【闲谈、再谈】串叠式（Cascode）放大电路

Gautau

【 1 】闲谈串叠式（Cascode）放大电路

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在此先谢谢 原作者 的无私奉獻。除 Cascode 外，还有更多的线路分析，值得一看再看。
付上的連接虽為英文，但仍可用网上的翻译工具，费少许时间亦算值得。
http://www.freewebs.com/valvewizard/cascode.html
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串叠式放大电路是使用了一只双三极管来实现非常高的单级增益，可以当作是一个五极管的模拟（实际上并不相同）。它具有高增益，高屏阻 ra , 极低的输入电容和价钱平宜–就像一个五极管般，但卻少了噪音，微音效应等等的固有缺点。

这类放大电路没有必要选高 gm管来提供最大增益。用ECC82 或 6SN7便可了 . . . 虽然仍可用 ECC83，但处理会较麻烦。

电路的操作很简单：下管放大。放大后信号（反相）从下管的阳极交連至上管阴极。阴极上的电压信号会改变其电流，使信号再次被放大（这个时候为非反相）。

上管柵极保持在一个固定的电压值，以提供正确的上管偏压 . . . 输出信号相位为反相。
下管阳极负载由上管阴极决定。
因阴极的交流阻抗低，所以下管增益也低（相当于非常低的阳极电阻），它的作用主要是作为对电压电流转换器。
上面的三极管有一个正常的阳极电阻负载，因此有相当正常的增益水平。
这样，总增益 = 下管增益 x 上管的增益（非常高）。



设计串叠式放大电路的途径极多﹕这电路的组合看起来很像一个五极管﹝在示波器看到，受下管静态阳极电压影响而往右移），下管的阳极约等于上管柵极电压，称其为帘柵电压 Vg2。
帘压越高，gm 越高，增益也越高，但因曲线向右移关係，故输出信号的摆幅便越低。输出信号摆幅（峯-峯）受制于 HT-Vg2。虽然，低 gm 的管子可能需要更高电压，不过 80V 的帘压看来仍很理想。

一如五极管，负载线通过或稍低于曲线转折点时，似五极管的声调便出現。如果它通过曲线转折点以上时，我们将得到更全面的三极管声音（尽管是用高增益三极管）。



首先在正常的阳极特性曲线中寻找下管特性﹕假定 Vg2 等于下管阳极电压。劃一条线从这电压直到 Eg = 0V 的曲线处–这表明曲线的转折点（膝盖）便在那里。
既已知高压的数值，便可绘制负載线（一如通常的方式） . . . 留意观察﹕这线在经过曲线群时，是否高于或低于膝盖？如有必要，可调整帘栅电压来作改变。



在这方面，作者选择了用一个 ECC82 的情况下，HT = 300V，Vg2 = 55V（暂定）。很显然，Ra = 47k 将通过正确的转折点（膝盖）（須重新调整 Vg2﹕当然，你可以选择使负载线通过在膝盖以下，令其重现出更加五极管的杂交声）。

值得注意的是，蓝线并非实际下管的负载线，它只是一个方便作解釋的辅助设计。

在 55V 处绘一垂直线（红线），与蓝线相交，此乃下管 V1 的偏压点（藍线以内）- 该位置约近于五极管特性曲线的转折点。

利用此绘出来的特性图，便可算出 gm = 1.4mA/V。
V1 所產生的电流摆幅，決定了整级的 gm，亦可随即计算整体增益 A , 一如 五极管 !

A = gm*Ra
A = 0.0014*47000
A = 66

这电路的增益颇高，与单级的 ECC83 三极管相同，但这只是一个 ECC82 ，它听起来应该像五极管多点！
在实践聆听中，感觉增益可能有点低，但相差并不太多 。。。

下管偏压的決定：
一若常規的方式进行。在这里偏置电压大约为 -2V，此时阳极电流 Ia = 2mA。
应用欧姆定律：
Rk = V/I = 2/0.002 = 1KΩ

阴极旁路电容对 Cascode 的输出阻抗几乎没有任何影响，但它的确严重地影响了增益！在大多数情况下，須选择足够数值的阴极旁路电容。

根据下式计算：
Ck = 1/(2*π*f*Rk)
f 为要求之最低頻率；若要求全頻的增益能保持一致的话，则选用 22µF 可矣 – 不过仍可选得细一点，以除去低音。（此书所谈的都是 吉它扩音机也）

由于 V1 的 Ia = 2mA，故整个线路的电流亦为 2mA。
Ra 兩端的电压降为﹕
VRa = 0.002*47000 = 94V。

而 Va1 为55V，即实际的 Vak2 为：  ← 之前的绘图，是將 Va1当作为 Vg2 , 以便解釋。
Vak2 = 300-94-55 = 151V

用上述数字绘图 . . .

从图中可见，红点座落于 151V 及 2mA 处，此时 V2 的偏压必须低于下管阳极 8V，为
55-8 = 47V。       ←   这才是真正的 Vg2（V2 的偏压）。



上管固定偏置：
由于 Vg2 并不消耗电流，所以只需一个基准电压即可，因此，R1 和 R2 可尽量选至最大，以不影响电源为度。（虽电子管手册為 1MΩ，但根据 Th'evenin 的分压理论只能至 560KΩ，故须慎用）

如果我们选择了 R1 = 560k，则分压器中的 R2 的公式为：
R2 = R1/(HT-Vg2)*Vg2
R2 = 560KΩ/(300-47)*47
R2 = 104KΩ
最接近 104KΩ 为 100KΩ。

R1 与 R2 并接 = 85k  （请检查您的选择管子的最高允许数据表）。

用此值来找合适的去耦电容；以低频滚降 20Hz 计算：
Cg2 = 1 /（2*π*f*Rg2）      ←  Rg2  = R1 // R2
Cg2 = 1 /（2*π*20*85000）
Cg2 = 93nF
100nF 为最接近标准。

已完成的电路与测量电压如下图所示。它们与设计值不是相差太远！

                                  ==   未完   ==

小胆诚

Gautau 发表于 2011-8-26 02:45
在另帖中与网友讨论 Mu - Stag ...

受益匪浅啊

凤兮凤兮

重温G版赐予的知识，深切缅怀G版！

carabaoo

认真学习

Kai8844233129

7 ] 总增益 A :
A = 1 /((1/(gm1*Ra2))+((ra2+Ra2)/Ra2)*(1/(μ1*(μ2+1))))

原本算式為 :
                                          1
A = ------------------------------------------------------------
                1                  ra2 + Ra2                  1
       ---------------  +  ---------------  x  -----------------
        (gm1 x Ra2)              Ra2               μ1 x (μ2 + 1)
A = 1/((1/(2.0667*39))+((8+39)/39)*(1/(35*(35+1))))
A = 74.83倍
这几天在学习G版的贴，有个问提请教下各位老师，式中的ra2  8K是怎么求出来的。谢谢各位老师了。

Kai8844233129

收藏。慢慢学习。谢谢了。G版精神永存。

G.Mahler

AK1980 发表于 2021-11-17 12:51
请继续结合6n8p、6DJ8放大电路讲解

嚯。G版早就仙去了。他老人家授人以渔。讲完了捕青鱼，鲢、鳙、草自然不在话下。还问如何捕鲤鱼？那是没有看懂。

AK1980

Gautau 发表于 2010-2-23 00:29
另外，一串齐纳二极管可以使栅极电压 Vg2 坚如磐石。为减噪音，旁路电容仍须设立。

请继续结合6n8p、6DJ8放大电路讲解

vendetta

125301038 发表于 2017-2-10 12:47
一直在谈唱放电路，有么有类似电子管磁头放大电路。

Paragon E1与Theta  Pre2都是用串叠的.只知道这两台商业机.都是采CR式RIAA.

quartet

串叠放大倍数高，做唱放不错。

G.Mahler

cascode是好东西，我也写过一贴。可以和G版这贴对照看。串叠曲线不好搞，不过可以仿真，一旦搞出曲线，就很好设计了。

Kai8844233129

学习了。谢谢。

AK1980

Gautau 发表于 2010-3-2 03:52
刚重新將这帖阅读一遍，发觉似乎漏了 . . .

" 想用Cascode一级推三极管接法的FD422 "

想用Cascode6sn7一级推三极管300B,怎么样？能不能设计一个电路？谢谢！

五十六条大汉

当年我把教头版主这个电路做出来了，发现个问题，第一管屏耗过高，损耗很大，不过声音真的非常好，不玩好多年，怎么调整看来的慢慢重新研究了

xcsxyt

学习了，G版，请问用6SN7串叠电路推GM70可以吗？或者需要调整 哪些阻容参数？

845pp

万分感谢！受教了

125301038

一直在谈唱放电路，有么有类似电子管磁头放大电路。

qq393698313

电路解析得很到位，谢谢楼主指教了。

昀诚汽车影音

围观学习楼主辛苦！

Dennis7373

深入学习中，感谢G版！