图谋不轨

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单端甲类胆机 - [音影]
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大多数音响爱好者对胆功放独到的音色都有深切的感受。胆声的圆润、透明、自然、真挚、最终征服了每一位音乐爱好者的心。在胆功放中尤以单端甲类电路程式胆机声最靓。象以300B三极胆构成的单端甲类功放,几手是音响爱好者共知的顶级靓声胆机。

单端甲类功放音质好是有道理的。从甲类功放电路来分析,放大电路处于高工作点状态。输入信号的幅值相对于工作点电平(电压、电流)总是较小。特别是正常音量小信号输入的情况下,工作点基本上可认为是没有太大变化。而工作点不变,意味着电路参数也不变(指互导、内阻、放大率等)。所以放大特性就有线性放大的特点。也就是说,单端甲类功放小信号状态下就没有失真,或者说失真极小。这点乙类推挽功放完全无法相比。

尤其是采用三极胆的单端甲类功放,特性就更佳。这是因为三极胆自身失真就要比五极胆低,处于甲类工作状态,失真自然更低。而三极胆还有一个为大家所忽略的优良特性,那就是三极胆功放电路对负载的适应度极宽。计算表明,当负载大小改变四倍时,其输出功率变化不大于12%。对于三极胆功放,无论是接入8Ω扬声器还是4Ω扬声器,输出不会发生大的变化。

虽然扬声器的标称阻抗是4Ω或8Ω,其实它根本就不是一个单纯而恒定的量。所有扬声器的阻抗都会随着频率发生变化。不妨来看图1。图1中的曲线表示出扬声器阻抗随频率变化的特征。在18Hz频率处,阻抗竟达23Ω,为标称阻抗的2.9倍。变化之大让人吃惊。而且扬声器的阻抗还不是纯电阻,通常相当于电感与电阻的串联。

如此变化多端的扬声器阻抗作放大电路负载,将导致放大器放大倍数、输出功率同样随之变化无常,从而造成输出失衡。相对于正常的均衡输出,这也是一种失真。由于扬声器阻抗随频率而变,所以这种失真随频率变化而生,称之为频率失真。

因为三极胆功放电路对负载适应度宽,能比较有效地克服这种失真。所以三极胆功放绝无象五极胆(包括束射四极胆)功放那样易产生尖噪刺耳的高频劣声。这类劣声多系频率失真的结果。

这大概是三极胆靓声的主要原因。人们都说300B声最美,甚至誉之为“胆后”。其实,由于三极胆共同的特性,所有的三极胆管,音质都不错。2A3、845、211不都是靓声胆吗?当然,每个三极胆管都各有自己的结构特点,所用材料不同,音色也各有差别。可说是锦上添花。显然,300B是三极胆中的佼佼者。

工程实践与理论分析都已证明,三极胆单端甲类胆机荣膺靓声胆机桂冠。

也许有人认为甲类推挽功放,失真岂不更低?理应更好。

甲类推挽胆功放失真更低完全不错。但推挽电路失真低源于推挽两管特性的一致,这里的一致包含多种参数:放大率、相位、工作者点互导、内阻等等。若不能完全一致,反倒要附加上各管的失真。而实际胆机制作中能获得这样完全一致的胆吗?

而且胆推挽功放要求一级倒相电路,这将增加功放电路的复杂度。有违靓声功放“简洁至上”的设计原则。

实际制成的推挽甲类胆机,一般音质都逊于单端甲类胆机。

虽然,从音质考虑单端甲类胆机勇摘桂冠,而就电路效率看,却是倒数第一。这正应了世上一句话:甘蔗没有两头甜。

当无信号输入时,单端甲类功放处于最高功耗状态,并且全部消耗在功放胆上,以致于功放处于高热状态。额定输出功率越大,静态功耗就越大。

好在有信号时,耗在功放胆上的功率将转变成信号功率输出,功放胆的功耗反倒下降。电路效率理论值可达50%,与高效率乙类功放之70%相比,倒也不差太多。
对于单端甲类功放来说,长时间无信号时最好关闭,避免无谓消耗。注意到这点,单端甲类功放实用电路效率也算让人认可。

从听音响角度出发,一般30m2以下的听音空间,采用中等灵敏度音箱(87dB),每声道10W功率输出是足够响的了。但考虑到交响乐及现代强节奏,爆棚音乐,功率动态裕量还应更大一倍才好。即每声道20W输出。2×20W立体声功放,可满足绝大多数音乐作品欣赏要求,巨细兼收,达到震撼效果。

这也应是单端甲类功放理想的功率输出要求。通常单端甲类功放,静态功耗至少为额定功率输出的2倍,即每声道功放胆应承担的功耗为2×20W。

但功耗在40W以上的中小型三极胆为数不多,仅300B胆功耗为40W。可是三极胆功放效率低下,40W的300B最大也只能输出10W左右功率。

功耗大于100W的大型三极胆倒是不少,象845、211、805等。然而此类大胆,电源通常在千伏以上,灯丝功耗也大。使用既不方便,也不太安全,还加大了制作难度与成本。不是好的选择对象。

不妨将选择对象扩大到四极,五极胆,然后通过适当的电极连接方式取得三极胆功放的优良特性。

FU-50是一只独具特色的五极发射胆,体形较小,却具有40W的功耗能力。该管通常用在米波发射机中,所以许多胆机爱好者对此胆也不甚熟悉。其实早有音响发烧友将其用于音响Hi-Fi功放,获得不错口碑,有“超凡脱俗”的雅号。FU-50是中国型号,对应的欧美型号为P50/2。

通常五极胆的音质要好于束射四极胆。如6P14就比6P1靓声。而EL34更胜于6L6。不过五极胆的帘栅电流要比四极束射胆大很多,因此五极胆的电路效率要低一些。但FU-50却有些与众不同。它是一只束射五极胆,其帘栅结构与束射四极胆相同。它具备五极胆的特性,帘栅电流却小得多。接近四极束射胆水平。所以,FU-50是一只音质好而效率较高的五极胆。这种特殊结构的胆,大概在五极胆中还绝无仅有。FU-50采用氧化物阴极,阳极发射电流高,灯丝点燃功率小,阳极电压可承受1000V,是一个优质的功放胆。

FU-50完全可以接成三极胆方式工作。与300B类似,其输出功率可达10W以上。按理想的输出功率来说,略显不足。

其实对四极、五极胆而言,采用超线性电路是较好的方式。超线性电路实质上是帘栅负馈形式的五极胆功放电路,但却具有三极胆功放电路的输出特性。具有三极胆功放内阻低、失真小、负载适应宽的最基本的优良品性。其电路效率可与五极胆相当。超线性功放电路可称得上五极胆(含束射四极胆)功放电路的最佳形式。以FU-50胆构造超线性电路,在同样40W功耗下,可获得接近20W的输出功率,达到所要求的理想功率水平。FU-50加超线性电路真可谓天作之合。

但是对于每个具体型号的胆,要得到一种最佳的超线性电路,可不太简单。因为在输出变压器上要取得接帘栅极的最适合的抽头只能由实验决定。在不同电流下,不同输出牛(材料、绕制方法不同)的抽头位置不尽相同。也许你得更换多个输出牛,才能确定最佳的抽头位置。所以虽然超线性电路早已提出,但真正采用超线性电路的厂制产品却不多。超线性电路输出牛制作难度大,应当是主要原因。

本机的设计中,经过研究与反复实践,开发了一种独特的超线性功放电路。输出牛上无须任何抽头,但能实现超线性电路连接。具有超线性电路的相同特性,达到了超线性电路的最佳抽头连接方式的效果。

2是本超线性单端甲类胆机整机电路图(仅给出一个通道,另一通道相同)。

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  发表于  2013-07-02 | 引用Trackback(0) | 编辑