【閒談】直流耦合陰極跟隨器

Gautau · 发表于 2010-4-7 03:25

從技術角度來看，在吉他放大器中採用陰極追隨器似乎很普遍。通常是用以驅動不同形式的音調轉變（腳控）踏板 . . . . . .
這對一個“正常”的增益級而言，其負荷會變得相當沉重，並會造成相當大的信號衰減。
低輸出阻抗的陰極跟隨器，卻可以把沉重的負載，即電流的驅動會變得更為容易。

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2010-4-7 03:25 上传

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然而，吉他放大器中的陰極跟隨器是相當奇特。除了用以驅動不同形式的音調轉變（腳控）踏板外，它擁有更大的失真（比任何形式之前置放大器的失真更大）。

在不同設計的前置放大器中，通常會發現至少有一級、有時是幾級的陰極跟隨器。更重要的是這線路聽起來真的很悅耳，因為它根本是“設計不良” - 至少，從教科書中的觀點而言。。。

該電路線一個 ECC83共陰放大級，直接耦合到另一個 ECC83陰極跟隨器（通常為同一管子），每級皆為100K的負載電阻。
在共陰放大級中，偏壓不是特別重要，只須遵循正常的計算便可。

是什麼能讓這線路變得很有趣？撿視負載線便可表明這一點，並揭示了為何如此糟糕的線路設計竟然會有這麼好的效果。這個例子將使用 HT=300V，儘管實際的電壓并不太影響結果。

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Gautau · 发表于 2010-4-7 03:28

我們知道，正常運作的陰極會比柵極高出一、兩伏（這是連接到前一增益級的陽極，因此亦為195V），我們先假定它與陰極追隨器的柵極是在相同的電位 . . . . . . 這并不會影響解、析。
再看負載線，陰極電壓為 195V的偏置點看來是非常接近曲線中的柵壓=0V。而陰極會比栅極高出一、兩伏，但這僅指偏置點 - - 甚至可能會落在負載線的更右位置（即Va更高）！
問題是，由于前一級具有高陽極電壓，正在迫使陰極跟隨開始出現柵極電流。這將拖累前一級的陽極電壓。同時提高了陰極追隨器的陰極電壓（即其偏壓增加）。這時因有柵流，便可產生足夠的偏壓，使柵流不致進一步提高。換句話說，管子會維持在一恆定的電流處（約0.4mA）。所有這一切皆發生得很快（從開機一刻便出現）。
這是設計不良的第二個原因﹕我們 “應該” 選用一個更低內阻（ra）的三極管，如ECC82，這將使柵壓曲線較陡峭，允許有“正常”的偏置。

另一種選擇是增大陰極跟隨器的陰極負載電阻，如220KΩ（上圖藍線下的灰色220KΩ負載線）使偏置點約在 -0.75V . . . . . . 雖然大數值的電阻會衝擊“教科書”中所提及到陰極跟隨器的使用和設計。

因此，我們現在有一個長期在前一級 '偷' 電流的陰極追隨器 . . . 會有什麼結果呢？
如果有負半周信號出現在增益級的陽極，則跟隨器的柵極電壓被推回了“正常運作”的範圍，柵極電流立即會或多或少在這半週期的時間停止流動。

但當有正半周信號輸入時，偏壓變正，更誘發柵極電流流入陰隨器，因為它試圖維持偏壓，從而 '拖累' 增益級的陽極電壓 . . . 但此時增益級的陽極電壓應該更高才對！換句話說，在正半週時，信號被壓縮得很嚴重，但負半週卻不會被壓縮，于是便產生大量的二次諧波失真。
與常用的高增益放大器配合（直流耦合）後才可能會出現這問題 . . . 這個電路，表明已包含了過多的高次諧波，會使重現的聲音較溫暖、較模糊、較豐滿、及幼滑若奶油般的失真聲音。降低陰隨的陰極負載電阻可提高其效果，也就是說，從 68K降至56K，或甚至47k。

在圖形上觀測 47k負載線的設定，已清楚地表明，偏置點要遠遠高於在0V柵曲線，導致柵流增大，迫使陰隨的電流增大至允許的偏差數值，實驗表明，約為0.8mA。這將導致正半週有更高的壓縮，也許是令放大器可產生暖調的最簡單方法，更可節省更換耦合電容或電阻的金錢。

下圖設計是原作者的首選版本（增加的電阻和二極管作保護元件，而不會影響音質，見下圖）。

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Gautau · 发表于 2010-4-7 03:31

一個直流耦合陰隨級的有用摩改：
吉他放大器中音調轉變（腳控）踏板之前，經常會加入直流耦合陰極跟隨器。
傳統的設計和安排確有問題 . . . 在開機時，陰極跟隨器的柵極立即產生高壓（HT），但陰極仍未被加熱，即處于地電位。。。
即使採用了高壓延時開關，亦會造成的電極之間產生電弧，致管子被快速破壞（原作者曾因此而燒毀過一些電子管）。

這個問題可以很容易糾正，只須在柵極與陰極之間串接一個普通的整流二極管（如1N4007）和的電阻（如圖a）。在啟動電源時，柵、陰電位將保持幾十伏。
陰極一旦加熱後，陰極的電位會升高而成正常偏置，但二極管卻成為反向偏置而被截止。那電阻的作用是防止陰隨被過度驅動時，二極管所產生的開關噪聲，（在高保真電路中，電阻會被減省）。

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老瓜壳 · 发表于 2010-4-7 07:59

又听了很好的一课，上次遇到一个机器，中间一级直耦阴随，其工作点非常费解。

半桶水 · 发表于 2010-4-7 10:04

= = 謝謝 = =

谢谢

snoopy · 发表于 2010-4-7 10:26

Thanks a lot!!!!!

德宝 · 发表于 2010-4-7 14:23

好帖!要用心听课!

sun007 · 发表于 2010-4-7 15:17

又听了很好的一课

lgz · 发表于 2010-4-7 16:27

请教：a图中R1=47k可去掉？只用一个1N4007？另外两管之间那个电阻选择余地是不是较大，我看有的用到10K。

Gautau · 发表于 2010-4-7 16:44

请教：a图中R1=47k可去掉？只用一个1N4007？另外两管之间那个电阻选择余地是不是较大，我看有的用到10K。
lgz 发表于 2010-4-7 16:27

如属低电平放大（话放、唱放），可除去 R1=47K。
另外两管之间那个电阻，可在560Ω~22KΩ範围内选择。

Gautau · 发表于 2010-4-7 22:11

一个失败的設计 . . . . . . .

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kx69 · 发表于 2010-4-8 10:28

学习啦.

samchen · 发表于 2010-4-8 17:29

gautau兄你好:
我在往網路上看到這個el34-pp線路,對於它使用不同的串疊式放大電路所組成的倒相級感到很有趣,不知道它的輸出阻抗及輸出電壓是否相同能達到上下平衡,由於我對cascode電路不是非常了解無法自行分析,只有求助gautau兄幫忙,希望您能為我分析一下這個倒相電路的性能!
thank you

最后的发烧 · 发表于 2010-4-8 20:14

这个不错,能不能帮我们设计一个用6N2管子的这样的前级来试试?

Gautau · 发表于 2010-4-9 05:19

http://s204.photobucket.com/albums/bb188/samchen_photo/el34pp.gif
gautau兄你好:
我在往網路上看到這個el34-pp線路,對於它使用不同的串疊式放大電路所組成的倒相級感到很有趣,不知道它的輸出阻抗及輸出電壓是否 ...
samchen 发表于 2010-4-8 17:29

小弟从不会对其它线路评头品足（主要是涉及厂家的利益问题），故今次亦只能点到即止，请谅！

感觉这线路过于滥用 Spice（模拟軟件） . . . . . .

虽然兩增益级的工作电流已较大，HT（EB）亦頗高（当然负載的数值也大）–但在日后換管时，因未必掌握到相同的工作点，欲保持原有的声底和韻味便会较困難。
曾有不愉快经验﹕一些国產电子管在400V以上时很易因跳火（產生电弧）而損坏。而这线路卻用430V！
兩增益级都用12AX7，其放大量是否会过高？

信号直耦至威氏阴随（White, 有人译作白氏，但白（朗）氏应為 Brown – 棕色），其下面的负載（管子）用长尾式作倒相 . . . 可是右臂卻用了变种 SRPP（因其负載的数值太细，应不能称其为 µ - 随）. . . . . . 及右边栅极的输入部份明显是用 Spice “ 玩” 出来，因須將 SRPP的增益限制也！于是，增益级用了負回输、倒相级也用了負回输 . . . 失真当然会很低。

WCF（威氏阴随）的特点是对负载的寬容度很大，故多用以作耳放，在 16Ω ~ 400Ω 的範圍内亦不成问题 . . . 况且 WCF 的输出阻抗也足夠低。
SRPP 在设计时已將负載纳入，所以对电阻负载的寬容度很窄，加上其输出阻抗也不夠低 . . . . . .
幸好 EL34 输入端的阻抗也高，故问题仍不算大。

此电路的重点应在输出变压器处。

个人不太喜欢意大利式设计，过于花巧–日后的故障率看来不低！

最后的发烧 · 发表于 2010-4-9 14:13

我刚按你的方法,做了个6N2来做的方案,你帮我看一下对不对!
供电300V,
6N2屏极100K,阴极2.5K,负压在-2V
阴随也是100K负载!

Gautau · 发表于 2010-4-9 16:16

我刚按你的方法,做了个6N2来做的方案,你帮我看一下对不对!
供电300V,
6N2屏极100K,阴极2.5K,负压在-2V
阴随也是100K负载!
最后的发烧发表于 2010-4-9 14:13

前置的放大倍数应為 10倍左右，若用6N2，增益会过大，須加入颇深的负回輸 . . . 试將阴极电容除去，增益级栅极串一56K，阴随的输出用560K回输至增益级栅极（与56K电阻之间）。这或可避免因输入过强而失真。

-Eg=1.65V
Rk=1.65K (3.3K // 3.3K)
其他数值如兄台所述。

记得加上二极管在阴随的栅陰处。

最后的发烧 · 发表于 2010-4-9 18:58

多谢!晚上搭来试试

最后的发烧 · 发表于 2010-4-9 19:01

17# Gautau
有一点,个人不太喜欢负反馈,特别是大剂量的负反馈的声音!
还有电流反馈都不想用,有了电流反馈,声音比较生硬,不知道按你这个方式加上这么深的反馈声音会如何

最后的发烧 · 发表于 2010-4-9 19:07

老兄能不能开讲一下英国机的效声?
英国机的布线和接地有什么特点,还有一些有特色的机子的调声方法开讲一下!
我认识一朋友,对胆机调英国声很在行!

[胆机基础] 【閒談】直流耦合陰極跟隨器

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