采用CASCODE高放级、结型场效应管检波的直放式收音头

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不知是否有人将CASCODE电路引入直放式收音机的高频放大级。于是前几天我就做了这样的尝试：高放级采用自举型CASCODE电路，检波级采用结型场效应管，整机共用3只晶体管，没有音频放大级，检波输出直接驳接自做的PASS单端后级放大器收到了不错的效果。稍后上传收音头电路图。（由于图纸是手画，所以得先用相机拍下，然后再上传）
        想与大家分享我的实验成果和讨论相关问题。

光说不练

自偏压互补折叠式共源共栅放大器！？

mike

上图说话。。。。。。。

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手画的原理图

mike

不练斑斑说对了，果然是共源共栅结构。效果应该很好的。

光说不练

第二管是双极型晶体管，算不上共源共栅应该是共源共基……
另外没有使用双调谐（或者说调谐高放），选择性究竟如何值得推敲。

mike

咳，咳，咳。。。这个“栅”“基”的就不用计较了。

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还要从2SK170说起。我的一位朋友给我寄来两对东芝的2SK170/2SJ74，说是音像名管，让我给他做耳机放大器，可那时我工作比较忙，就把管子放在手边，一直没有做进电路。今年过年回家探亲，有了空余时间，想重温儿时的感觉装一部矿石收音机。在矿坛的启发下，准备用场效应管做检波，于是就用朋友的一只2SK170做了矿石收音机。当时用阳台的铁柱子当天线，自来水管当地线收听效果一般，中频段电台声音很响，两端电台很弱（可能跟我家这里中频段电台信号太强有关系），并有很严重的失真。然后我又把2SK170换成二极管2AP16，失真明显小了，并整个波段的均匀度有所改善，只是声音小很多。我想着失真大是工作电压太底的缘故，于是换回2SK170，并用两节电池在其源极和漏极加上偏压。再一听，我真的惊呆了（现在依然这样说！），失真全无不说，声音有一种温暖的感觉，音量开再大都不吵人，主持人的声音有一种质感（中年男主持人），完全没有以前听过的中波收音机那种干瘪的声音！这应该就是所说的电子管的味道吧，好像2SK170作为音响用管不是没有道理的，经查它的资料才知道，果然是低噪声音频应用的。从以上的实验中我大受鼓舞，决定做一部2SK170检波的收音机。可要想让它检波失真小还得加偏压，做矿石机好像没什么希望了，干脆就做一部有电源供电的得了。
    给自己提了以下的要求：（可能有些是受发烧音响理念的影响吧）
     1、失真小、动态范围大，频响尽量宽（只采用单调谐回路）；
     2、线路尽可能简单（只采用一级高放一级检波），所用元器件尽可能少，保证整机对信号的还原性；
     3、提高高频放大器线性，取消来复再生架构，取消通常电感而是用电阻做高频放大器负载，以减小不良耦合；
     4、使用2SK170作检波，保留其音色；
     5、尽量兼顾灵敏度、选择性等收音机指标。
    总之是想做一部音质“发烧”的收音机，呵呵。
   
    说说设计思路和制作调试里的问题吧。其实线路图中的好多元件参数都是我在实验中反复比较才确定下来的。高频放大级采用CASCODE电路是因为它的高频响应良好，对均匀地放大整个中波频段的电台信号有很大帮助。据我以前的经验，直放式收音机在整个频段的放大量是很难兼顾的，有的机器只是利用高频扼流圈和耦合电容的谐振来削弱放大量的不均匀程度。用电阻做高放级的负载，是不想让高频扼流圈产生电磁干扰，出现类似再生的作用，因为再生作用从根本上说属于正反馈，对音质是有影响的。这里用电阻做高放级的负载是没有问题的，因为本身放大器工作在甲类状态并且电源电压足够高，不会出现电池供电的收音机中管子Vce不够的情况。其实高放我一直想用共射-共基电路，可是我最担心的却是双极型晶体管共发射级接法的输入阻抗，于是采用了共源-共基电路，并把偏置电阻R3确定为1M欧，只是觉得有点过意不去的是朋友给我的另一支2sk170也用上了。实践证明这种方法确实很有效，由于放大器输入阻抗高，收音机选择性很好，并且由于线圈L2匝数多达26圈，灵敏度也有所改善。至于为什么用自举型的电路，因为它的线性比非自举型的还好些，非线失真还小些。检波级的设计和调试我是费尽了心思啊，最后还是决定了用漏级输出的形式，经过精心的调整也取得了不错的效果。如果采用源级输出，失真小，好调整，管子工作点在很大范围内声音都是不错的。可它的放大量太小，虽然输出阻抗低，毕竟要达到一定的输出强度就要增加低频放大级，这是与我的要求相悖的。以前我就知道用三极管检波失真大的说法，那也应该是集电极输出的吧。我这次采用漏级输出，并经过调试兼顾了放大量和失真，能不能说是对这种说法的一个挑战呢？最后说收音头的电源，我用的是市电整流滤波经LM317稳压得到的，由于收音头工作电流小，电源算是比较纯净的。至于为什么选16.5v，是我兼顾各级工作点和整机动态范围通过听音得到的。

    下面是我的收听感受：灵敏度比一般来复再生机高，不及外差机；选择性很好，900kHz一个强台和846kHz一个弱台分的很开，没有丝毫混音；整个中波范围灵敏度均匀，调谐过渡很平稳。那它的声音到底怎么样？我只能说它声音好。可能有人说中波广播音质是不够HI-FI的，我说单凭性能指标看是的。听着这部收音头，它给了我收音机从来都没给过我的感觉，甚至调频机我都感觉不到的：丰富、有层次、有质感、久听不厌。我不想提什么频响、高音、低音，只要我听着舒服就够了。

    好了，说了这么多。如果您是从开头一直看到这里，我还是要非常感谢您的。我是新来这个论坛的，初来乍到，还请各位多批评指正。如果您对我的实验也感兴趣，欢迎跟贴与我讨论，大家与我讨论的时候也就是我向大家学习的时候。

    就写到这吧，打字手都累了，还有关于这部收音头的制作体会等以后再发吧，呵呵。

木子

随便说说，说错了请包涵。电阻R9是不是太大了。第一级高放增益按2SK170漏极电流=1。5MA跨导不过几个MA/V和负荷1.6K估算，
增益是否小了点。

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关于R9大小的问题：首先说检波管工作在近截止区，在管子转移特性曲线上看是横轴起始的弯曲部分，这时的PN结就相当于二极管的平方率检波，因为结型场效应管具有平方率的控制特性。我实验确定检波级场效应管的工作点是0.2mA，主要是靠调整R10的大小实现的。通过调整R10的数值，让管子工作在转移特性曲线的起始弯曲部分，并对整机的音色、失真大小起决定性作用，是需要仔细调整的。我在装机手记里说检波级的调整费心思就是这个原因。再说R9，如果说把检波器再看成放大器的话，那R9作为漏级电阻就对检波级的增益和输出阻抗有作用。R9越大检波级增益越高，而输出阻抗就越大，对驱动长的传输线和低输入阻抗的放大器不利；并且R9对工作点没有任何影响，应为管子这时已经预夹断了。我确定R9的值其实就是考虑在输出电平上与我的后级放大器相匹配的结果。
    不知这样的回答是否满意，有错误之处还请多多批评指正。

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关于2SK170的跨导,我专门查过它的PDF，典型值Gm=20ms(Vds=10V,Vgs=0,Idss=3mA)，还是不小的。但我的应用显然不符合它的测试条件，我又查了PDF后面的曲线，估算了一下我这里跨导大概也有15左右，可能不太准呵，不要怪我。再说R5，其实它不是负载电阻的全部，负载电阻应差不多该是R5+R7。为什么说差不多，因为我的R1不只是偏置电阻，由它还引入了一个轻微的交流电压负反馈，请您务必注意。所以高放级的增益差不多是Gm*(R5+R7),忽略轻微的电压负反馈。其实以上所有的所有都是一个原因，那就是R7左边引脚上没有一个高频电容旁路到地。如果有这个电容，木子说的（负荷1.6K）就对了，当然也就不存在什么交流电压负反馈了。有兴趣的话。请您照我的图纸搭一个评估板，试验时在R7左边这支脚和地之间留出一个元件的位置，在这个位置上加与不加高频旁路电容，对收音头的输出影响是很大的。
     我这样设计电路的初衷无非是出于失真和稳定性的考虑，但现在想想确实不算什么高明之举。从R7到R1的走线给实际电路板的布置提出了更高的要求，因为这根走线足以和磁棒天线进行不良耦合，甚至产生类似再生的作用，更严重时使放大器无法工作！

木子

明白了，漏电流=0。2MA，那么图上所标注源极电压及电阻有参考意义吗？相差也太大了。

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图上我标的都是实测值，难免有些出入啦。不必太过计较吧。
只要知道R10是调整工作点的就行了，具体数值实验决定，因为即使是同一型号的管子，参数也是有一定的离散性的。

mike

电位的数值的确有问题
无论从设计还是实测，第二级的源极电位决不可能8.4V。R9的数值不算大。
还有一个问题就是为何设置了R7却没有使用退耦电容？

崂山

首先向具有创造性思维的人致以掌声。接下来学习学习。有几个问题请教：

1、自举是通过5.1V  的稳压管实现的，这如果在低频线路不难理解。可用在高频线路上时，您选择的什么型号，稳压二极管本身的截止频率参数如何？因为我明白高频时候2ap9等二极管好，但雪崩型稳压二极管的高频损耗等好像不理想。

2、自举放大电路的工作点较难调整，往往上下级互为因果，互相影响。我只看到标出的调整直流工作点的电阻元件就一个，是R1。我认为这个电路就靠一个元件调整的话肯定不行，不知道您的自举电路直流工作点的调整要涉及那几个元件，步骤如何？

３、负责减波的BG3漏极输出，显然是半波或接近半波的高频信号，而你的输出电容C5是一个１０uF的电解符号。那么它属于低频通道的话，前面是否加上高频积分滤波电路；它属于高频通道的话，电容量和类型说不通。

３、退耦电阻　R7=2.2K　没有稳压措施也许是为了节省元器件，但连退耦电容也没有.....
没有看到这条已经有人提到了。

说的也许不对，都是为了交流，谅解。

[ 本帖最后由 崂山 于 2008-3-2 22:19 编辑 ]