6n2靓声胆前级设计简介
⼀、电⼦管前置放⼤器设计要点
电⼦管是⼀种⾼、⼯作电压⾼、容易⽼化的放⼤器件，设计制作⼀台够得上Hi-Fi 标准的电⼦管前置放⼤器要⽐晶体前置放⼤器相对难度⼤。 设计时特别注意下⾯⼏点：
1。合理选⽤电⼦管：电⼦管的品种及型号很多，每种电⼦管都有不同的性能、结构、⼯作条件及使⽤场合，且有⼀定的⾳⾊差别。正因为这样，不同的电⼦管不能简单地互换使⽤。在前置放⼤器中，⼀般应选⽤，因为三极管的线性好，噪声较⼩，放⼤倍数不会过⾼，⽤于⾳频放⼤可获得较好的综合性能和⾳质，电路也⽐较简洁。三极管型号有多种，具体选⽤哪种型号则应根据电路结构和增益来决定。三极管放⼤器的增益⼀般为0.6 µ左右，⽽其µ值⼤都20~100之间，故放⼤倍数⼀般不会超过70. 若电路只须⼀级放⼤，可选⽤µ值较⾼的三极管，多级放⼤器则以选⽤中µ或低µ管为宜，以求得较好的稳定性。⼀些欧美品牌⽼式电⼦管被媒体炒得滚热，价格连翻数番，似乎只有这些品牌的管⼦最靓声，其实这⾥包含了不少⼈为炒做因素。 我国也有⼏⼗年⽣产电⼦管的历史经验，是世界上⽣产电⼦管的⼤国，管⼦的寿命已可达⼀万甚⾄⼗万
涉水喉⼩时以上，不少品牌同样被国外发烧友视为珍品。因⽽在选⽤时应科学、理智地看待这⼀问题，避免⼈云亦云，偏听偏信。就三极管⽽⾔，国产6N1 、6N2 、6N3 、6N4 、6N6 、6N11等均是性能相当不错的管⼦，只要运⽤合理，同样可以获得⾮凡的⾳质。更何况现在⽹路上流⾏的许多国外⼆⼿管其使⽤性能⼏乎到了⽣命的尽头。
本次制作⽤管锁定在6N2，6N2是⼀款很优秀的⾳频放⼤管，它与12AX7 的参数基本⼀致，⾳⾊相近，仅灯丝接脚不同，在使⽤中代换12AX7也极为简便。6N2-PDF⽂件 6N2管脚6N2外型(上海)6N2外型(曙光)6N2外型(北京)
2。正确选择⼯作点：与晶体管⼀样，电⼦管放⼤器的⼯作点也应选择适当，才有最低的失真和较⼤的动态范围。由于每种电⼦管的特性曲线都不尽相同，因⽽有各⾃的最佳⼯作点。选择时应按照⼿册给出的特性曲线和既定的⽅法执⾏，确保电⼦管在动态范围内能⼯作于最佳状态。但⾳响器材被⽤来还原⾳乐的，忠于原作是它的天职，完成产品的技术规范是设计者的不⼆准则，但它的制造⼜有别于⼀般电器设计，在技术规范的基础上还需要产品的“艺术灵性”。
电⼦管的电压放⼤，在极电压有⼀微⼩的变化时，其屏极就会产⽣较⼤的变动，换⾔之，栅极电压对屏极电流的影响是⾮常⼤的，在栅极电路⽆⾳频信号输⼊时，屏流为稳定的直流，且栅压越负其屏流就越⼩，当栅压负到⼀定程度时，屏流将等于零处于截⽌状态，如果栅极电路中输⼊⾳频信号U时，
栅极与阴极之间的电位就会不断变化，屏流也随之产⽣变动，在屏极电路的Rl上，除了它本⾝⼯作的直流压降外，还增加了⼀个⾳频交流压降，我们适当选取Rl的数值，即可得到放⼤的信号电压。 在实际制作中发现采⽤不同品牌的国产6N2其实际特性相差极⼤(下⽂再详述)，从另⼀⽅⾯也反影出个别国产品牌器件的素质差别。
特性曲线(0)特性曲线(1)特性曲线(2)特性曲线(3)特性曲线(4)
3。采⽤⾏之有效的降噪措施：电⼦管的输⼊很⾼，且须对阴极加热，极易感应或引⼊各种交流⼲扰噪声，故电⼦管放⼤器的信噪⽐(S/N )很难做好，对于前置放⼤器更是如此。
充退磁控制器⼤器的信噪⽐(S/N )很难做好，对于前置放⼤器更是如此。
⽬前，⽐较有效的降噪措施主要有：
(1 ) ⽤稳压电源为灯丝供电。旁热式电⼦管⼀般采⽤交流电源给灯丝供电。这样，由于灯丝与栅极之间寄⽣电容的存在，交流电对该电容充放电，便会在栅极电阻上产⽣电压降，导致较⼤的交流声。此外灯丝在正常⼯作温度下会发射少量的电⼦(尤其是灯丝两端)。这些电⼦飞到阴极套筒内壁，再经阴极电阻⼊地形成交流⼲扰，若阴极电容容量不⼤或⽆阴极电容，这种交流⼲扰就得不到有效抑制。若采⽤，如⽤三端稳压块均构成的稳压电源为灯丝供电，便何避免上述原因引起的交流声，使S/N 得到 明显改善。
(2 ) 降低灯丝与栅极之间的电位。若不想采⽤直流稳压为灯丝供电，可采⽤传统的⽅法在灯丝电源两端并联⼀只
(50~100)Ω的线绕电位器，并将滑动臂接地，以降低灯丝与阴极之间的电位，减轻交流供电对S/N 的影响。此外，将输⼊级电⼦管的灯丝脚之⼀接地也可收到类似的效果。
(3 ) 给灯丝绕组的中⼼抽头加⼀定的正电压加正电压的⽬的是使灯丝对阴极为正电位，把灯丝发射的电⼦重新拉回灯丝，抑制灯丝发射电⼦产⽣的交流声。此外，在允许值内适当降低灯丝的供电电压也有⼀定效果。
(4 ) 改善屏极电源的滤波效果。如今，⾼耐压、⼤容量的电解电容已唾⼿可得，屏极电源滤波电容的容量可以⽤得⼤⼀点，如⽤220 µF 以上的。若是多级放⼤器，则可采⽤分要级退耦滤波的⽅法来改善屏极电源的滤波效果。要求较⾼的还可采⽤扼流圈滤波⽅式，直⾄采⽤稳压电源供电。
(5 ) 减⼩杂散电磁场对电路的⼲扰。电磁场⼲扰也是影响S/N 的主要因素，因⽽，⾼质量的前置放⼤器应采⽤⼩的电源变压器，栅极信号引线应尽量短，并使⽤屏蔽线。输⼊级电⼦管最好加上屏蔽罩。灯丝引线要绞合起来，并远离栅极。
(6 ) 避免地线回路的⼲扰接地不当的放⼤器。通过地线回路窜⼊栅极回路的各种交流⼲扰对S/N 的影响可能⽐其他因素更⼤，应引起⾼度重视。对于较为简单的放⼤器来说，避免地线⼲扰最有效的⽅法是采⽤⼀点接地，即输⼊信号与栅极电阴、阴极电阴、阴极电容的接地点焊在⼀点上，然后与电源滤波电容的接地点连接，再与机壳相联。对于多级放⼤器，可先将各级的接地点分别汇集于⼀点，再按从前级到后级的顺序将各级的接地点与电源地连接起来，然后再与机壳相连。与机壳相连的最佳点可能是电源地端或输⼊地端，究竟哪个更好⼀般由实验确定。
⒋确保阻容件有⾜够的散耗功率或耐压
逆变电源模块前置放⼤器电⼦管的⼯作电流虽只有⼏个毫安，但屏极电源电压⼀般都在200V以上，仍相当可观。故应保证电路中所⽤电阻的散耗功率和电容的耐压⾜够⼤。选⽤时，两者的取值⼀般应为实际功耗和所加电压的两倍以上。否则，可靠性将降低。
⼆、三极管前置电压放⼤电路的分析计算
三极管电压放⼤电路通常由⼀级或多级阻容耦合电压放⼤电路和阻抗变换电路组成，有的还加有负。掌握这些基本电路的原理和计算⽅法，便可根据实际需要设计出种各样的前置放⼤器。
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电压放⼤电路常⽤的有共阴极放⼤电路和SRPP放⼤电路。下⾯就其⼯作原理与计算⽅法两⽅⾯分别简单介绍。
A) 阻容耦合共阴极放⼤电路
共阴极放⼤电路可以由三极管或五极管构成，但五级管构成的共阴电路由于噪声较⼤，⼀般只⽤于后级放⼤器。
①⼯作原理
当在电⼦管栅极加⼊信号电压后，便使屏极回路产⽣肪动的电流ia，ia流经Ra时，在Ra上产⽣电压降Ua，这就是被放⼤了的信号电压。其振幅的变化与ia相反。当屏压从⾼变低时，电容Ca放电；屏压从低变⾼时，电容Ca充电。充、放电电流注经RL时，在RL上产⽣的电压降U。便是电路的输出信号电压。若放⼤器由两级共阴电路构成，则RL便是第⼆级电⼦管的栅极电阴Rg，输出信号电压U。将加⼊第⼆级电⼦管栅极作进⼀步的放⼤。
②计算⽅法
作为⾼保真的电⼦管放⼤器，我们希望其频响尽可能宽些。电⼦管的低频响应主要由输⼊耦合电容Cg、输出耦合电容Ca及阴极电容Ck决定，其中Cg与Ca取值应满⾜下式要求，即：
Ca及阴极电容Ck决定，其中Cg与Ca取值应满⾜下式要求，即：
Cg(Ca)≥1/2πfLRg
式中，fL放⼤器的下限频率，⼀般取20Hz，Rg为栅极偏置电阻的值，计算Ca时，Rg为后⾯⼀级电⼦管的栅极偏置电阻的值。阴极电阻Ck则可⽤下式估算：
Ck≥(3~5)/2πfLRk
⽽⾼频响应主要由负载电阻R’a。及分布电容Co决定。其⾼端截⽌频率为：
fH =1/2πR’aCo
可见Co或R’a越⼩，频响越宽。其中Co的值视所⽤电⼦管及电路形式⽽有⼀定差异，它约等于屏极输出电容和下⼀级栅极输⼊电容的和。因⽽应选⽤输⼊、输出电容均较⼩的电⼦管，并且应尽可能减⼩由布线形成的分布电容。⽽R’a较时，虽对⾼频响应有利，但也不能过⼩，因为电⼦管的电压放⼤倍数KO=SR’a，R’a较⼩时，KO在数值上等于内阻Ri、Ra及下⼀级栅极电阻的并联值，即：
1/ Ugm2=1/Ra+1/Ri+1/R’a
Ra的值可在(50~500)KΩ之间选取，⽽R’a的最⼤允许值⼀般为：
R’a=Ri·τa/(CoRi—τa)
式中，τa为电⼦管屏极时间常数，其值为：
τa =
式中，M为频率畸变系数，⼀般取1.1~1.26。
电⼦管的栅偏压可⽤下式求出，即：
Eg≥1+Ugm2/0.7µ
式中，Ugm2为下级所需的最⼤输⼊电压或本级的输出电压，µ为⼿册给定的放⼤系数。栅负压的绝对值⼀般应⽐输⼊信号电压振幅⼤(0.5~1)V，以免阴极发射的电⼦打到栅极上，出现栅流。
⼀般情况下，下⼀级的栅极电阻和本极的交流屏压可分别取：
R’a =(5~10)Ra
Ua =(0.33~0.5)Ea
栅负压确定后，可在电⼦管屏极特性曲线上作出静、动态负载线，并在其⼯作点上求出Ri、S、µ分贝值。若Ri与上⾯的设定值相差很⼤，则R’a应重新计算。
这时，可⽤下式计算出中频区的电压放⼤系数Kz。
Kz=µ/(1+Ri/Rg+Ri/Ra)
再根据⼯作点电流Io与栅负压求出阴级⾃偏压电阻的值，即
Rk=Ez/Io
由于电⼦管特性曲线的⾮线性，会导致Ia与Ug不⽐例的输出电流波形，产⽣⾮线性失真。此时，若⽤动特性曲线的线段
由于电⼦管特性曲线的⾮线性，会导致Ia与Ug不⽐例的输出电流波形，产⽣⾮线性失真。此时，若⽤动特性曲线的线段代替表⽰电流的纵坐标来分析其⾮线性失真会更⽅便些，所以，这些电流值可⽤对应的线段来表⽰，线段的不对称程度，反映了⾮线性失真的⼤⼩。
B) SRPP电压放⼤电路热锻工艺
1)该电路特殊的电路结构原是为⾼频放⼤器设计的，由于它具有失真低，噪声⼩，频响宽等特点，能适应⾼保真要求，因此被许多现代电⼦管⾳频放⼤器所采⽤。
上管、下管的直流通路串联。下管构成三极管共阴极电压放⼤电路，上管构成阴极输出电路，且作为下管的恒流负载。其输⼊信号由下管的屏极提供，然后由上管的阴极输出。由于阴极跟随器的电压放
⼤倍数接近1，这种电路的电压放⼤倍数取决于下管，与⼀般三极管放⼤电路差不多，但其输出阴抗很低，带载能⼒⼤为提⾼，易于和低阻负载匹配。由于上管、下管的电压⼀并由上管的阴极输出，故这种电路⼜称为并联调整式推挽电路。其特殊的结构减轻了电⼦管分布电容对⾼频的影响，⾼频响应可⽐⼀般三极管电路宽三个倍频以上，但由于上管阴极电压约为1/2 Ea，已超过⼀般电⼦管阴极、灯丝间的限压值，故应⽤时最好让灯丝带70V左右的正电位悬浮⼯作，否则，可靠性较差。
2)计算⽅法
由于⽆时，Ri=△Ua/△Ia；有负反馈时屏流为△Ia/(1+S RK)。所以，上管的内阻
Ri=△Ua/[△Ia/(1+S RK)]= Ra+µRK
这个Ri即为下管的负载，它在交流时等效并联于下管的屏极，故电压放⼤倍数
KV=SRa(Ra+µRK)/(Ra+ Ra+µRK)
=µ(Ra+µRK)/(2Ra+µRK)
眼模考虑到负载接⼊时，放⼤倍数会有所降低，这时
KV=µ(Ra+µRK)/(Ra+RK)(Ra+RL+1)(Ra+µRK)
电路的输出阻抗等Ro等于输出电压的变化量△Uo与上管、下管的总电流变化量△I1、下管产⽣的电流变化量△I2之和的⽐值。即：
Ro=△Uo/(△I1+△I2)
经过⼀系列推导，可得：
Ro=Ra(Ra+RK)/[2Ra+(1+µ)RK]
其他参数的计算可参考三极管电压放⼤电路的计算⽅法进⾏。
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