顶级电子管OTL耳机放大器

2013-07-12 22:13:34来源: 互联网

耳机放大器设计目标是:

  • 非常靓声
  • 低功耗
  • 小尺寸(30x40厘米)
  • 电源部分可以有多种选择不使用线形不佳的电源调整管,如6080和6C33-B
  • 低输出阻抗(大约33欧姆)
  • 输出级的偏流足以满足音乐峰值的要求(300欧时达20Vpp)
本电路通过SPICE设计软件优化,采用Mithat F. Konar设计的电子管模型。这种模型与真实情况非常接近,已经开发了一个交互式的程序来确定正确的参数。这是E182CC的结果(红色是模拟曲线,白色是真实曲线):


图1 E182CC SPICE模拟图

这是5814的(ECC82的军用型号):


图2  5814 SPICE模拟图

用SPICE模拟的曲线与真实曲线非常接近,几乎难以区分。真实曲线是用Audiomatica的Sofia vacuum tube curve tracer制作。SPICE电路模拟软件是免费的,有 Unix (Berkeley)平台的和Windows (WinSpice)平台的,在Windows 95/NT下也有许多商业软件。[原文编者:一个Windows平台下的图形化的SPICE模拟软件的测试版可以从Interface Technologies/MicroSim下载。]

电路图


图 3a


图 3b


图 3c

在耳机放大器的电路中(图3a,图3b和图3c),增益级使用单端甲类三极管,输出级使用双三极管并联作阴极跟随器。第一个版本使用E82CC/5814,它的声音很靓,但是因为线形不佳而有失真。我用的是JAN Philips的5814,也许用其它管子声音更好,像Mullard或Jan Philips的E82CC/ECC82。每只5814的偏流调至4.42mA,耗散功率3.76W。为了降低失真,阴极电阻上没加旁路电容,形成本地负反馈,你也可以试着加一个 220uF, 16V ELNA电解。

第二个版本使用(我的是RCA 3A5)直热三极管,失真更小,那幼滑的声音只有直热三极管才能做到。3A5必须采用直流供电,如图7所示。第三版采用Jan Philips 6SN7(我现在最喜爱的),虽然声音不及3A5幼滑,但是失真却非常低,低频响应令人瞠目!有时,我在听6SN7时想,高频是不是有所丢失,但这并不是真的。
注意: 3A5非常敏感,具有微音效应(如果你摸一下它,耳机会发出‘gong’的一声)。我把3A5装在一个浮动管座上。

在以上三个版本中,输出电子管V2的偏流都是每只26mA(加起来52mA),总功耗6W(2x3W)。仅指使用Mullard或JAN Philips的电子管而言。


图 3d

所有的电阻用Allen Bradley碳膜以取得更好的声音。7个2W22K的电阻可以换成一只3K20W的TO220封装Caddock无感电阻。图3d画出如何安装7只22K电阻。

交连和输出电容使用Jensen或Audio Note的油浸纸介电容,当然像Solen这种MKP电容也可以用。对于电解,我喜欢Black Gate或ELNA Cerafine(Audio Note制),ROE、PRAGUE、 MALLORY也是很好选择。

近年来,在Hi-end放大器中使用电容出现了两种趋势:一是使用MKP聚丙烯电容(在输出级和交连上),二是电解电容(在电源部分)和油浸纸介电容(用作交连)。MKP电容在动态环境中测试,其低失真、低内阻和速度快的特点深受好评。电解电容一般失真较大、速度不高,但是,也有像Black Gate和ELNA Cerafine这种音频专用的上佳品种。

这次,我使用的是ROE电解和SOLEN MKP电容。实际聆听测试,MKP电容使得声音圆滑。你可以根据自己的爱好选择!本文中的电源滤波电容和放大器的输出电容可用220UF或以上的MKP电容代替。


图 4


图 5


图 6

About the power supply, the filaments can be powered by AC or DC except that the 3A5 (version 2 of the amplifier) requires a DC filament supply. Each supply has a timed relay that mutes the audio output until the tubes stabilize. I have designed 3 different power supplies - regulated, passive and cheap passive:
就电源而言,灯丝用交、直流供电均可,但是版本二中的3A5除外,它必须用直流供电。每种电源都带有延时继电器,它在电子管进入稳定工作状态之前使输出静音。我设计了三种电源-稳压电源、被动式电源和廉价被动式电源:

  • 图4所示稳压电源根据Technics的线路设计,用一只IRF MOSFET和一只Motorola BUX48功率三极管复合成达林顿管,构成虚拟电池。MOSFET/NPN复合管在400V时可达15A,可以轻松地控制大容量电容的涌动电流。BUX48应加散热器,它的功耗有6W。
  • 图5是全部采用被动元件的电源,使用了昂贵的扼流圈。
  • 图6是一个“廉价”的版本,用图7所示的慢启动灯丝电路,并提供延时。
输出端的延时时间为150秒或2.5分钟(RC = 330K * 470uF时),它避免了开机的冲击声。延时继电器用12VDC DPDT(最大负载7-10A),阻抗大约150欧。如何连接,请参见图3a图3b。


图 7

本机灯丝不用直流供电时也没有什么噪声。不过,为了使灯丝电压更加稳定,我建议用图7的慢启动电路来代替图4和图5的线路。并且,版本二的3A5要求使用直流灯丝供电,此电路也最为适合。慢启动电源可以延长电子管的寿命!MJ15004需要加装散热器,它的功耗是12W。

这里有慢启动电源的全尺寸的印刷线路板图。下面是安装示意图和推荐的机壳布局结构。

效  果

放大器的部分指标(采用稳压电源):

  • 增益    21.5db
  • 输出阻 33欧
  • THD = 0.88% 输出电压 = 9.5v 负载 300 欧 => 200 mW
      0.40% 输出电压 = 5.9v 负载 300 ohm => 80 mW "Sennheiser 580的最大功率"
      0.17% 输出电压 = 2.9v 负载 300 ohm => 15 mw
      0.07% 输出电压 = 1.2v 负载 300 ohm => 2.5mw
  • 频响    0.7Hz to 1GHz

图 9

图9显示出THD(失真)在9.5V、2.9V和1.2V情况下的衰减情况。太完美了!它们显现出线形的谐波衰减(功率越小失真就越低)。

附  注

9/17/98:改进图4稳压电源:用MOSFET/BJT达林顿管代替单只MOSFET,更好地控制大容量电解的涌动电流。改进图4和图5:灯丝接地,断开图3的“E”点。增加电源的“廉价”版本(图6)。

9/22/98:增加放大器的第二版(图3b),修改电源电路(图4、5、6和7)。

9/24/98:在放大器电路中增加Rin(图3a和图3b),从慢启动电源中取消6VDC输出(图7)。校正R7的阻值,改正版本二电路图中V1的拼写错误DCC90。

9/29/98:改进版本二的电路(图3b)-增加R8,R9。改进慢启动灯丝电源(图7)。增加7x22K电阻的安装示意图(图3c),增加机壳示意图。增加有关电容选择的一段。

9/30/98:增加印刷线路板图。

10/15/98:增加6SN7耳机放大器版本。提醒BUX48和MJ15004要装散热器。

关键字:顶级电子管  OTL耳机  放大器

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/0712/article_18891.html
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