放大器制作实物图：极为少见的300B推挽放大器制作

本文介绍一款用直热式三极管300B制作的推挽放大器,偏压采用不常见的固定偏压方式。

电压放大采用频带宽失真率低的两级差动放大器,分别由EC88568过去用300B设计制作的功率放大器大多数都是单端输出的功率放大器,输出功率在5~10M左右。采用推挽输出的30功率放大器为数不多,并且都是采用自给偏压方式。于是决定设计一款采用固定偏压方式的推挽输出功率放大器。300B的工作条件选定为Eb=300V,E=-61V。最大输出功率为16M左右。

下面分别就选用的元器件及电路设计进行介绍。

一、EH300B

直热式三极管300是一款有名的功率放大管,目前中国、俄罗斯、美国、捷克等国家都在生产,有十几种型号。

EH300B是俄罗斯生产的真空管,使用的是 ElectroHarmonⅸ的商标。其基本结构与我国长沙曙光电子所生产的3008大体相同。图1是对购买的EH3DB实测后得到的E-特性曲线。

由图可以看出,曲线的上升斜率很陡,以近乎于直线的方式增加,并且不同偏压的曲线间的间隔几乎完全一样,说明该管的线性很好。购入时已配好对的两只管子的特性也非常一致。

二、输出级的设计

1设定工作点

根据表1的参数把300B的B电压设定为350V,零信号时的板极电流取为60mA。此时的板极损耗为21,这样的工作条件对于300来说不存在任何问题。由图1可知负载阻抗取为5kΩ或者35k9都没有关系,5k9则更接近于甲类一些。所需的偏压在-72N左右,就其绝对值而言很深。预计的最大输出功率用图1下面的公式计算为164M。

2输出变压器的选择

输出变压器选用图2所示的市售产品XE-60-5。与300匹配的输出变压器有很多,可以依据自己的喜好选用。

3.驱动电压和300B的栅极电阻

由偏压为-72V可知,要求驱动级输出的驱动信号的峰峰值应达到它的两倍,即144。驱动级的B电压通常要比输出级低一些,假定为330,B电源的利用率为44%左右,再加上考虑到采用固定偏压300B的栅极电阻(Rg)不能太大,所以上述要求有点苛刻。

在手册中没有找到300B的最大Rg的值,参考别的直

热式真空管,2A3最大为50k9,RCA50为10kQ,都是不允许采用电阻耦合型驱动级设计的低电阻值。根据以前制作300B单端输出功率放大器的经验在固定偏压时Rg取为75k应该不存在任何问题,所以这里将Rg取为75k9。

三、驱动级的设计

1.要求驱动级具备的性能

将峰峰值为144V的驱动电压折换成正弦交流电压的有效值时为51Vm在75k9的栅极电阻上加上51的交流电压时此电阻所消耗的功率不能忽略不计,其消耗功率约为35mM所以驱动级应输出一定的功率,在选择真空管和设计电路时都必须考虑这一因素。

2.板极负載电阻

该级的最大输出电压必须要高。由于300B的栅极电阻Rg已取为75k9,根据经验Rg的阻值应该是板极负载电阻的三倍以上,所以板极负载电阻应在25k9以下。

3.采用由正、负电源同时供电的差动电路对于驱动级来说B电源电压再高也只能达到330V左右,而工作时阴极电压就占去了100左右,板极、阴极间的实际电压只有200左右。为了使板极与阴极间的电压能有所增加,将阴极与负电源连接,并且将输入级和驱动级都设计成差动电路,以减小失真卒。由于采用的是固定偏压方式,设置负电源不会成为多大的负担。

4.驱动级选用5687

该机驱动级所用的真空管必须具备内部电阻小的特点,即使在低板极电压的情况下也能有足够的电流流过。由于输出的信号幅度要求达到144V,所以对数种真空管的Eb-特性曲线和负载线进行了对比,其中5687、E82C等大电流管最为合适。于是采用了容易购买的5687。5687分WA型和B型,Eb-特性曲线是一样的,可以互换使用。该机采用的是MB型的管子,其Eb-特性曲线如图3所示。

由图可见负载线和工作点的关系,当输入信号变化土8时,300B的板极电压正向变化98V,负向变化137V实际负载为R75k9,所以增益最大输出电压都会减少。另外,工作点在安装完后要一边观察失真情况—边迸行调整。

四、输入级的设计和真空管的选择

输入级对放大器的总增益、频率特性以及残留噪声电平、最小失真率均有很大的关系,是放大器中非常重要的一环。由于输入级的输出信号电压在10V以上,所以可以考虑选用能工作于低电源电压的中、高放大率的三极管。另外,为了减少调试时的工作量,希望所选用的管子内部电阻要小、高频特性要好。考虑到容易购买决定选用在音响设备中常使用的音频管6D8(或7D8),并用它构成差动电路。

输入级和驱动级之间采用直流耦合,为了与驱动级568πAB的栅极、阴极电位相匹配,把输入级板极对地的电压取为 10左右。加在输入级真空管上的有效B电压主要是由负电源来承担的,所以不能指望B电压过高。差动电路所需的阴极公共电阻由恒流二极管组成,其优点在于电压的利用率高和两相间的平衡性好。恒流电流取为16mA,用两支恒流二极管E153并联组成。

6/70J8的Eb-特性曲线如图4所示。

R的阻值必须与恒流二极管匹配,所以其阻值应在9.1kΩ至12kΩ之间选取。

五、增益和三类电源

驱动级选用5687MB,其μ值只有16左右,如果采用反相电路那样的单端输入时,其增益将减半,对整机增益的贡献将会很小。但是在该机的电路中来自输入级的

信号是用5687B构成的差动电路行放大的,所以增益要大很多,达到原来的12倍左右。该机各级的增益均不大,这12倍的变化对整机的增益非常重要。

为了使输入级和驱动级分别工作于最佳工作状态,在该机中使用了三个种类的电源,分别为 330V(5687MB的B电源)、 90(6018的B电源)和-90电源。

图6是输入级和驱动级的失真率特性。

测试时电路的负载电阻(相当于300B的Rg)取为91kΩ,取得稍大了些。输出信号开始出现削波时的电压为75V-。51V时的失真率在1.5%以下。

输入电压为301m时输出电压为50V,由此可知前两级的增益为16倍(图5的输出1)。其输入灵敏度非常符合实际使用时的需要,即使是在引入10B左右的大环路负反馈后仍能满足实际使用的要求。

图7是现阶段所设计的放大器的电路图。

图中,D1和D2按照合计电流为15mA选择;RB(参考):R9439(NFB=7.0dB),Ld87692(NFB=7.8dB);各级电压基本符合设计值。

六、电源电路和主要元器件

1.电源变压器

电源变压器的电路图如图8所示。共有三个灯丝绕组、两个高压绕组。2B电源整流滤波电路B电源整流电路采用全波整流,整流管选用两只GT型阻尼二极管12G-K17。当然也可以使用其他型号的阻尼二极管(6M4除外)。滤波电路采用π型扼流圈滤波电路。

滤波器翰入端的电容器是将两个221F×500的电解电容器作并联连接,总容量为88μF。扼流圈采用350mA、3H的产品,滤波器输出端的电容器为470F/400V。经滤波电路后的输出电压约为375V。

300B的灯丝采用直流供电,整流电路采用肖特基势垒二极管(FCH30A10)作整流管的全波整流电路。整流后经简单的滤波电路为300B的灯丝供电。这里之所以采用肖特基势垒二极管是因为这种二极管的正向压降小噪声小,最适合在这种场合应用。

电源电路如图9所示。