）、阻尼系数好、电路简单，开环增益低。目前使用阴极直热式三极管推挽放大并以输入变压器偶合的多数是顶级电子管功放。由于使用了输入变压器，到相的波形对称性好，外围的元件更少，开环增益极低，因此由元件引起的噪音及非线性失真的几率大大降低。只要使用的元器件质量上乘，无须使用大环路负反馈。其声音的表现辉煌高雅的确能让人达到如痴如醉的地步。但，上乘的输入变压器在制作工艺及性能指标上比输出变压器要求还要高，在业余条件下自行绕制困难较大，市售成品的价格也不低，所以这类胆机的制作技术、工艺成本较高。束射四极管甲类推挽的特点：动态范围较大、控制力好、保真度高并且有着很好的声音表现。功率管大多选用KT系列、6P3P、EL34、FU-7等。
（2）乙类放大器又称B2类放大（注脚2则表示动态部分时间栅极有栅流通过即，Ug≥0）。它的工作点Q是选在阳流的截止点。输入信号在负半周时允许功率管截止，栅极输入信号在正半周峰值时允许部分进入动转线的正区。
由于功率管在静态时阳流很小或为零，在栅极有信号输入时功率管只在半个周期导通，另半周截止。所以，这种放大类型只能工作在推挽电路。由于动态工作范围部分时间进入了动转线的正区，这就引起了在动态与静态时的阳极电流相差很大，所以信号波幅也得到扩大，阳极转换率得以提高，输出功率就大，它充分利用了功率管尽可能的利用的动态范围，输出功率甚至能超过功率管的极限功率，效率可达 70% 左右。它的两只功率管是交替工作，在波形的交汇处会造成偏移，因此会引起较大的失真，这种失真就是平常所说的“交越失真”。由于B2类放大功率管栅极有栅流，所以必须采用功率激励，输入变压器偶合。它的特点是：功率管阳极转换效率高，输出功率大，失真大。
这种放大一般使用在较大功率的定压式或定阻式功放中。主要在学校、厂矿、及企事业单位做有线广播使用，使用的电子管大多是FU-5推挽或FU-7并联推挽等。
（3）甲乙1类放大又称AB1 类放大。它的静态工作点Q是选在负区直线部分的中点与弯曲点之间。也就是说，静态时阳极始终有一定的阳流，动态时的工作电流会超出静态电流。这样，放大的信号波形就会不对称，会产生波幅交越失真。但，输出波形扩展的幅度较大，功率管阳极对直流电功率的转换效率提高了，输出功率就较大。由于它的波形不对称，则必须使用推挽式功率放大，使上下两功率管输出的信号叠加，以抵消失真部分的波形。不过，在波形的衔接处总不能处于绝对的圆滑，会产生一定的交越失真。由于它只限在动态曲线负区（动转线左边），所以栅极不会产生栅流即，Ug<0 。这种放大类型的特点是：功率管工作在无栅流状态，栅极不消耗输入信号功率，所以只须采用电压放大推动，阻容偶合即可。功率管在静态、动态阳极电流变化不大，使用固定栅偏压或自给栅偏压均可。它还有输出功率较大，非线性失真小，工作稳定可*，阳极的转换效率在 40% 左右。它是目前使用最多的放大类型，广泛应用于商品机或土炮机的推挽电路。AB1类放大不适宜工作在单端放大输出否则，会产生很大的非线性失真
（4）甲乙2类放大也称AB2 类放大。它的工作点选在动态曲线负区接近弯曲点至阳流截止点。它的正半周信号波峰值允许部分时间进入动转线的正区，栅极回路会有一定的栅流流过Ug≥0 。由于信号负半波的波幅有部分被切除失真，所以AB2类放大也只能工作在推挽电路里。阳极的转换效率在 50% 左右。
它的特点是：功率管在动态时，部分时间栅极有栅流，这样栅极电路就要消耗一定的信号功率。为了满足对功率管的推动要求，推动管不仅要使用功率管，而且还应将四极管改接成三极管使推动级成为自身内阻小、失真小以推动变压器到相、激励偶合。由于功率管动态、静态阳极电流变化很大，使用自给栅偏压会引起功率级的工作不稳定，所以必须使用固定栅偏压。
  以上四种放大类型， A1 类和 AB1 类应属于一个大的放大类型。它们的共性是，功率管阳极电流变化小，栅极无栅流只须电压信号激励即可；AB2 类和 B2 类也应属于一个大的放大类型，它们的共性是，阳极电流变化大，栅极部分时间有栅流在输入电路需要功率信号激励。
了解以上四种放大类型和它的工作状态（表1）后，可以看出，我们常用的A1类和 AB1 类这个大的类型它的工作点很接近，在实际应用中想变通则较容易。如果喜欢甲类工作状态对声音的表现同时放大器的输出功率与音箱功率搭配尚可的情况下，则可以将 AB1 类状态的工作点即功率管的静态电流（在变压器高压绕组电流许可的情况下），调整为甲类放大状态所需的电流值。当然，阳极的工作电压也要相对降低。要注意的是，甲类放大状态功率管静态电流和功率管工作电压的乘积不准超过功率管的最大阳极耗散功率。反之，想要得到较大的输出功率而不计较失真等其它参数或性能时，可通过调整功率管阳极静态电流下降、阳极电压上升均可以达到目的。它们之间的关系是：Ua↓Ia↑=Ia↓Ua↑。在实际应用中，这几种类型放大的工作状态以及它的曲线图，只是把它做为参考不能左右某一工作点直接的绝对数据。每一种放大类型的工作点都有它的一定使用范围，在这个范围内电流每变化一次，工作点也变化一次，所以工作点不是绝对值，同时每改变一次工作点对于声音的表现也是不尽相同的、放大器的性能指标也相应的发生了变化。对于胆机工作点的设置要灵活运用，既要放大器在整机上有理想的硬性指标外又要考虑到它对于音乐表现产生的音效同时还要让听觉得到最佳的效果。
6，栅极偏值电压：电子管控制栅极相对于阴极具有的直流电压叫栅偏压。它是用来控制电子管阳极吸收阴极发射电子的数量以调整阳极静态电流的大小。在其它电极电压不变时，改变这个电压就可以改变电子管的工作点（电流值）。按极性它可分为正偏压、零偏压、负偏压。按其供给的方式它又分为固定栅偏压和自给栅偏压。
（1）自给栅偏压：在功率管阴极对地串接一只电阻（ Rk ），当有阳流通过时，就会在 Rk 两端产生阴极为正，地端为负的电压降（UK）。由于栅极通过栅极电路回路与RK的负端连接，所以在栅极上就得到了负于阴极的电压(Ug)。RK 的阻值越小，栅极负压越小（正），栅极控制阳极吸收阴极电子的能力就越低，阳极得到的电子数目就多，阳极电流就越大。反之， RK 的阻值越大，栅极负压越大（负），栅极控制阳极吸收阴极电子的能力就越强，阳极得到的电子数目就少，阳极回路的电流就小。自给栅偏压电路的特点是：电路简单，动态范围稍小，稳定度稍差，适合于甲类和甲乙1类功率管阳极电流变化不大的电路里。
（2）固定栅偏压：它是由电源部分专有一组供给栅极工作的负电压。电压的高低由功率管自身的性能及工作状态而定。栅极负压越大（负）栅极控制阳极吸收阴极电子的能力就越强，阳极得到的电子数目就越少，阳极回路的电流就就小；反之，栅极负压越小（正）栅极控制电子的能力就越低，阳极吸收阴极的电子数目增多，阳极回路的电流就增大。固定栅偏压的特点是：动态范围比自给栅偏压大，工作稳定（负压调整电位器应用多圈式，以免接触不良。导致功率管失去负压引起阳极过流发红烧毁）听感好。但，电路较复杂，适用于甲乙2类和乙类功率管阳极电流变化较大的电路里。