第一次自己设计线路，用冷门管PCL82做一台牛出耳放

jerrylong

因为在外地工作，周末才能回家，设备平时都听不了，所以最近入手了一付拜亚动力的旗舰耳机T1。想用胆耳放来推，在网上找了一圈发现胆耳放就是两个极端，要不就是几百元的，要不就是上万的，没有中间路线的机子可选。
所以就想自己做了，虽然论坛上有好多耳放的电路，但牛出的寥寥无几。就打算自己来设计，以前做胆机都是照搬线路，通过近两年的制作，也逐步对线路设计有了更深入的了解，所以这台耳放就根据自己这两年学习的知识来进行设计，制作出来后，昨天进行了试机，效果蛮不错的。

jerrylong

一、对T1耳机的了解
既然针对T1进行量身定做，那么首先得了解一下T1的指标



可以看到T1的主要参数：
1、阻抗：600欧
2、标准声压级SPL=102dB（1mW@500Hz情况下）
3、最大承载功率300mW
4、最大声压级SPL=126dB（1mW@500Hz）

琥珀

据说牛出的不错

jerrylong

二、再来了解一下拜亚官方推荐用来推T1的耳放A1的指标




主要参数：
1、输出功率100 mW / 600 Ω；170 mW / 250 Ω；150 mW / 30 Ω
2、THD=0,002 %于170 mW/ 250 Ω
3、频率响应1 Hz～100kHz(-3dB)
4、S/N=92 dB

这台耳放是晶体管的，THD的指标胆耳放难以达到，那么再选一台经典的意大利Angstrom Stella旗舰胆耳放来对比一下



主要参数：
1、输出功率10.5W每声道（对于T1来说太高了，没必要）
2、THD=0.3% @1 W. – 1%@最大功率
3、频率响应12 Hz to 85 Khz（官方指标没说下降了多少dB）
4、S/N=90 db (20 Khz unweighted)
5、底噪小于2.0 mV RMS

jerrylong

三、确定牛出耳放的主要指标
通过对比拜亚A1和Angstrom Stella两款耳放，我基本确定了我的耳放设计指标
1、输出阻抗：300欧/600欧（这样便于以后搭配其他的耳机）
2、输出功率50mW（再大会增加失真度，也没有必要）
3、THD<0.1%（优于Angstrom Stella）
4、SN>90dB，底噪低于2mV

jerrylong

四、胆管的选择
  用于耳放的电子管要求输出电流够大，这样才能确保推力充沛，同时要求功率管的内阻较低，大家用得比较多的是6N6,6N11等。我这次选择了一个比较冷门的管子PCL82，因为考虑到一下几点：
1、符合内阻低，输出电流大的要求
2、这是一只复合管，内部实际上是一只三极管+一只速射四极管，这样就不需要单独再用其他管子来做电压放大，机箱上就只有两只管子，整机小巧简洁
3、PCL82这个管子比较冷门，一些著名的品牌，比如德根、西门子等的古董管售价都很亲民，这次我用的两只西门子PCL82就是保罗兄弟送的。

totoko163

2mv，耳放估计不能用了

jerrylong

totoko163 发表于 2018-4-24 13:33
2mv，耳放估计不能用了

哈哈，所以底噪这个指标确实会造成歧义，还是SN(信噪比)这个指标更科学。光看底噪2mV这个指标，那么价格近10万的Angstrom Stella这款耳放也就不能用了

jerrylong

五、认识PCL82这支电子管
PCL82其实就是ECL82灯丝电压为16V的版本，内置了一个三极管和一个四极管


这是它的三极管部分参数


这是它的四极管部分参数

jerrylong

六、电路架构和工作点选择
电路架构按：输入信号->三极管电压放大->屏级输出（阻容耦合）->四极管功率放大->输出牛

工作点的选择，我是按这个思路进行：
1、根据需要的输出功率，来确定输出工作电压
输出功率Wout=50mW, 推动600欧阻抗的耳机，那么输出信号的电压Vout（rms）=Sqrt(0.05*600)=5.48V，Vout（峰峰值）=5.48*1.4=7.67V

2、功率放大管工作点的粗选及输出牛阻抗的确定


屏压选择范围：200V~230V之间
输出牛初级阻抗：4.5K~6K之间
这是一个粗选的过程，后面还要根据仿真来最终确定

超人胆

totoko163 发表于 2018-4-24 13:33
2mv，耳放估计不能用了

耳机贴着耳朵，这2mV很烦的。

jerrylong

七、输出牛的选择
老烧都说没有一对好的输出牛，那么宁可不做。得知我准备做一台牛出的耳放，朋友保罗决定帮我定制这款输出牛，前面的M10前级我用的就是他的输出牛，听下来很满意，这次研制这款耳放，能够得到他为我定制输出牛，我就有信心做好了。这款输出牛确定的初级和次级阻抗为5.5K：300+300（为何选择5.5K的初级阻抗，后面会做说明，因为是通过多次仿真，确定THD最小的情况下确定的，没有公式可以计算）
















输出牛的频响曲线
测试所用电路


频响曲线

20Hz~58Hz/-1dB，频响相当不错。

jerrylong

再放一组大家熟悉的波形测试
20Hz


50Hz


100Hz


1KHz


5KHz


10KHz


20KHz


30KHz


40KHz

XLS119

感性趣，先记下，谢了。  

jerrylong

八、功率放大管的工作点选择
在LT-SPICE软件中，利用胆管仿真模型来构建PCL82的四极管部分的特征曲线，这个就非常方便了，因为我用到的帘栅压为200V，而胆管文档中只有170V时的特征曲线，利用仿真模型可以随心所欲的得到任何帘栅压下的特征曲线，很方便进行工作点的选择


目前在Vg2=200V的特征曲线中选择的工作点为
屏压Vp=200V
屏流Ia=35mA
屏级负载阻抗5.5K（输出牛的初级阻抗）
负栅压Vg1=-14V左右

jerrylong

现在有了特征曲线的协助，就很容易求得在响应的工作点下的三要素
1、放大倍数u


可以看到当栅压从-12V变化到-16V时，对应的屏压变化范围是117V，所以放大倍数u=117/4=29.25

2、内阻Ri
Ri为屏压的变化除与屏流的变化，屏压变化为117V，屏流变化为21mA，这样内阻Ri=117/0.021=5.57K

3、导跨S
S=u/Ri=29.25/5.57k=5.25mA/V
从图上可以看出，以-14V栅压为中点，-12V对应的屏压变化与-16V对应的屏压变化幅度基本相等，这就保证了输出的THD很低。

细雨听音

J兄真是好精力。高产啊。

jerrylong

现在再回过头来看，需要推动耳机的电压Vout（pp）=7.67V，耳机阻抗是600欧，那么需要的输出电流Iout=7.67/600=12.78mA.那么根据输出牛的阻抗比5.5K:600欧，可以得出输出牛初级段信号的峰峰值Vpri（pp）=23.22V
计算过程如下

jerrylong

超人胆 发表于 2018-4-24 16:42
耳机贴着耳朵，这2mV很烦的。

做好了，实测的0.7mV左右

琥珀

灯丝是交流还是直流。