STC超三接法实质分析

Julien

由日本上條信一开发的超三电路国内介绍较少，本文试图做一些容易理解的分析。

首先介绍STC（超三接法）的基本单元电路，如图所示：


做一个概略的了解，图中V2为功率放大管，V1为通用三极管，V1阴极的ed为电压信号源，V1整体通过电流源接地。

在进一步介绍这个电路之前，首先要介绍一些基础单元电路。

1，典型电压并联负反馈电路，电路结构如图：


其中，US为信号源，RS为信号源内阻，RF为反馈电阻，A1是放大单元开环增益，RL为负载
反馈系数b=RS/(RS+RF)，
放大系数A=A1/(1+bA1)，是典型的反馈计算方法。

2，将上一电路中的信号源更换成电流源CCS。

由于电流源特性是内阻趋向无穷大，因此在上一电路中等效于RS --> ∞，RS远大于RF，RF可以忽略不计，反馈系数 b近似等于 RS/RS=1
放大系数 A= A1/(1+A1)，由于A1是开环增益，远大于1，因此A= A1/A1= 1
因为是电压反馈，具有降低输出阻抗作用，本例是深度反馈，定性分析，输出阻抗大大降低。

3，将2例中的电流源更换为电压控制电流源VCCS，即互导放大器


若VCCS的互导为Gm ，即受控电流 I= Gm×US
整个电路增益 A = Gm×US×RF

4，电子管单级电路中，符合高增益单元特征，能替代上述3例中A1的，为电子五极管。
尝试将五极管替代 第3例中的 A1单元电路，如图：


此时，同样由于深度反馈作用，结论同例3电路。

5，电子管是一种电压控制型器件，三极管，五极管都具有此特性。
而五极管由于内阻很高，输出特性具有电流源特性。因此电子五极管是一种理想的电压控制电流源VCCS
其单元电路的小信号等效电路如图：


其中，rp是五极管内阻，小信号五极管典型内阻往往高达兆欧级别。相比较，其负载RL可以忽略不计，因此是比较理想的电流源特性。

6，以小信号五极管替代 4例中的VCCS，如图：


其中小信号五极管内组rp远大于RF，定性分析，结论同3例。使后一级的功率五极管增益为1，输出阻抗极低。

7，带电流反馈的等值三极管
当电子三极管阴极引入本级电流串联反馈以后，从外部看，等效输出阻抗上升，且可以计算。
电路结构如图：


在工作点附近小信号情况下，其等值于一个线性电阻，这个电阻阻值R'F= rp1+(1+u)RK，其中u为三极管放大系数，rp1为工作点附近三极管内阻。
在另一类STC电路中，其本质是两级串联电压负反馈，电路中即用了这种等值三极管的等值内阻作为反馈电阻。

Julien

8，以电子三极管内阻来替代原来各例中的反馈电阻RF，可以得到如下图：


其中图中反馈电阻仍然为三极管V1的管内阻rp1。此时，电路形成了一个实用结构和前面给出的超三电路已经一致！
假设V2跨导为Gm2,原内阻为rp2，根据反馈公式可得，等效内阻rp = rp2/(1+Gm2×rp2×b)
其中b为反馈系数，这里也是深度反馈，b=1，Gm2×rp2×远大于1，
因此，rp= rp2 / (Gm2×rp2) = 1/Gm2 ，即STC单元电路的结论！
同样由于V1受控于RK，可以求得整个电路放大系数 u=u1
根据u=rp×Gm，可以求得Gm = u1×Gm2


倒退回去看，所谓STC接法的本质是深度电压并联负反馈！
具体实现方法是将电子管内阻或者等值内阻作为电压并联反馈电阻，
双极晶体管(BJT)、场效应晶体管(FET)、电子五极管作为受控电流源。
由于STC接法大大降低了五极管的内阻，使输出变压器的制作变的异常容易，因此很多改善来源于原本采用的劣质输出变压器。
另外，闭环谐波失真过低没有太大意义，人耳对此不甚敏感。

但是，上述等值电路始终是在小信号模式下分析。当信号幅度较大的时候，并不是所有的电子管都具有良好的线性，由于反馈电阻是非线性电阻！因此超三的各次失真分量并不具有可控性，也未必随着负反馈同比减小。
另外，深度反馈电路在对应复合负载的时候，具有很大的不确定性。
尽管静态指标优秀，但是动态指标则不得而知了。我想既要看到深度反馈的优点，也要辩证的看到可能带来的问题。

花絮，早在20世纪70年代，法国就有STC超三应用的电路，但是昙花一现，反而给日本人申请了专利，姑且不揣测是否巧合，但其中故事就不得而知了。

cxlzcn

学习！J版好像也玩石机的，有什么体会也说说！

wh812942

我现在就做的就是这个电路!
是不是经典的SRPP电路呀??
还有就是作这个电路时候最好让灯丝带有70V的正电位,否则可靠性就差很多!
是吧??楼主!

Julien

原帖由 wh812942 于 2007-4-11 20:53 发表
我现在就做的就是这个电路!
是不是经典的SRPP电路呀??
还有就是作这个电路时候最好让灯丝带有70V的正电位,否则可靠性就差很多!
是吧??楼主!

SRPP。。。。。。

wh812942

请谅解,看错了!!
哈哈,西西!!

极品骑兵

这么好的学习帖要顶上

kenny

不过在电压放大的情况下，电子管的动态负载线近乎直线。如果动态不是很大，应该影响不大吧。J版实际做过，静态指标不错。动态指标还看有没有其他人的实做感觉了。

kenny

对瞬态互调失真缺乏免疫力，深度负反馈的通病。

对了，我那个帖子还有个问题。我照第三个图做了个机器，就是那个所谓美国经典图。输出变初阻是4.2K的，从理论上讲应该是功率比5K略大，偶次谐波失真高于奇次谐波失真。但结果听起来声音偏干、薄，是奇次谐波失真较大的状况。能否指点一下。多谢！

boxman

分析透彻，

魔幻公子

深入浅出的说明了

wd40

J版 结棍 啊！

飞人

liao228

占坑观看

DarkHorse

有没有一些实际的电路可以给我们参考一下啊,EL84接成超三极管的的电路有么?

最后的发烧

J版太棒了!

DarkHorse

再顶!!!

samvin

顶一下!!!
虽然看静不下心一点点看

DarkHorse

J版,快现身啦!!??
HELP ME...

万能大师2008