胆机推挽输出不如单端靓声吗_成都郑国川

锄禾

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2013-4-28 20:01 上传

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电子报/2013 年/1 月/13 日/第015 版
音响技术   

胆机推挽放大器的元件选择和精确调整_成都郑国川.pdf (53.81 KB, 下载次数: 2772)

2013-4-28 20:01 上传

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电子报/2013 年/1 月/20 日/第015 版
音响技术


感觉文章写得很好很好   故与大家分享

作者是大名鼎鼎的 成都 郑国川

不能下载的朋友可以看楼下的原文文字

大孔景元

专业砸场子，实在砸不了就添添堵。
就失真来说，推挽未必都强于单端，但甲类推挽必定强于单端。
甲类推挽其实是两个管子并联，如果变换一路激励信号以及负载绕组极性，就会变成双管并联的单端，之所以让两个管子的信号极性相反，是想让两个管子的特性曲线反向互补，使管子的特性曲线更理想。
如果单端能出好声，那么双管并联的单端也应该出好声，反向并联的“双管并联单端”更应该出好声。
但输出变压器需要做更多考虑，不管是专业还是业余制作的音响，对称性是无法保证的，管子的老化是个过程，既不可控也难预料，屏流难以绝对对称，加上铁芯越好越易饱和，故而甲类推挽仍需保留气隙，但气隙可以留的小一点，一般0.1毫米左右即可。
甲类推挽即使两臂不对称达50%，失真指标仍然优于单端，即使拔去一管，造成的影响也仅是输出功率减小，低频截至频率上移，对于器件一般的不对称和离散性，在甲类推挽电路中是可以忽略的
有网友把偶次谐波当成是胆味的来源，让人无语，胆机石机一样都厌恶失真，但音频信号动态范围极宽，偶尔的削峰、限幅是难免的，但石机限幅是齐刷刷的限幅，胆机限幅来的温和，是将峰值压缩，常说石机是切顶失真，而胆机是大头失真，分析失真的区别会发现石机限幅带来丰富的谐波，而胆机却是偶次谐波较多
------------------胆机仅在大输出引发限幅失真时才有偶次谐波，偶次谐波并非是什么胆味特色，是设计中极力回避的东西

fjhsyj

是您的作品？

锄禾

胆机推挽输出不如单端靓声吗?
成都 郑国川

         国外的胆机、名机中，绝大部分采用推挽功率放大器，成为音响功率放大器的主流。而国内高保真胆机，则基本采用单端功率放大器，这是一个有趣的、耐人寻味的现象。推挽功放和单端功放是放大器中的两种基本电路。发烧友在制作中一般倾向于单端功率放大器，因为单端放大器电路简单，容易成功.音效也不错。

      协调、平衡是高保真功放的基础。推挽功放犹如拉锯和挑水:工人拉大锯，一人站在原木的上方.另一人站在原木的下方.上下合力，你推时我拉，你拉时我推，将原木锯开。上下两人力气平衡.动作协调.大锯才拉得顺畅；一个和尚挑水吃，两个和尚抬水吃。无论和尚高矮胖瘦、体质强弱，挑水时肩膀受力点不平衡就挑不起来。而抬水就不一样了.两个和尚的高矮胖瘦、体质强弱、桶的位置(受力点)，有可能前面的人负担重一些.也有可能后面的人负担重一些，保持平衡和协调，远比挑水的难度大得多。这可能是推挽功放不容易制作成功的原因所在。

     果真推挽功率放大器不如单端功率放大器靓声吗?难道我们要抛弃效率高、输出功率大、节约能源等诸多优点的推挽功率放大器吗?

锄禾

     目前国内音响刊物屡有推挽不如单端靓声的说法，开始本人对此不以为然。说的人多了，本人选了几款国产胆机试听，确实发现大多数单端A 类机声音清纯、亮丽，细节层次也还分明。而用同型管组成的A 类推挽输出-机型，随着功率增大，除低音驱动有明显提高以外，音效表现则难以恭维，发声纯净度差，高音部小提琴声似乎夹杂着类似沙粒的颤动，伴奏的低音鼓也缺乏圆润感。但是，对此机型日本马兰士9 则无此现象。为此本人进一步对此型国产机进行波形测试分析发现，该机虽为A 类推挽，但两臂电压增益极不平衡，而且推挽两路频率特性差异极大!为此本人发表自己的一些观点，供国内音响生产者参考。

      电子管发明以后，立即在音频放大领域获得广泛应用。一段时间应用后，首先感到不足的是电子管μ太小，增益过低。其次是输出功率太小。不久发明高μ管，μ=20～30 的三极管缓解了低增益的难题。随后推挽放大电路的开发也临时缓解了输出功率过小的难点。此后推挽放大电路被广泛应用，大到无线电发射机，小到家用电唱机、收扩音机，无不见其踪影。所谓推挽放大，顾名思义，不过是将声频功率放大器功率放大部分，由单管放大改为两管方式提高效率。常见的推挽输出电路中，两管组成两路放大，分别输入相位相反的信号，放大后成为两路相位相反但幅度增大的输出信号，然后通过输出变压器中绕向相反的两组初级线圈，将两组反相位信号变成同相位的交变磁场，在变压器共有的次级绕组中感应出两组信号叠加的输出信号，其值约为两组信号输出之和，以此实现增大小功率管输出功率的目的。即使采用A 类方式，推挽输出功率也为单端的一倍。如果采用B 类放大，电子管效率还可进一步提高，输出功率可大幅度增加。两管分别放大将输出合成一路的方式还有利于输出信号(波形)的改善，对放大过程中信号产生的失真进行补偿，例如推挽放大器所具有的抵消偶次谐波失真功能。

      时至百年之后，推挽放大器已成为声频放大的主流，电路技术的完善已使推挽放大成为声频放大器的基本电路。以胆功放而言，输出功率超过30W 者几乎全为推挽电路。近年来的单端推挽，使推挽电路由串联电压叠加法改进为两路并联电流输出法，使推挽电路输出阻抗降低为原值四分之一，对放大器性能补偿作用更明显，且有望实现胆功放的更低阻抗输出。所以推挽放大是提高效率，增大输出功率，改善音响效果的有效措施。最常见的功放管2A3，单端A 类输出功率只有3 5W，无负反馈时线性失真为5%，同样供电电压下接成A 类两管推挽，则输出功率增大为8W 以上。偶次谐波大部被抵消，剩余均为不超过2.5%奇次谐波失真。同时推挽状态下，两管板流大小相等，在输出变压器内方向相反，因而无直流磁化作用，也不会产生饱和现象。变压器铁心可交叉插入，无须留气隙，增大了相对导磁率，使输出变压器漏磁减少，增大了定绕组匝数时的初级电感量，对低频特性改善有益。

    由于推挽电路是用两只管子完成一级放大，故两管之协调至关重要。由此导致推挽电路看似简单，欲到达上述所有优势并非易事，如果不在调试中下功夫，两管在放大过程中各行其事，原本的正弦波形经胡乱拼合，也变成非正弦波了。为了使推挽电路两管有序协调达到平衡，调试也比单端电路麻烦得多。首先推挽管必须参数配对。元件选择，甚至元件、接线、摆位、电路布局、调试，都必须认真对待，否则音响效果不如单端放大是必然的。难怪近年来国内音响界“推挽不如单端靓声”的说法日渐普遍。与此同时，国内胆机产业也呈现出与国际相悖的势头:各生产者热衷于单端机，纷纷把发射管805、813、21 1，甚至状如暖水瓶的FU-33、FU-81 作为主流产品，如电炉一样耗电惊人!这些现象足以说明，国产音响中“推挽不如单端”的悲剧已成事实，绝非消费者不识货，而是“声不如人”的结果。

    曾有笔者的一位朋友，是国内某胆机生产商感叹“目前胆机门槛太低，随便找几人就可生产胆机，生意难做”。此话说明国内胆机生产基本为照抄名机电路，发烧元件堆砌，配豪华机箱就值几千上万元。如此水平生产的单端机尚可蒙人耳朵，生产
推挽机则难以达到入门的水平。堂堂推挽胆机被人害了，不免使人有些悲哀!难怪国际胆机展上，国外产品大多是ABl 类推挽机，国内参展者除了2A3、300B，就是211、845 单端机。由此-可见“推挽不如单端”的呼声并非空穴来风，而是国内胆机生产现状形成的必然结果。其实，提高推挽放大器的音响效果并非尖端技术，只要严肃对待是可以做得很好的。推挽机的关键是两路放大器的平衡，既然要两管输出同一信号，就需要有严格的对称和平衡，否则两者的输出差使输出波形的失真，或形成额外的噪声。故推挽机的关键是技术上必须认真，否则今天倒霉的是推挽机，下一轮该轮到国产所有胆机了。

    回顾日本机马兰士9，马-9 在国内轰动一时，仿制者众，但无一成功，最后的结论是“推挽不如单端”。单端有多大发展余地?据我所知，华南一带胆机业主在哀叹胆机业不好做的同时，已经在另寻出路了。

锄禾

胆机推挽放大器的元件选择和精确调整
成都 郑国川

既然推挽是两管联动，如何协调配合是关键。其中有源放大器件的参数一致性则是基础。电子管和晶体管生产工艺完全不同，电子管生产中人工操作环节多，产品参数一致性必然较差。故选用特性相近的参数是保证推挽放大质量的决定性因素。

通常性能检测只能保证电子管三项基础参数在规定的变动范围内，而在某些特殊用途中要求其中某项参数尽量相似甚至相等，所以测试合格的电子管远远达不到音响管配对的要求。根据推挽的特点，输出管配对主要要求两管有近似的跨导，在工作点附近区域有相差不多的阳极电流。

前者保证当激励电压相等时两管有相等的电流变量，从而在等值的两路变压器初级上产生相等的输出电压。后者则可保证两管有相等的阳极电流起始变动点，消除输出电路中的直流分量，以有利于改善输出变压器的能量转换过程。相同的跨导说明电子管栅压——板流特性曲线的斜率相似，而相同的静态工作点电流，则将此斜率相似的斜线，其中的一点被固定，从而达到推挽输入/输出波形的相同。而其它不平衡参数则可以在电路调试中予以弥补。

上述跨导的检测可利用功放末级电路进行，原则是需有稳定的市电供电，如有大幅瞬间跳动将影响观察。在功放设定的供电电压下首先取现定的板压，第二栅电压值(此电压值应为该型电子管正常应月的电压值)，然后根据电子管手册中该管标准应用状态(或者本机中设定的应用状态)中的标准栅负压值加到两推挽管的栅极电路。在此过程中，当调定栅负压为Egv 时，可分别读出两管各自的静态板流Iao 差别应不大于5mA。此要求一则说明两管静态跨导近似相等，也证明两管静态工作点电流误差极小，足以满足推挽电路对称性的要求。但当输出变压器初级匝数较多时仍有可能引起磁饱和。为了使恒定直流磁场近于0，一般在电路中加入电位器组成栅负压分压电路，调整电位器可使上下两管板流以相反方向少量变化达到直流磁化电流近于0 的目的。

典型电路《阴极电阻栅负压电路》可-参见威廉逊放大器，《自给栅负压电路》可参见马兰士9 放大器。但此种方法只适用于静态电流差值极小的推挽管中，如不经配对选择只采用此调整是不行的，否则上下两管lao 调至平衡时，栅负压却相差极大，结果导致两管输入特性差异，波形失真增大。除有源放大器件以外，对推挽输出影响最大的无源元件是输出变压器，欲使输出变压器两个初级部分完全平衡则相当困难，为此输出变压器绕制中需注意以下问题。

OPT 初级应保持两绕组结构上的对称，两绕组在铁心的纵向上保持对称，即分成两部分或四部分，每部分匝数相等。而且变压器接板极的一端应处于相同的部位，为了使绕向相反，可以两部分之间采用反方向绕制，即达到板压引头在同一方位的目的。如此绕法一则直流电阻保持平衡，同时变压器热端对地端分布电容也是对称的。初级被分成两部分PA 和PB，结构尺寸完全相同，次级绕组则处两者之间。如此一来，两组初级之间、初级对次级之间保持完全对称(直流电阻、电感、分布电容都相等)。由于两初级绕向相反，变压器接板极的两个端子均为每个绕组的尾端，均处于绕组最外层，其热端对地、对次级分布电容均极小且两路是对称的。此种绕组分布方式可以避免初级多层绕法导致的直流电阻严重差异，同时使集中参数、分布参数全部两臂对称。推挽电路的优势在于两臂的对称性，一旦不对称，则名为推挽实则为两组单端，各行其事，无任何推挽优势可言。所以此处只强调推挽变压器对称的特点，至于其它要求则与通常OPT 相同。

除上述两大件以外，对推挽输出电路也应慎重选择，注重两臂的平衡性不被破坏。

请注意以下常见电路在推挽中的应用。

1 PK 分割倒相器用于推挽放大器应配置对称驱动放大级(如正统威廉逊放大器)，而不宜以PK分割倒相器直接驱动推挽输出两管。其原因并非只是提高驱动电平，而是 PK 分割倒相器板极输出端和阴极输出端具有差别极大的输出特性，给推挽电路两臂形成严重的失衡。加入平衡驱动级，可以充分隔离阴极输出部分对末级的负面影响。

2 采用长尾式倒相器无上述缺点，须注意长尾倒相器系依靠阴极耦合负反馈作用保持自动平衡的，其反馈量一方面与尾长有关，但尾长受限，二是与倒相管开环增益有关。为此不宜用μ过低的双三极管作长尾倒相。一般可选择μ>30 的双三极管如6SN7、6DJ8 等，6SN7 并非首选。否则，即使在应用中对平衡进行定点调整，也难维持全域电平输出对称(有些名机中采用不同的板极
负载电阻，也只能达到某一输入电平的定点平衡)。

3 为保持推挽电路的全对称，对倒相器之后的各耦合电容器、栅极电阻值进行配对精选。每一级的两路耦合电容相差不大于1000pF，每一级的两路栅极电阻采用高精度±1%的阻值，且电容必须采用同型、同生产商产品，以防止电子管产生栅充破坏电路的平衡。

4 装机后进行逐级波形检测，从倒相器前输入1Vp-p 的正弦信号，用示波器监看每级两臂输出波形，用波形幅度比测算两臂增益。经上述选配后，发现有波形异常、增益大幅起伏的问题，一般是由于电子管栅流特性异常所致，可通过换管改善，切忌在单独某一臂放大器中加入校正的RC 元件。在此过程中对每级电压、电流进行两臂对比，因元件已精选，任何两臂之间差异皆可
以换管方式观察处理。

797EL

锄禾 发表于 2013-4-28 20:13
胆机推挽放大器的元件选择和精确调整
成都 郑国川既然推挽是两管联动，如何协调配合是关键。其中有源放大器 ...

如果你把推挽机的该配对的管子及元件做好配对的话，我敢说，至少8成以上的听音者会认为推挽比单端好听。

572670430

797EL 发表于 2013-4-28 20:21
如果你把推挽机的该配对的管子及元件做好配对的话，我敢说，至少8成以上的听音者会认为推挽比单端好听。

记得有一本教科书讲，甲类放大抵消奇次谐波，加强偶次谐波，推挽放大抵消偶次谐波，加强奇次谐波。偶次谐波，增加乐感。奇次谐波使人烦躁。这大概是甲类放大比推挽放大好听的原因吧。

cnboy

哎~~~~~~~~这大师成出不穷呀！典型的指标派，人对奇次波失真是非常敏感的，偶次波在音乐的的掩盖下很不容易被发觉，同时还能增加一定的韵味。这真不知道是几百辈子前的理论了，上世纪的时候声音大就是好，现在胆机主要欣赏个味道！要低失真高指标石机那是 第一选择，至于推挽机那就见仁见智了！

kujian

单端和推挽就象胆石之争一样

383248515

只要看看国外成为经典名器的胆机，大多数是推挽的，只是推挽要求高，diy难做好啊

齐齐玩HI-FI

只从声音角度出发，单端肯定要胜于推挽，密闭音箱就肯定好于倒相音箱

goodman269

如果从理论上推断，推挽功率输出肯定比单端的功率输出要好，输出功率要大，同时充分地利用了电源所提供的能量，很节能，效率高，由于输出功率大这对低音的提升有很大的好处，所以低、中音的表现能力要强于单端放大器，但是其对制造工艺的要求相对单端的要求要高些，同时对电源的稳定也高于单端功放，要采用低内阻电源，同时对输入、输出变压器的绕制工艺也有严格的要求，主要是对称性要好，在业余条件下只充分地注意了上述两点，是可以做出优质的推挽功率放大器的。

于海旺

主推12#见解，高音通过电路可加以补偿。

797EL

齐齐玩HI-FI 发表于 2013-4-29 00:41
只从声音角度出发，单端肯定要胜于推挽，密闭音箱就肯定好于倒相音箱

密闭箱比倒相箱声好是真的，单端的声音比推挽好就未必。

797EL

cnboy 发表于 2013-4-28 23:22
哎~~~~~~~~这大师成出不穷呀！典型的指标派，人对奇次波失真是非常敏感的，偶次波在音乐的的掩盖下很不容易 ...

真空管的奇次谐波失真很小，失真基本为二次谐波失真，四次谐波或以上的失真极小，而晶体管的五次，七次谐波失真依然比较大，可见在声频放大上真空管比晶体管有绝对优势。
推挽功率级虽然抵消了本级产生的偶次谐波，但前边放大，推动的偶次谐波不会抵消。
所以，低失真的推挽机不会缺小偶次谐波而只有奇次谐波，相反，推挽机有适量的偶次谐波和极小的奇次谐波失真。