三極管耳機(jī)兼線路放大器
本文介紹用3只電子管組裝的低阻抗線路放大器兼32Ω耳機(jī)放大器，它采用差動(dòng)推挽放大和變壓器輸出，電路簡(jiǎn)單容易制作，又可一機(jī)二用，值得有興趣的耳機(jī)愛好者仿制。
一。電路和原理
圖1為本機(jī)電原理圖（只畫出左聲道，電源則為左右聲道共用）。整機(jī)放大部分只用3只MT電子管。一只12AT7/ECC81雙三極管作左、右聲道的輸入級(jí)，一只12Au7/ECC82雙三極管作一個(gè)聲道的差動(dòng)推挽輸出級(jí)。由于這個(gè)電路本身具有倒相作用，因而可省去一級(jí)倒相電路，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)。
輸入端設(shè)有兩組輸入端子A、B，可用開關(guān)切換。為了改善整機(jī)特性，輸入級(jí)加有來自輸出級(jí)的負(fù)反饋。反饋量取lOdB比較適中。該管也可選用12AU7，不過增益略低，本電路選用12AT7，以保證增益和必要的負(fù)反饋量。
輸出級(jí)采用12AU7作推挽放大，如前所述它兼有倒相作用，故它無需輸入反相信號(hào)而只有一個(gè)信號(hào)輸入端。這個(gè)電路初看起來不太容易理解，其實(shí)它就是我們熟悉的差分放大器。在晶體管電路中，差分放大器是司空見慣的，在電子管電路中差分放大器的使用相對(duì)比較少見。下面稍微說明一下。
圖2就是電子管差分放大器的基本結(jié)構(gòu)。
這個(gè)電路結(jié)構(gòu)與晶體管差分放大器完全相同。它有兩個(gè)信號(hào)輸入端子，兩個(gè)信號(hào)輸出端子，陰極共用一個(gè)電阻。屏極采用電阻作負(fù)載。差放的運(yùn)用相當(dāng)靈活。它可以在兩個(gè)輸入端子上都加信號(hào)，也可以只在一個(gè)輸入端子上加信號(hào)。而輸出信號(hào)可從兩個(gè)輸出端子上得到，也可從一個(gè)輸出端子上獲得。
下面為常見的3種工作方式。
?。?）當(dāng)兩個(gè)輸入端加上同相位、同幅度的信號(hào)時(shí)。在兩個(gè)輸出端子上得到同相位、同幅度的輸出信號(hào)。如作推挽輸出時(shí)，則兩者信號(hào)相互抵消，這對(duì)抑止輸入噪聲的輸出十分有利。
?。?）當(dāng)兩個(gè)輸入端加上反相的同幅度信號(hào)時(shí)，輸出端則得到兩個(gè)幅度相同的反相輸出信號(hào)。
?。?）當(dāng)僅在一個(gè)輸入端加上信號(hào)時(shí)，兩個(gè)輸出端上將獲得幅度相同、相位相反的輸出信號(hào)。
本機(jī)輸出級(jí)采用單端輸入信號(hào)（另一輸入端接地）、雙端輸出信號(hào)的工作方式（屏極用一輸出變壓器代替兩個(gè)負(fù)載電阻）。它既有（3）點(diǎn)的倒相作用，又有（1）點(diǎn)的抑噪作用，電路又簡(jiǎn)單。
為了提高差分放大電路的對(duì)稱性及其特性，圖1輸出級(jí)兩只三極管陰極采用了恒流源電路，為此使用了一塊LM317穩(wěn)壓IC.作為耳機(jī)放大器，額定輸出功率有100mW已經(jīng)足夠，本機(jī)采用12AU7作差分推挽放大，屏極電壓取180V，屏極電流約7.5mA，柵偏壓約一6V，采用輸出變壓器的初級(jí)阻抗為。10kΩ時(shí)的A類最大輸出功率約150roW.此時(shí)屏極功耗為180V×7.5mA=1.35W，不到12Au7最大屏極損耗的一半，是相當(dāng)安全的。
最后要說明，本機(jī)作耳機(jī)放大器使用時(shí)，供阻抗為32Ω的耳機(jī)配合16Ω端子使用，此時(shí)輸出級(jí)的實(shí)際負(fù)載阻抗為20kQ.當(dāng)作線路放大器使用時(shí)，同樣使用16 Q端子。不過為了避免因配接的后級(jí)功放輸入阻抗不同而造成本機(jī)輸出級(jí)的負(fù)載阻抗大幅度變動(dòng)，16 Ω端子應(yīng)并聯(lián)一只33 n（2W）電阻到地。另外，本機(jī)的增益約3.2倍，作為線路放大器且與CD機(jī)直駁使用時(shí)，本機(jī)顯得增益過大，此時(shí)最好在輸出端接入圖3所示的衰減網(wǎng)絡(luò)。選擇適當(dāng)?shù)乃p量；使系統(tǒng)正常聆聽時(shí)本機(jī)的音量電位器的轉(zhuǎn)角行程為一半左右，這樣可使本機(jī)工作在最佳狀態(tài)下。至于作為耳機(jī)放大器，線路放大器以及配接衰減網(wǎng)絡(luò)之間如何實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換（用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換開關(guān)等），請(qǐng)制作者根據(jù)自己的實(shí)際需要自行設(shè)計(jì)，這里不再贅述。
二。元件和制作
本機(jī)大部分元件都很一般，圖1中已注明了要求，未注明要求的電阻均選用1/2 w的。穩(wěn)流源所用的電阻（50 Q、82 Q）和燈絲穩(wěn)壓IC所用的電阻（240t2、100t2、2k Ω）宜用1％誤差的電阻。高頻相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)（200pF‘、30kΩ）中的電容可選用一般的云母電容器。
輸出變壓器采用日本平田電機(jī)制作所的FE—10一lO，其外形尺寸和接線端子如圖4所示。主要特性如下：（1）輸出功率：10W（50Hz）
?。?）頻率響應(yīng)：20Hz～50kHz（一ldB，輸入4v，2rn=ZP）
（3）一次側(cè)電感：l 0 0 H（1mW），最大50H（50Hz）
（4）一次側(cè)容許DC電流：雙管90mA（不平衡電流4mA）
（5）功率損耗：0.41dB（16 Ω）
?。?）一次側(cè)DC電阻：410Ω輸出級(jí)陰極恒流源采用可調(diào)三端穩(wěn)壓IC接成恒流電路，采用LM31 7T可安裝在小型散熱片上，并注意與底盤之間的絕緣要可靠。為使穩(wěn)壓Ic作為恒流器件使用，只需在L=M317T輸出端接一電阻即可達(dá)到規(guī)定的恒流值。該電阻可用1.25（v）/I（A）來求得。本機(jī)輸出級(jí)每管電流為7.5mA，兩管為15mA即O.015A，故R=1.25V/O.015A=83 Q，圖l中選用82 Ω。LM317T正常工作時(shí)要求其輸入至輸出端之間的壓降大于3V.本機(jī)輸出級(jí)陰極對(duì)地電壓約6v，其輸出端子對(duì)地電壓為1.2 5V，輸入端子電壓則可在4.25V以上，能滿足正常工作要求。在LM 3l 7T輸入端子和12AU7陰極之間的50Ω電阻是用來檢測(cè)陰極電流所設(shè)。燈絲供電采用LM3 50T穩(wěn)壓（也可采用LM317T），安裝時(shí)應(yīng)加小型散熱片。安裝時(shí)無論LM 3l 7還是LM350其3個(gè)端子切勿搞錯(cuò)。
圖5為本機(jī)面板、底盤上下主要元件布置示意圖。電源和輸出變壓器均安裝于底盤上面，其中輸出變壓器臥式安裝。所有大電解電容器均臥式安裝在底盤下面。電子管及上述電解電容附近都設(shè)置了支架，以便直接搭接相關(guān)元件。
信號(hào)輸入端引線采用雙芯屏蔽線。圖6為雙芯屏蔽線的使用圖示。雙芯屏蔽線中的兩根芯線分別為信號(hào)線的“熱端”和“冷端”，屏蔽層則接地。也就是說在屏蔽層中沒有流過信號(hào)，因而信號(hào)不易受到其他雜散電流的干擾。
三。調(diào)蔓和性能
配線完成且檢查無誤之后可通電試驗(yàn)。首先斷開電源二次側(cè)高壓接線，然后在不插入電子管的情況下接通電源，檢查各管燈絲電壓是否正常。該電壓約為12.3V.如偏差過大，可微調(diào)LM350調(diào)整端對(duì)地的電阻值（100Ω）。
燈絲電壓正常后，可斷開電源并恢復(fù)電源高壓接線。然后插好各電子管再次接通電源，聽和看整機(jī)有無異常聲響或其他情況。如無異常情況，可用萬用表測(cè)試各管陰極電壓。通常，只要陰極電壓正常，管子的工作狀態(tài)就多半沒有什么問題。 輸出級(jí)的有效屏極電壓約180V，陰極電壓約一5.6V.屏極電流可測(cè)量陰極50Ω電阻上的壓降得知。實(shí)測(cè)為1 5.6mA，每管電流為7.8mA.三端穩(wěn)壓IC上有3V壓降就能進(jìn)行正常的穩(wěn)流工作。
現(xiàn)在來看一下本機(jī)的各項(xiàng)實(shí)測(cè)性能。
四、輸入/輸出特性
本機(jī)增益為3.2倍，削波前的輸出電壓為2.6V，因此在33Ω耳機(jī)上輸出功率可達(dá)205mw，是設(shè)計(jì)值的1.3倍以上。這對(duì)耳放來說功率已十分充裕。圖7為本機(jī)輸入/輸出特性，隨著輸入信號(hào)增加，在削波之前出現(xiàn)“圓頂”失真，能看到真正削波時(shí)的輸出功率實(shí)際上達(dá)到270mW。
?。?）頻響特性
圖8為本機(jī)頻響特性。作為耳機(jī)放大器，測(cè)試時(shí)功率取30mW.由圖可見lOHz時(shí)為一0.3dB，100kHz時(shí)為一1.3dB，無疑是一款寬頻帶耳放。圖中還給出了10mV時(shí)的特性，這是推挽輸出變壓器在小輸出下工作時(shí)初級(jí)電感有所降低所引起的。不過低頻的下降也僅0.8dB，仍是相當(dāng)優(yōu)秀。
（3）失真特性圖9為本機(jī)的失真特性。10mw輸出時(shí)100Hz的失真為O.15％，1kHz失真為0.1％，10kHz為O.12％，應(yīng)該說還算不錯(cuò)。
其他特性方面，也都不錯(cuò)。阻尼系數(shù)在33 n負(fù)載下，20Hz～20kHz全頻段范圍內(nèi)達(dá)到8.3.這對(duì)獲得良好的低音重放是很重要的。左右聲道的分離度lkHz時(shí)達(dá)到一70dB.高頻20kHz一般不超過一60dB，完全沒有什么問題。用耳機(jī)欣賞音樂時(shí)，殘留噪聲也是一項(xiàng)重要指標(biāo)。本機(jī)低達(dá)0.03～0.0 41"12V，這對(duì)于靈敏度為lOOdB/mW的耳機(jī)，即使音量置于最大位置，也完全聽不到任何噪聲。本機(jī)方波響應(yīng)也很好，接上0.1 u F純電容負(fù)載也不必?fù)?dān)心電路會(huì)產(chǎn)生振蕩。
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