專利名稱：一種電子管倒相放大電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電子管倒相放大電路，尤其是一種應用于高保真音響功率放大和一些要求高效率、高精度的無線電發(fā)射的電子管倒相放大電路。
電子管是最古老的電子放大器件，本世紀五十年代末，由于晶體管的出現(xiàn)，電子管幾乎面臨淘汰，但是今天，要讓它徹底退出電子領域還不是件可能的事，首先，在音響界，人們在長期使用晶體管功放機時普遍發(fā)現(xiàn)，晶體管功放機無論在音質和音色上，特別是表現(xiàn)音響的藝術性上，很難代替電子管功放機，而且有一些影響音質的因素很難克服，在數(shù)字音源普及的今天，人們普遍難以接受聽感上所謂的不自然的“數(shù)碼味”，而電子管功放機能較好的改善這個問題，使聲音變得耐聽，在這種情況下，電子管功放機重新回到了人們身邊，成為音響界的貴寵，國外和國內又紛紛開始電子管功放機的生產(chǎn)制造，與以前相比，主要體現(xiàn)在工藝的改進上，沿用的都是傳統(tǒng)的線路，幾乎再沒有創(chuàng)新，電子管功放機和晶體管功放機相比較，在技術指標上很難做高，這是它的一大缺陷。其次，在大功率的高頻無線電發(fā)射管中，仍然是電子管獨占鰲頭，晶體管還無法取代它，所以說，電子管技術在今天仍然有十分重要的用途。
在推挽功率放大電路中，需要把單端信號電壓轉換成一對反相的平衡信號電壓，分別對信號波形正負半周進行放大，最后合成一個完整的信號波形，完成這個工作的電路被稱之為倒相電路，傳統(tǒng)的倒相電路主要有以下五種一、剖相式(也稱分負載式)。
二、共陰極長尾式(以下簡稱長尾式)。
三、分壓式。
四、自動平衡式。
五、變壓器耦合式。
在音響放大電路中，分壓式在早期應用的較多，但性能不高，剖相式和長尾式由于性能優(yōu)越在今天得到廣泛的應用，其他的幾種基本上已經(jīng)不用了，在這里只討論前三種。
傳統(tǒng)的倒相電路結構不夠完善，由于存在相移元件和其他有關因素，致使兩路輸出信號在相位上不平衡，雖然空載時兩路輸出信號電壓的相位是平衡的，但是，當接入負載以后，兩路輸出信號電流的相位是不平衡的，就是說，兩路輸出信號電流的相位差并不是正好相差180度，其中一路的相位會有所超前或滯后，這個電流作用倒負載上，得到的輸出信號電壓的相位就不再是平衡的，這樣，在最后合成一個完整的信號波形時，出現(xiàn)所謂的波形交越失真，而且頻率越高，這個問題越突出。在音響器材上，帶來的問題是聽感不好，不夠圓潤自然。在其他放大場所，向更高的頻率進行的時候，相位的不平衡會使放大效率降低，信號放大波形紊亂，甚至導致放大失敗。所以說，相位不平衡的問題是一個重要的有待解決問題。
下面簡要分析一下前三種倒相電路各自的優(yōu)缺點和存在的問題。
(一)、剖相式見

圖1。
由于將負載電阻平分為二，倒相管陰極電阻很大，具有深度負反饋作用，所以增益小于1，沒有放大作用，不能推動大功率的功放管，并且屏、陰輸出阻抗不一致，燈絲與陰極間存在分布電容，使得高頻范圍內輸出信號幅度不平衡，相位平衡度不好，另外，由于輸入端和前一級直接耦合，故陰極電位很高，一般超過了陰極與燈絲的耐壓極限，應當解決陰極與燈絲間的耐壓承受問題，還有，在管子的選用和電路的設計上自由度不高。優(yōu)點是，電路很簡單，性能穩(wěn)定。
(二)、共陰極長尾式見圖2。
兩只電子管靠共陰極電阻完成差動放大倒相，一只管子柵級與前級直耦，另一只管子通過一只落地電容與地交流連接，這個電阻取值較大，同樣存在深度負反饋，增益低，但大于1，有一定的放大作用，由于共陰極電阻受到限制不能取得過大，差動性能不是很理想，陰極電位很高，同樣要處理好燈絲和陰極的耐壓承受問題，另外，由于那只落地電容的存在，會造成輸出信號相位不平衡，選管的自由度也不高。優(yōu)點是，電路簡單，性能穩(wěn)定，輸出阻抗、等效電容一致，幅度平衡性較好。
(三)、分壓式見圖3。
電路較為復雜，適合驅動自給偏壓的后級功放管，如果功放管用固定偏壓，電路更為復雜。由于兩路輸出信號經(jīng)過的電容，電阻的級數(shù)、個數(shù)不一樣多，所以輸出信號相位的一致性更難保證。優(yōu)點是，增益大，可以不用前置電壓放大級，不用再設推動級而直接推動功放管，線路的設計，選管有很大的自由度，而且，陰極電位很低，不需要解決燈絲與陰極的耐壓承受問題。
通過以上分析，可以看到，它們各有各自的優(yōu)點和缺點，難以兼顧各個方面的技術指標，兩路輸出信號相位不平衡，是共同存在的缺點。
本發(fā)明的目的在于提供一種既解決了傳統(tǒng)倒相放大電路輸出信號相位不平衡缺點又保持其優(yōu)點的電子管倒相放大電路。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種電子管倒相放大電路，包括兩個放大單元，兩個放大單元之間采用直耦分壓方式連接。
本發(fā)明的優(yōu)點是該電路采用直耦分壓結構，兩路信號對稱性好，輸出阻抗、輸出電容、以及等效電容一致，輸出信號幅度平衡度良好，最突出的改善是輸出信號相位完全平衡，另外，電路設計、選管有很大的自由度，倒相管陰極電位很低，也不用解決燈絲和陰極的耐壓承受問題，還有一點，就是大環(huán)路負反饋可以很方便地設在倒相級，這也是它的一大優(yōu)點。
本倒相電路在音響電路上經(jīng)過實踐，性能良好，穩(wěn)定度高，音質保真度高，對聽感的改善非常明顯，聲音表現(xiàn)全面優(yōu)于傳統(tǒng)的倒相電路。
以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做進一步詳細的描述。
圖1為剖相式電路原理圖。
圖2為長尾式電路原理圖。
圖3為分壓式電路原理圖。
圖4為本發(fā)明電路原理圖。
附表為本發(fā)明倒相電路和三種傳統(tǒng)倒相電路性能比較一覽表。
本發(fā)明采用直耦分壓式電路結構，如圖4所示，由兩只相同型號的電子管V1、V2共同完成倒相放大任務Ra1、Ra2分別是V1、V2管的負載電阻，一端接到同一組電源的正端上，另一端分別接V1、V2管的屏極Rk1、Rk2分別是V1、V2管的負偏壓電阻，一端分別接V1管的陰極(B點)、V2管的陰極(C點)，另一端接地R1與R2串聯(lián)，構成分壓電路，上端接V1管的屏極，下端接地，中端(A點)直耦接V2管的輸入柵極；Rg是V1管的柵漏電阻，一端接V1管的柵極，另一端接地；C1、C2分別是V1、V2管的信號輸出隔直電容，一端分別接V1、V2管屏極，另一端分別接兩路信號輸出的負載；V1管的柵極是倒相電路輸入信號Vin的輸入端，V1、V2管的屏極分別是兩路輸出信號Vout1、Vout2的輸出端。大環(huán)路負反饋可以設在本級，B點是反饋信號的輸入點，Rf是反饋電阻。也可以不設在本級，這時Rf省去不用。
由于，電子管的柵級輸入信號和屏極輸出信號的相位差是180度，所以，由V1管屏極的輸出信號Vout1和輸入信號Vin相差180度，V2管的輸出信號Vout2是由V1管屏極輸出信號分壓放大得來，所以輸出信號Vout2與輸入信號Vin是同相的，因此得到的兩路輸出信號Vout1、Vout2是一對被放大了的相位相反的信號。
由于該電路兩個放大單元是直耦連接方式，且對稱性更好，兩路信號輸出阻抗、輸出電容、以及等效電容一致，所以兩路輸出信號相位精確度很高，不會存在其中一路輸出信號相位超前或者滯后的問題，因此，相位平衡度非常好。
下面分析一下直流工作點和交流工作點的確定。由于Rk2比Rk1取值稍大，V2管的局部交流負反饋稍微大一些，兩管的增益會稍有差別，在以下工作點計算過程中為了計算過程簡化，暫不考慮這一因素。
(一)、直流工作點的確定當V1管的工作點確定以后，V2管應當具有和V1管相同的直流工作點，A、B、C點的電壓滿足等式Vb＝Vc-Va，兩管的屏流滿足等式Iv1＝Iv2，要確定V2管的工作點，首先要確定電阻R2的值，然后根據(jù)A點的電壓確定C點的電壓和電阻Rk2的值，計算過程很簡單，從略。但是電阻R2的選值首先要由交流工作點的取值確定。
(二)、交流工作點的確定V1管的增益A1確定以后，V2管的增益A2滿足等式A2＝A1。所以R2的取值滿足公式(R1+R2)/R2＝A2＝A1。計算過程從略。
通常R1可取1M，R2取20k～30k左右，Rk2通常為幾個k，是Rk1值的2～3倍，Ra1＝Ra2，A點的直流電壓約為2～3伏。R2可用電位器代替以便于調整。
值得一提的是，V2管不會由于直接耦合V1管影響穩(wěn)定度，因R1取值很大，遠遠大于R2，直流工作點的漂移波動經(jīng)過R1與R2的分壓，反應到A是非常微弱的，同時由于Rk2比Rk1取值稍大，V2管的局部負反饋大一些，更有利于該級的穩(wěn)定。
由于采用上述電路結構，輸出信號的相位具有很高的平衡精確度。
該倒相電路，結構簡單，性能穩(wěn)定，由于Rk1、Rk2取值很小，不存在深度負反饋，故電壓增益很高，可不用前置放大，直接推動功放管，效率很高。
附表
權利要求
1.一種電子管倒相放大電路，包括兩個放大單元，其特征是所述兩個放大單元采用直耦分壓方式連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的倒相放大電路，其特征是輸入信號經(jīng)V1管柵極輸入，由V1管屏極輸出一路反相的放大信號，該放大信號同時被R1、R2分壓，直接耦合給V2管進行放大，由V2管屏極輸出另一路同相放大信號，完成倒相放大任務，R1和R2的分壓電位既決定V2管的直流工作點，同時也決定了它的交流工作點。
3.根據(jù)權利要求3所述的倒相放大電路，其特征是V2管、V1管可以是兩只電子管，也可以是兩個多管組成的放大單元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于電子管推挽功率放大的電子管倒相放大電路,該放大電路包括兩個放大單元,兩個放大單元之間采用直耦分壓方式連接。本發(fā)明吸取傳統(tǒng)倒相電路的諸多長處,克服了傳統(tǒng)倒相放大電路輸出信號相位不平衡的缺點,具有電路結構簡單、放大效率高、性能穩(wěn)定的特點,可廣泛應用于高保真音響功率放大,無線電發(fā)射等一切要求高效率、高精度的電子管放大領域。
文檔編號H03F3/02GK1367581SQ0113519
公開日2002年9月4日 申請日期2001年11月23日 優(yōu)先權日2001年11月23日
發(fā)明者劉眾軼 申請人:劉眾軼