关于K30前级电路探讨

locky_z · 发表于 2010-3-13 17:05

现在对这个K30前级电路讨论很多
有时候手头恰好没有2SK30,只有2SK170或者2SK246,或者后缀不同的管子，能否不修改其他电阻参数直接替换呢？

下面分析一下这个电路先，

RL3 RL6是源极电阻，
由于CL3交流短路，RL6只起到直流反馈，稳定工作点作用，不影响增益，
RL3则既是直流反馈，也起交流反馈作用。

分析电路前，先说一下串联了源极电阻的JFET电路的等效电路
JFET(QL1)管源极串联一个源极电阻（RL3)，他们可以整体等效为一只新的JFET管，这只FET管的Vgs'-Id'曲线可以由原来管子的Vgs-Id曲线以及RS=180欧作图得出。
下面以2SK246的Vgs-Id曲线为例

因为源极电阻是180欧，所以做一条经过原点的V/I=180的直线（上图红线）
如果你用的管子参数是Idss=5.6mA,这一条Vgs-Id曲线，那么和RS=180欧相交于蓝色A点，A点再投影到Y轴A'点，
那么这一只等效JFET管的Vgs'-Id'曲线就是Vp~A'这两点之间的曲线（绿线），
等效管Vgs'-Id'的曲线肯定不会穿越原有Idss=5.6mA这一条Vgs-Id曲线的范围，并且由于RS的负反馈作用，Vgs'-Id'曲线的线性程度肯定比原来更线性。
用这个方法，只要你有原管的Vgs-id曲线，就可以做出任意Rs的等效Vgs-Id曲线出来。

下面是用这种方法作出的2SK30源极串联了180欧后的新的Vgs'-Id'曲线，红色是原来Idss=6mA的Vgs'-Id'曲线，蓝色是Idss=3.8mA，玫瑰红色是Idss=2mA

下面再算一下这个电路的直流工作点，
因为QL1栅极是0电位，因此有
Id=(0-Vgs'-(-15)) / RL6 =(15-Vgs') / 15K
这里Vgs'是串联了180欧源极电阻的等效JFET，
根据上式，你可以做出这一条直线，就是下图棕色的，近似平行于X轴的那一条水平线。

这条横线和上述3条Vgs'-Id'曲线各自相交
Vgs=-1.55V Vgs=-0.87V Vgs=-0.26V
这些交点就是JFET管的静态工作点。

由上图可以看到，即使你的管子Idss变化很大，但直流工作点变动很小，这主要是因为RL6=15K这么大阻值的功劳。

虽然工作点能够稳定，但是否是最佳工作点呢？那就不一定了，

理论上，最好的工作点是在Vgs-Id曲线最线性那段的中间，
我们看看上图红色的Vgs‘-Id’这一条，工作点是在偏下一段，线性不是很好
再看看玫瑰红色这一条，工作点是在线性好的这一段中间了，但可惜的是输入电压范围缩窄了，输入电压被限制在工作点正负0.26V范围内（超过0.26V时，JFET管可能被正偏了）
而蓝色这一条就较好了，输入电压范围可以扩展到工作点正负0.4V范围，线性仍旧较好。

如果我们用K170来直接替代这个电路又会发生什么事情？

同样以Idss=10mA、6.2mA、2.2mA为例，
作出源极串联180欧后的Vgs'-Id'曲线A' B' C'，再和
Id=(15-Vgs') / 15K直线（亮蓝色）相交

可见Idss=2.2mA(C'这条线)这个管子的等效Vgs‘-Id’曲线(C'这条线)根本没有和亮蓝色相交，因此其根本不能工作。
另外两条则工作的很好，线性也很好，但蓝色的电压输入范围少得多，不到正负0.1V。红色的则有正负0.2V。

new1510 · 发表于 2010-3-13 18:16

占位支持……，不搞智能仪了，好可惜

tjxy · 发表于 2010-3-13 22:52

源极电阻是 RL4还是 RL6？

SHOW · 发表于 2010-3-14 00:01

不错

aeon · 发表于 2010-3-14 08:19

这类型的JFET线性比较好，可惜就是对应反极性的管子少得可怜。所以常见电路多是差分或者单端。这样一来耦合电容也是一个不少的投资。痛苦呀，做不了耳放！

电子虫子 · 发表于 2010-3-14 08:41

记号学习了

ch639827608 · 发表于 2010-3-14 09:36

1# locky_z

我试作如下修改.下面是修改电路的输入和输出正弦波的仿真.

xdsun125 · 发表于 2010-3-14 09:44

搬个凳子学习下

ch639827608 · 发表于 2010-3-14 09:45

这是第二种方案.

ch639827608 · 发表于 2010-3-14 10:45

这是3#草案.

tsyg99 · 发表于 2010-3-14 10:58

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阿凡达 · 发表于 2010-3-14 11:15

请问一下楼主图上的 Rs曲线是怎样得来的？

ch639827608 · 发表于 2010-3-14 11:16

1# locky_z

2SK170,gm=22mS(毫西门子),
K30A,gm=1.5mS(毫西门子),
2sk246,gm=1.5mS(毫西门子),
很显然用246不用修改参数,而用170则肯定要修改参数的:

Av=Vout/Vin=Vq1rl/Vq1gs=Id*(RL4//RL5//Rq2)/Id*(Rq1+RL3),因为Rq2>>(RL4//RL5),忽略Rq2得:
Av=(RL4//RL5)/(1/gm1+RL3),
很显然,用170时,RL4//RL5的值要小很多才行.

用K170时,Rs=10R,RL4//RL5=600R时,该放大器增益=20dB