【再谈】直流耦合阴极跟随器

Gautau

后继贴 . . . . . .
http://bbs.hifidiy.net/viewthrea ... page%3D1&page=1
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參攷书较少談及直耦阴随的进一步设计 . . . . . 在有須要时，便都会感到资料不太足夠和贫乏，致難于了解和着手计算。
現试以 12AX7 为例，将计算的要点提出，望能找出设计的方向 . . . . . .

由于 12AX7 的增益頗高，若不打算引入環路反饋、或将信号作衰減，以维持整级的增益在 10倍左右，便只有採用本级反饋。

12AX7:
μ = 100
ra = 62.5KΩ


[ A ]  增益级 Gain Stage
按照常規选增益级的屏极负載:
偏压（-Vg）通常为 1.5V

绘负载线:
电源电压 EB 定在320V
通常屏流 Ia（负载线）会选 1 ~ 1.2mA，即负載电阻 Ra 便由 266 ~ 320KΩ。

为免与之前跟帖的数值重複，故选 Ra = 270KΩ。

此时负载线上的 Ia = 1.185mA。



1.  在负载线（藍）与 -Vg = 1.5V 相交处绘一垂直线（红），得出屏压 Va1 = 158V。
2.  在该点绘一水平线（绿），这便是工作屏流 Ia1 = 0.6mA。



负载线:
EB = 320V
Ia = 1.185mA
Ra1 = 270KΩ    ←  Ra1 = EB / Ia

工作点:
Va1 = 158V
Ia1 = 0.6mA
-Vg1 = 1.5V



整机的增益要求
AvT = 10倍（20dB）

而阴随的增益
Av2 = 0.9872    ←  计算見阴随

增益级的放大量
Av1 = AvT / Av2
Av1 = 10 /  0.9872
Av1 = 10.12966

计算:
先从特性曲线处找出这级未加回饋时的本来增益
           Δ Va           (196V - 122V)
Ao = ---------- = ---------------------
           Δ Vg               (2V – 1V)

Ao = 74

因                           Ao                            Rk-T
Av1 (ANFB) = -----------------  ;  而 β = -----------
                        1 + β * Ao                       Ra

故总阴极电阻为
                Ao
Rk-T = ( -------  - 1) / Ao * Ra
               Av1
Rk-T = (74 / 10.12966 – 1) / 74 * 270KΩ
Rk-T = 23.006KΩ


偏压电阻
Rb1 = -Vg1 / Ia1
Rb1 = 1.5V / 0.6mA
Rb1 = 2.5KΩ

阴极电阻
Rk1 = Rk-T – Rb1
Rk1 = 23.0085KΩ – 2.5KΩ
Rk1 = 20.5085KΩ

阴极电压
Vk1 = Rk-T x Ia1
Vk1 = 23.006KΩ x 0.6mA
Vk1 = 13.8036V

屏极电压
Va'1 = Va1 + Vk1
Va'1 = 158V + 13.8036V
Va'1 = 171.8036V

实际的电源电压
EB'1 = EB + Vk1
EB'1 = 320V + 13.8036V
EB'1 = 333.8036V


加入反饋后管子的內阻
ra'1 = ra1 + Rk-T * (μ + 1)
ra'1 = 62.5KΩ + 23.006KΩ * (100 + 1)
ra'1 = 2386KΩ

输入阻抗
              Ao
Zi1 = ( ------- + 1) * Rg1
              Av1
Zi1 = (74 / 10.12966 + 1) * 1000ＫΩ
Zi1 = 8305KΩ

输出阻抗
Ro1 = Ra1 //（并联）ra'1
Ro1 = 1 / (1 / 270KΩ + 1 / 2386KΩ)
Ro1 = 242.56KΩ

輸入耦合电容
Ci = 1/(2 π x Zi1 x F  ← F 选 0.2Hz
Ci = 1 / (2 π x 8305KΩ x 0.2Hz)
Ci = 95.81nF（0.1μF）





[ B ]  阴随级 Cathode Follower（CF）
阴随又称为阴极输出 Cathode Output（KOP），其主要作用为阻抗匹配。
以前本人亦曾发過兩贴作过讨论。

若电路为直耦结构的話，在设计时便会稍觉麻煩 . . . 因多会錯落在低偏压範圍（即偏压较浅）处工作而产生失真 . . . . . . 但这种失真卻頗悅耳。

选用 12AU7 或 6N1等等管子作阴隨的效果会较佳，但因之前的跟帖是用了同一管子關係，故这贴亦会按照此一方向进行计算。

电源电压 EB = 350V
栅极电压 Vg = 171.8036V
工作偏压 -Vg = 1.5V
阴极电压 Vk = 171.8036V+ 1.5V = 173.3036V

在特性图的 176.6964V 位置绘一垂直线（红），在 -1.5V 处汇合。
在 -1.5V 处与红线相交点绘一水平线（綠）。
此时屏流 Ia = 0.822mA。

RL = Vk / Ia
RL = 173.3036V / 0.822mA
RL = 210.83KΩ
当然，此时仍可绘制负载线 . . . . . .



增益
Av2 = μ / (μ + 1) x (RL / (RL + ra / (μ + 1)))
Av2 = 100 / (100 + 1) x (210.834KΩ  / (210.834KΩ  + 62.5KΩ / (100 + 1)))
Av2 = 0.9872

阴随的输入阻抗
Zi2 = Ro1 / (1 - A)
Zi2 = 242.66KΩ / (1 – 0.9872)
Zi2 = 19MΩ

输出阻抗
Ro2 = ra / (μ + 1) //（并接）RL
Ro2 = 1/(1/(62.5KΩ / (100 + 1)) + 1 / 210.834KΩ)
Ro2 = 617Ω

输出电容
Co = 1 / (2 x π x Rg' x F)    ←  后级输入阻抗 Rg' =22KΩ，F = 2.2Hz
Co = 1 / (2 x π x 22KΩ x 2.2Hz）
Co = 3.3μF




在设计时，增益级不能有栅流出現！否则将会有尖峰信号与原本的信号相加而出現失真。
这一現象与 屏阴分割倒相 及 長尾倒相 出現的相同，但更接近 屏阴分割倒相 . . .

增益级栅极串接了一数值较大的电阻 Rs1 = 4.7KΩ，目的是消除因 Ci 所引起的阻塞、及引入反饋，以免因输入過强而导致栅流增加（若情況严重，可增至 22KΩ 以上）。
Rs1 的数值越大，声音会越軟。

当栅流增大时，会有倍频現象出现，致音场完全崩潰 . . . . . . 迟点会在倒相电路处再作讨论。
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dhyq

谢谢G版，受益菲浅哦。

甩毛飞

受落，谢谢G版！

mzzfg

谢谢G版！又学到知识了。

zengde

感谢g版的又一好贴！g版辛苦了！

学生的基础知识实在太差，有二点请教版主：
1，“在设计时，增益级不能有栅流出現！否则将会有尖峰信号与原本的信号相加而出現失真”。
增益级不能有栅流是不是指栅极流向阴极的电流，也就是珊极流过Rg的电流，是不是说增大Rg，就能避免栅流出現？

2，从电脑独立声卡作音源输入到前级，在设计电路时，是否是根据声卡输出的电压幅值来设置珊负压？才能保证输入不过载？

请g版指教！

Gautau

感谢g版的又一好贴！g版辛苦了！

学生的基础知识实在太差，有二点请教版主：
1，“在设计时，增益级不能 ...
zengde 发表于 27-4-2011 20:06

[ 1 ] 与 Rg 无关。栅流是指从栅极流往阴极的电流。Rs1的作用是提供一反向偏压与栅极，使其较負。
[ 2 ] 对。但一般而言，增益级的偏压有 -1.5V 已可应付大部分的需要。

zengde

还有一点请教：
阴随极加上这个二极管后，二极管一般导通电压为0.7V左右，在电路工作时 珊极至阴极的电压就钳制在了0.7V左右而随时有珊流出现?

Gautau

还有一点请教：
阴随极加上这个二极管后，二极管一般导通电压为0.7V左右，在电路工作时 珊极至阴极（1－2点 ...
zengde 发表于 27-4-2011 20:18

这不是箝位二极管，请留意为顺向接法，不会出現 0.7V。
其作用是避免刚开机时（阴极仍未发热，沒有电流），因 V1（第一级）的屏压过高（350V）而令 V2 出現电弧（跳火）而損壞。

zengde

这不是箝位二极管，请留意为顺向接法，不会出現 0.7V。
其作用是避免刚开机时（阴极仍未发热，沒有电流），因 V1 ...
Gautau 发表于 2011-4-27 20:26

    哦，我搞湖了 ，在电路工作是，二极管是处于1.5伏负压下，是不会导通的
感谢版主耐心指导新手
  
上面的问题 还是没有搞懂
“在设计时，增益级不能有栅流出現！？是要怎样才能避免栅流出現  ？

Gautau

哦，我搞湖了 ，在电路工作是，二极管是处于1.5伏负压下，是不会导通的
感谢版主耐心指导新手
...
zengde 发表于 27-4-2011 20:33

在正常的工作点时，尽量避免输入過大。

2113197

谢谢G版指教。
一直就不敢用直耦。
这下才彻底明白。

zengde

很多基础资料上都说是无大环反馈而采用本级反馈的声音最好，这个一定要搞个出来听听

hjr218

进来学习

doctorqianbing

有几点看不明白，请教G版。
1、为什么栅偏压取-1.5V？
2、通常屏流 Ia（负载线）会选 1 ~ 1.2mA，为什么选这个值？既然选了这个值，可实际屏流最终却是0.6mA。到底是以工作点的屏流为设计出发点呢？还是以最大屏流为出发点呢？以这个工作点，在较大的输出下似乎正负半周不太对称。
3、为什么栅流过大时屏极的波形是图C那个样子？

Gautau

有几点看不明白，请教G版。
1、为什么栅偏压取-1.5V？
2、通常屏流 Ia（负载线）会选 1 ~ 1.2mA，为什么选 ...
doctorqianbing 发表于 27-4-2011 22:19

[1]  不一定必須选用 -1.5V，偏压值的选取其实頗随意，只要不超过屏耗便成。

[2]  負載线乃按照电子管的物理特性而订定，必須有兩个数据，才能算出第三个数值: EB，Ia 及 Ra。
可參攷下面連接，便会了解电子管的基础知识。
                  回复 6# Gautau
致于线性度方面，被管子的特性所限制 . . . 不过增益级的反饋量頗大，应可将失真減至最少。
也不一定必須将负载线中的屏流 Ia 定在 1 ~ 1.2mA . . . 这只是方便作讨论而已。

[3]  迟点有機會的話，会在倒相电路处详谈 . . . 現階段只須緊守勿将增益级作过度推动便可矣！

doctorqianbing

回复 15# Gautau
谢谢G版，继续跟您学习

hhl4889

这么好的帖子反而没什么人看
UP-UP~

Gautau

这么好的帖子反而没什么人看
UP-UP~
hhl4889 发表于 28-4-2011 17:19

这类 味同嚼腊 的贴子的確很難引起共鳴，因未必每個人都感到有需要。
不过，为提高论坛的讨论气氛和水平，也顧不得太多矣！

老瓜壳

看帖学习达到目的就好，无谓的回复徒增别人浏览的难度。

zengde

感谢G版写出这些好贴！