请教一个OTL胆机耳放问题

丢丢1

从多年玩耳机的经验总结，HD600--650,1VRMS输入时候，20V-PP输出是个比较稳妥的增益方案，原图40倍是过大了。

HD-600/650是很吃电流的耳机，要求放大器内阻输出内阻足够低，并且有足够的电流输出才能有效驱动，这耳机出来超过20年了，难推好是有口碑。

如果只是单纯要求内阻低也还好解决，后面加个怀特阴随器就解决了，关键是第一级用了一个u值超过40的放大管，这类中高u值管子线性，音箱听过得去，相对于耳机输出来说，失真水平是大了一些，不管是417/437/6C45/8010/8020都一样。

从压低失真来说，通过增加本级负反馈也能解决一部分，但是从放大器增加电流输出能力来看，环路负反馈更加有效，低频的力度下潜都更好。至于反馈相移，反馈没有取自输出牛次级，况且只有2级，相移也只发生在低频区域几HZ范围内，应该是可以忽略不计。

电子管放大器也不是没有环路负反馈，ARC和VTL,jadis里面都是用的大环路负反馈，连WE91都是，并不稀奇，也会好声，关键是看适不适用。

小米气态键盘

丢丢1 发表于 2022-12-16 16:25
从多年玩耳机的经验总结，HD600--650,1VRMS输入时候，20V-PP输出是个比较稳妥的增益方案，原图40倍是过大了 ...

增益多少要看整套系统，更合理的参考应该是音量电位器拧到中间角度对应合适的音量，避开小音量偏音区，有足够的调整范围，不做过多衰减影响信噪比，也不会有过高的输出阻抗。

https://www.headphonesty.com/headphone-power-calculator/这个网站可以计算耳机需要的驱动参数
如果耳机需要放大器输出电流够大，最根本的解决办法是放弃OTL，低内阻功率管，初级选择较高阻抗的高品质输出变压器，输出变压器解放了屏流与输出电流的绑定关系。但HD600，按照峰值声压120dB计算，需要5.65Vrms，17.5mArms，这个电流很大吗？OTL给不了？6H30Pi的单管最大阴极电流是100mA，虽然由于屏耗和内阻限制最大只能设置到40mA左右，但对于17.5mArms的峰值声压需求也已经足够了。

为什么会有音箱听得下去而耳机听不下去的失真？手里有之前帮人扫描的一只WE437的曲线，140V 20mA，负载阻抗8K，输出15Vpp时THD是0.3%，失真与6SN7和12AU7水平接近，你非要这个才善罢甘休？


环路负反馈增加电流输出能力我是第一次听说，电流输出能力只与功率级设计与功率级是否被充分驱动有关。你的意思是降低输出阻抗，减小放大器内阻分压进而给耳机更高的电压摆幅和更高的电流？我说了我提的WCF加电压放大级帘栅反馈的设计可以将输出阻抗降低到5Ω，这还不够低？难不成300欧的耳机要0.1Ω的放大器输出阻抗？并且放大器输出阻抗并不总是越低越好。

我不喜欢环路负反馈，但我并不会一直否定环路负反馈，环路负反馈之间也存在差别，我否定的是拿电子管按照运放的思路设计，为放大器设计严重过剩的增益，然后施加一个很深的大环路负反馈。在本级负反馈，局部小环路反馈能满足需求的情况下，大环路深度负反馈反正我是不会用的。
还是说你说的设计是一级Mu Follower？一级反相放大拿输出往阴极引那可是正反馈，往输入端引那极低的输入阻抗怎么处理，找600欧的电位器？

necromancer

丢丢1 发表于 2022-12-16 11:47
加了u式跟随器，肯定就加环路负反馈返回5842阴极啊，哪会单独弄个增益级，5842这管子本身失真不小，单独这 ...

请教一下两位高手， 如果第一级放大 管子改为6922呢？ 是否会相对比 5842 更合适一些？  
或者第一级改为 SRPP/MU-Follower 呢？      之前画过一个前级板子就是 SRPP+阴随，还是蛮好的。

小米气态键盘

necromancer 发表于 2022-12-17 14:40
请教一下两位高手， 如果第一级放大 管子改为6922呢？ 是否会相对比 5842 更合适一些？  
或者第一级改 ...

6922可以略微降低一些失真，另外可以考虑6S6的帘栅做屏极用法，该型号的性能参数约等于苏联6e5P和6e6P，注意这个管的米勒电容极高，电位器建议使用10K的，消振电阻同样需要减小。

SRPP没研究过，Mu Follower就是屏极CCS+上管提供阴极跟随，后接阴极跟随的电压放大级我认为没有必要用这两个为带载优化的电路结构。

之前做过SRPP+阴随的话这次何不做个传统牛出

necromancer

小米气态键盘 发表于 2022-12-17 19:48
6922可以略微降低一些失真，另外可以考虑6S6的帘栅做屏极用法，该型号的性能参数约等于苏联6e5P和6e6P， ...

输出牛变压器成本实在是太高了，  好一点像lundahl 的都是两千余起步的。
而输出变压器对声音影响又比较直接， 差的又没法使用

丢丢1

环路负反馈增加输出电流的原理很简单，模拟电子电路里面写的很清楚。

如果输出管内阻为Ri，假设同样都做成一个1倍增益的放大器：

1、开环阴出的话，输出阻抗=Ri/输出管u值，电流增益参考电压=本级电路的（Ug-Uk）。

2、如果按照此图级联负反馈接到第一级，输出阻抗=Ri/（5842实际增益X输出管u值），电流增益参考电压=5842实际增益X（Ug-Uk），也即第一级管也参与电流输出的增益工作。

这个耳放本质上也就是个电压源，电压源当然是内阻越低，电流供应越充足越好。

开环时候相当于电源调整管栅极只接了一个稳压管，负反馈时候相当于栅极加了一个取样放大器，输出阻抗会更低，电流供应更加快速主动，道理是一样的。

300欧的耳机没必要用输出牛，除了成本频响以外，最主要是6H30并联能够提供足够的电流用来驱动HD600，只有在输出管电流枯竭，无法达到驱动耳机的时候，才会需要输出牛做电流变换。

丢丢1

如果不能够理解，电路参考电压（总）增益的对输出电流的原理和贡献，也就没法理解环路负反馈的作用，当然就容易对环路负反馈避之不及。

小米气态键盘

丢丢1 发表于 2022-12-17 20:48
环路负反馈增加输出电流的原理很简单，模拟电子电路里面写的很清楚。

如果输出管内阻为Ri，假设同样都做 ...

我就知道你说的“提高电流输出能力”实际指的源电压增益与实际电压增益

而我从一开始指的电流输出能力就是在说功率级的输出管电流何时枯竭，我是以输出电压摆幅作为输出电流的对比参考，而你用的是输入电压摆幅作为输出电流的对比参考，这点道理不用你说。

“电压源”当然是输出阻抗越低越好，但耳机声音最好的情况是理想电压源驱动吗？据我所知输出端特意串了电阻，甚至串不同阻值的电阻来提供额外输出阻抗的耳放都是存在的，HD600的经典搭配大莱曼的输出缓冲级可是开环的，为何不拉到反馈环里把输出阻抗做到接近0？

我前面回复解释过，我否定的是“用电子管按照运放的思路设计电路”，因为这种设计思路显然用晶体管元件，比如集成运放加分立缓冲器，能轻松带来远远强于电子管的任何性能指标，集成运放轻松140dB的开环增益能够允许有超过100dB的反馈深度，做到mΩ数量级的输出阻抗轻松的很。现在还玩电子管，那自然应该玩点能够发挥电子管特点的电路设计，而不是拖着电子管这种性能早就跟不上时代的元件硬要追性能指标。

小米气态键盘

necromancer 发表于 2022-12-17 19:55
输出牛变压器成本实在是太高了，  好一点像lundahl 的都是两千余起步的。
而输出变压器对声音影响又比较 ...

按你这个SRPP做下来恐怕一套管子也要一千往上，都做不出一台机器的钱买个伦达的输出变压器，然后可以用这个输出变压器尝试多种电路我觉得也挺合适的。
LL2774我手上有一对PP，有一对80mA的单端，建议买2774PP或者2765PP，做推挽或者Parafeed，单端牛加气隙之后参数掉了非常多，高频-3dB频率砍半都不止。

丢丢1

我说的并不是电压增益，实际上可以用跨导增益比较好理解。电子管属于典型的跨导型放大器，实际上提供的是电流增益，电流增益作用在电阻上，才产生的电压增益。

这跟晶体管非常的不同，不能按照晶体管电路和集成运放的思路去理解。

如果做一个静电耳放，保证电压增益的准确性就可以了，但是HD600耳机属于高刚性高阻尼悬挂的产品系列，首先需要考虑的是充足的电流输出能力，也就是电流增益。

至于电子管跟不上时代的性能指标，这个结论为时过早，如果充分理解了电子管电路的本质和特点，也能设计出适合推动任何类型耳机的放大器。

丢丢1

我说的“提高电流输出能力”并不是指的源电压增益与实际电压增益，就是跨导放大器产生的电流增益。这部分内容并不是很好理解，只有熟悉过场效应管电路设计和大规模MOS集成电路设计的课程里现在还有讲解，B站有老师在讲，或者回头翻看五十年代电子管电路里面才有写原理和计算方法。

小米气态键盘

丢丢1 发表于 2022-12-18 19:45
我说的并不是电压增益，实际上可以用跨导增益比较好理解。电子管属于典型的跨导型放大器，实际上提供的是电 ...

通常三极管更多的使用电压增益模型，而多极管则多数采用电流增益模型，五极管才是更接近MOS的那个，你要是硬拿着SIT/VFET说这是常规场效应管电路那我无话可说。至于整体的放大器，输入是电压还是电流，输出是电压源串电阻还是电流源并电阻转换起来没有任何难度。

如果视为跨导放大器输出并接内阻，输出阻抗做到极低，输出电压与输出电流符合输出阻抗的基本关系，那绝大部分的跨导放大器理论输出电流都会消耗在并接的等效输出内阻上，你考虑的是计算中内部已经消耗掉绝大多数，实际上根本不存在的“电流输出能力”？任何实际情况都输出不出来，只存在于电路的理论计算方程里的电流增益有什么意义呢？

丢丢1

电子管，除了进入A2区的特殊情况，在A1区工作的时候，栅极输入只有电压，没有电流，它的放大原理本质上是电压控制电流，所以叫做跨导放大，单位是mA/V。至于u值，是从跨导与内阻的关系导出的一个从属计量，并不是本生计量。

双极晶体管放大原理，与电子管完全不同，它一直就在A2区工作，根本没有A1区，它的放大原理本质上是电流控制电流，所以叫做跨阻放大，单位就是倍数关系。

HD600耳机因为需要的驱动电流比较大，而且在面对数字音源的时候，还要预留至少10DB的裕量，所以首先考虑的是，放大器在平均输出和最大输出，能够提供多少电流。如果根本无法提供，动态就会被压缩，那这个耳放制作的价值就不大。这个既涉及到电路能够输出多少电流，还有在遇到输出电流达不到预定数值时候，电路能不能最大程度调度增益，主动补充缺损的那一部分电流，这个只有环路负反馈才能做到，光靠本级负反馈无法做到。

对于晶体管耳放根本无需担心电流供应的的问题，基本上耳机需要的电流要多大有多大，预留几倍裕量毫无难度，但电子管工作在高电压小电流状态下，这个电流供应就是需要首先明确的问题。如果无解，就只有应该用输出变压器做电流变换器，增加供应。

丢丢1

无论是电子管和晶体管，还是电子管放大器和晶体管放大器，他们之间的差异远大于他们之间的相同相似，除了功耗体积成本，电子管具有比晶体管明显的多的无法匹及的优异性能，用晶体管理论来简单解析电子管放大器，很多方面难免似是而非。

小米气态键盘

丢丢1 发表于 2022-12-19 00:25
电子管，除了进入A2区的特殊情况，在A1区工作的时候，栅极输入只有电压，没有电流，它的放大原理本质上是电 ...

压控电压源串接电阻和压控电流源并接电阻是完全等效的，μ值是压控电压源的角度得出的放大倍数，Gm是压控电流源角度的放大倍数，二者无论何种情况都可以互相推导等效。

实际使用哪种更合理是需要有根据的，三极管更多使用电压放大模型是因为μ参数在电子管的全寿命周期和全工作范围内远比跨导更稳定，这个参数仅由电极间距和电极结构设计决定，一根管子用到报废μ是几乎不变的，硬用跨导模型往上套我没说不可以，三极管的特性并没有不允许使用跨导模型，但跨导随工作点大幅变化，随寿命周期大幅变化，因此在三极管的建模里，使用电压放大模型更加合理。五极管则是μ高度的不稳定且不可靠，因而只有Gm模型可以使用。

按峰值声压120dB计算已经预留了充足的裕量，正常听音的平均声压70-80dB，音乐平均声压相比满幅-40dB到-50dB这已经留了很高的动态范围了。数字音源有高度可靠且精确的0dBFS参考电平，正常工作时，无论任何情况都无法输出更高摆幅的信号，因此计算电位器衰减比例下的0dBFS信号即是最终需求。

耳机驱动的参考量可以是电流，也可以是端电压，二者由输出阻抗和负载阻抗都可以进行互相之间的转换计算，输出电流达不到设想数值还有一种完全等效的理解是输出阻抗分走了电压，使得输出电压达不到预想数值，这种时候调大音量电位器的输出电压即可。

负反馈改变的是输出阻抗，是输出电压与消耗在放大器内输出阻抗的电压比例关系，你所谓的主动补偿缺损的这部分电流，这种补偿方法在我们这叫做拧电位器。但由于耳机阻抗曲线并非平直，放大器输出阻抗特性由于输出电容的存在而并不十分恒定，降低输出阻抗这个核心思路是一样的。

但凡你认真学了电压输出模型与电流输出模型的等效代换你也不会有这些纠结，放大器的等效输出是视为电流源并内阻还是电压源串电阻均可，二者在任何情况下都可以互相等效替代，实际用哪个看哪个更方便计算，高阻信号源驱动低阻负载，信号源更适合建模为电流源并内阻，低阻信号源驱动高阻负载，信号源更适合建模为电压源串内阻，这玩意在教学大纲里明显是MOS管和大规模集成电路之前的电路分析基础里的内容，电路分析基础不管对于什么器件都是通用的，你是不是前面没好好学或者都忘了？

耳机需要的驱动电流大，但你负反馈再深，输出阻抗再低也无法改变功率级静态电流枯竭的结果，如果静态电流足够大，而由于输出阻抗较高，导致耳机实际接收到的电压摆幅低于预期，输出声压低于预期，这是简单的调整电位器就能达成的补偿。

丢丢1

有人对电子管工作原理如此误解，意料之中。

如图，这个是电子管跨导的意义，跨导动线是红色线段这一部分。这个是假设屏极负载阻抗为零欧姆，栅极输入电压，屏极电流的变动情况。

电子管的跨导不是一个恒定的值，在工作区域每一个点上，数值都是不同的。

跨导的本质意义，就是阴极发射的电子，在屏极电压的吸引下向屏极移动，但是被栅极的负电压阻挡，形成可控的电流的过程。

跨导是电子管工作最本质的意义所在。

丢丢1

这个图中的蓝线，显示的是电子管的u值。

u值的意义，是屏极负载电阻无穷大的时候，理论上可以实现的最大电压放大倍率。

但是这个理论上的电阻无穷大，在现实当中是根本无法实现的，就算用恒流源也只能做到逼近，永远也无法达到，所以才把它当做一个从属的参数。

在实际的应用当中，任何电路的实际放大倍数，都会小于甚至远小于这个u值，它的实际意义，在于假设都是负载电阻无穷大的情况下，对比不同电子管之间的放大性能，这是一个概括的观念性的对比，因为电路的实际放大增益，也会取决于外围电路的参数设置，一个u值33的电子管，放在实际电路中，实际的放大增益有可能还不如一个22倍的。所以实际这是一个从属计量参数，是先有跨导，后有u值。

AiSystem

丢丢1 发表于 2022-12-19 00:36
无论是电子管和晶体管，还是电子管放大器和晶体管放大器，他们之间的差异远大于他们之间的相同相似，除了功 ...

大佬说一个有意思的话题，“电子管具有比晶体管明显的多的无法匹及的优异性能”，能把这个话题深入一下么？，电子管的优异性能与晶体管比较。

丢丢1

另外，你说的拧电位器，我们叫做负反馈，这正是电路里面负反馈所起的作用，它能在电子管工作时候，因负载阻抗突然降低，造成负载上的分流电流突然加大，负载端口的在线电压突然降低的时候，自动补偿缺失的电压。

缺失的那部分电压，性质跟u值一样，无论你用多大的负反馈，都只能无限逼近，但做不到完全补偿到毫无缺失。但补不补，补多少，最终造成的就是我们常说的动态压缩。电路的负反馈增益越大，补偿后的电压就越逼近没有缺失的情况。

音频放大器的负载，无论是喇叭还是耳机，都是抗性负载，这个跟纯阻性又有不同，电流与电压的相位是分离的，所以我们所述对于电压的负反馈补偿，在实际操作层面，电路补偿的是电流，而不是直接补的电压，这个概念应该被清楚。

丢丢1

我已经反复说过电流枯竭的解决方案，这个你就无需浪费篇幅赘述，够就用，不够就上变压器做电流变换。