放大器的最大输出功率是怎么得到的？是靠“阻抗匹配”吗？

老K

coom8 发表于 2013-1-29 20:08
我的理解：管子的最大输出功率是管子本身固有的，它由使用的电压，电流等因素有关，而电路中前后级之间的要 ...

级间用牛耦合，依旧是为了获得“最佳负载阻抗”，当后级的输入阻抗和前级的设计负载阻抗相差比较多时，把后级的输入阻抗转换到前级选定的负载阻抗上。这和输出变压器和喇叭的关系是一样的。

管子的极限功耗是管子本身的工艺、材料决定的。但是运用到不同的电路里，它可以输出不同的最大功率，比如甲类与乙类。但是在设计时都是首先以极限功耗为考虑因素的。

coom8

讲得很精辟
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qiuwei8375

老K讲得对，电子管的参数决定了功放的最大输出功率，然后才是阻抗匹配。在工作电压相同的情况下，我们不能指望用6P1通过阻抗匹配达到6P3P的输出功率。

bg1trk

9018 发表于 2013-1-29 18:04
我觉得阻抗变换的目的是，，，，通过变换，使喇叭的阻抗与电子管输出功率最佳时的阻抗相等吧。

别把 ...

在选定了功率管确定了工作点的情况下：（假设阻抗变换期间的效率为100%）
阻抗匹配是因，负载得到最大功率是果。
换句话说，因为不匹配，负载就得不到功率管输出的最大功率。

这个因果关系没说错吧？

想得到最大功率，就绕不开匹配问题。这个帖子的前半部分字面上明确否定阻抗匹配的作用，当然，贴主的本意并非是简单的否定，但这么说容易让读者产生误会。

bg1trk

老K 发表于 2013-1-29 19:03
放大器可以有多种形式，比如甲类、乙类等。但是无论采取哪种电路，屏极功耗都是最大输出功率的首要限制条 ...

明白您这个帖子的意思，输出级所选用的器件决定了功放所能输出功率的上限。功率上限摆在那，要想使负载得到的功率尽量靠近这个上限，就不能忽视匹配问题。电子管内阻高，选定器件的情况下，低阻喇叭想得到其最大功率，不变换阻抗是不行的。从这个角度来说，功放电路确定了的情况下，得到最大功率还真是要靠“阻抗匹配”来实现。

bg1trk

qiuwei8375 发表于 2013-1-29 22:16
老K讲得对，电子管的参数决定了功放的最大输出功率，然后才是阻抗匹配。在工作电压相同的情况下，我们不能指 ...

应该是决定了输出功率上限，阻抗匹配解决的是如何使负载得到的功率尽量靠近这个上限的问题。

在工作电压相同的情况下，当然不能指望用6P1通过阻抗匹配达到6P3P的输出功率。但如果匹配的不好，6P3P的输出功率也可能比不上良好匹配的6P1。

老K

bg1trk 发表于 2013-1-30 00:07
在选定了功率管确定了工作点的情况下：（假设阻抗变换期间的效率为100%）
阻抗匹配是因，负载得到最大 ...

是的，我否定的是“负载阻抗最好等于电子管内阻”这样的一种阻抗匹配论，这种观点很流行，似乎已经成了一种定式思维，就是根据电子管的内阻来定负载阻抗，一谈输出变压器的阻抗马上就联系到电子管的内阻，就把负载阻抗往内阻靠，以期获得最大的功率输出。在设计电子管放大器时，设计负载阻抗时是不必考虑内阻的，该是多大就是多大，强调一下：与内阻相等的负载阻抗一般是得不到最大输出功率的。这个结论对于没有做过认真设计工作的人来说是匪夷所思的，但却是事实。在确定了负载阻抗后，才谈得上把喇叭通过变压器匹配到所设计的负载阻抗上。这个时候所谈的“阻抗匹配”是把喇叭和设计出来的负载阻抗匹配，但是不和电子管的内阻匹配，这就是本贴的原意。可以设想一下，如果喇叭的阻抗足够大，不用变压器呢，那不就是完全不用谈阻抗匹配了吗？这是可能的，比如舌簧喇叭。

bg1trk

老K 发表于 2013-1-30 07:39
是的，我否定的是“负载阻抗最好等于电子管内阻”这样的一种阻抗匹配论，这种观点很流行，似乎已经成了 ...

您说的这些都能理解，按常规做，很少有人会得出并管后初级阻抗不需改变这个“怪异”的结论。
早先发的帖子，只是拿6N1做个例子说说，本意是6N1配10-15K的牛就行了，而不是说牛的阻抗一定要等于6N1的内阻。
我的问题是因为手上有一对闲置的3.5K 5W的输出牛，想把它用起来，匹配3个6N1管芯做功放。这个牛原来是给6P3P用的，3个6N1管芯并联后的静态电流不会使其产生磁饱和。按原有的认识，6N1用10-15K的牛匹配就可以了，双管芯并联，用大概5K的牛就行。(这点我没细算，论坛上的普遍观点是可以这样用，我本人用5K的牛装过6N1并管功放，论坛上也有其他人这么做过)，本想按这个“规律”，要把这对牛用起来，并联3个6N1的管芯就行了。前几天在《无线电》上看到了完全不同的观点，按他那个观点，无论你并联多少6N1，输出牛还应在10-15K之间选，只需注意初级线径和铁心截面积能满足要求就行。仔细琢磨，他说的也有道理。所以疑惑，多管并联后初级阻抗要不要变？我这对牛能不能还按原有的设想用起来？


回其他人的帖子中的一段，粘贴过来。只是做最粗略的计算，来说明牛的阻抗降低后好像比用原阻抗获得的功率要低，计算很不严谨，只是想说明阻抗改变后对功率的影响，实在没精力作图、画负载线规规矩矩的计算。

“还是拿您举的例子简单说说，增加一个条件，加入输出牛初级阻抗10K。
若双管并联，输入（驱动）电压不变，还是10V。这一点和您理解的不同，因为电子管输入阻抗极高，并联一只管子造成驱动电压的下降值很小，可以近似认为不变。此时每只管子依然提供50毫安的电流变化量，合起来就是100毫安，输出功率=100mA*10K*100mA=100W
（此处要说明一点，实际功率没这么大。因为并管后静态电流上升，阳极电压下降，电流动态范围不会还是50毫安。因为要说明的是牛的阻抗对功率的影响，所以取了一样的值。实际电路可以采用调整供电电压来实现这个条件。）
如果负载换成5K，还是双管并联，功率=100mA*5K*100mA=50W

由此可见，并管后若输出牛阻抗不变，采用提高工作电压的方法保证其输出的动态范围后，输出牛初级所得功率会比降低阻抗时要高。

再次重申，我的问题是并管后要不要改变输出牛的阻抗。若阻抗不变，可以通过调整外围电路参数的方法获得比较大的输出功率。若阻抗降低，达到同样的功率就只能增大管子的电流动态变化量了，而这个值若增大的太多，就会像您说的那样，大动态输入时会产生消顶失真。”

老K

无线电的观点未必对，并管后当然要改变输出牛的阻抗。
你用三个6N1并联，极限屏耗6.6W，可能输出1.65W的功率。
并联内阻3.3K，一般应用10K左右的输出变压器。你用3.5K，结果会是达不到最大输出功率，失真也大点，阻尼只有1。算是勉强可用。

∞阻抗∏

bg1trk 发表于 2013-1-29 17:11
后半部分没问题，前半部分的说法值得商榷。

帖子的标题“放大器的最大输出功率是怎么得到的？”，这个功 ...

是不是可以这样理解：比如狙击手用狙击步枪能把子弹打得远且准。

子弹飞得远，跟他本身的装药量有很大的关系，也就是说，装药量是子弹飞得远的首要条件，这点跟  “功率放大器可能的最大输出功率，是由电子管的屏极极限功耗决定的”   是同样的道理吧。

但是，子弹飞得远除了跟自身的装药量有关外，还要与子弹头相匹配的枪管，这样子弹才能飞的又远又准。这是不是跟电子管和输出牛之间要匹配有相同的道理？

若是把AK47的子弹头配以 大炮的炮管，那么，该子弹头还能飞的远吗？或者，枪管匹配好了，但是子弹的装药量又减少了，那么同样是飞不远的。

也就是说，要想得到最大的输出功率，是由电子管的屏极极限功耗量  和  电子管和输出牛之间的匹配  共同决定的。。。

不知道俺这样理解对不对！！！

老K

∞阻抗∏ 发表于 2013-1-31 09:08
是不是可以这样理解：比如狙击手用狙击步枪能把子弹打得远且准。

子弹飞得远，跟他本身的装药量有很大 ...

思路基本对。

29BBY

我来学习一下前辈的帖子，顺便把这楼挖出来，增加一些新的讨论。其实阻抗匹配分好多种，最低噪声匹配、最大输出功率匹配，最大功率传输匹配等等等等。中学时代耳熟能详的“负载电阻等于内阻，即可获得最大输出功率”描述的是最大功率传输匹配。它的前提是，信号源的输出电压是已知且固定的，在此基础上讨论信号源的功率如何最大限度地发送到负载上去。而胆不一样，胆在相同激励信号下的输出电压是受变压器变比的影响的，不能看做一个恒定电压源。胆功率级的阻抗匹配问题其实是“最大输出功率匹配”，即如何选择负载电阻和工作点，使得输出功率最大。这时候负载电阻等于内阻的结论就不能简单套用了。这块我还没有认真研究。准备结合我的matlab阻抗匹配算法一起研究。
这个重大的基础问题一旦研究透彻，就可以玩转单端功率级。之后继续研究推挽、超线性，一步一步往下走。

老胆LAODAN

理想电子三极管（Ua-Ia曲线呈线性）甲类单端，最大输出功率的条件是：屏极负载阻抗=该三极管内阻的2倍，这个有严格的数学证明！但是，电子三极管的输出曲线(Ua-Ia曲线)，也只能是相对的线性，可惜世上没有理想的三极管！

白居不易

电子管生产厂家或电子管手册给出的负载阻抗推荐值，是综合考虑输出功率和失真度等因素得出的。请参考下面不同类型的功放管的负载阻抗曲线：