纸上谈兵的6J1小功放方案（下回）

太白金星

纸上谈兵的6J1小功放方案（下回）
本帖是上回的续篇，
上回地址在http://www.crystalradio.cn/thread-510516-1-1.html

话说第一方案用两只6J1仿效SRPP电路制作功放，尽管有人称之为单端推挽电路。可实际输出功率还是与单管甲类放大一样。0.16瓦的输出做耳放倒是不错，但不符合本人最初DIY的目标。于是只好改弦更张，另谋出路。


经过一周的功课，终于可以拿出手了。开始曾经考虑两管并联甲类输出、三极管接法推挽等方案。坛友老于指出：早期无线电杂志上就有过介绍，用一只6J1五极管直接做成甲类放大器就能达到0.3瓦的不失真输出。本人认真学习后，认为做成五极管甲乙1类推挽电路就能达到1瓦输出的要求。于是形成了方案二；

方案二所用的电子管与方案一相同(其实我没有6N1、6P1等功率较大的管子，能用的就这些了。)整体构想是每声道第一级用半只6N2作电压放大，用6N2的另一半做自动平衡倒相，第二级即末级用两只6J1做甲乙1类推挽放大。
由于不再需要串叠供电，把乙电供电电压降低为200V。这是6J1屏压的极限值。
草绘的电路如下图：

1、        输入网络：
输入分压网络的作用与上回相同，但增加了一个0.22的隔离电容，另外与电位器并联一个1M的固定电阻，以防电位器触点接触不良造成栅极电位悬浮。

2、第一级电压放大兼倒相：
本级用6N2的一半作电压放大，信号电压由栅极输入，经放大后输入下级，6N2另一半由推挽输入中点取少量信号进入栅极也作反相电压放大，两管负载电阻相同并共用阴极偏压电阻，正负半周可以达到自动平衡。
两管工作点相同；设定栅极负压Ug=-0.5V即可容纳输入信号峰峰值0.1V的变幅；屏极负载电阻Ra=100K，屏极电流Ip=1.11mA，屏压Up=91.2V+时，阴极自偏电阻Rk=450Ω/2。
见屏极特性曲线：

由于工作点较低，处于线性区的边沿，与手册参数已有偏差，这里直接由图解得出参数；为提高测量精度，在电脑上将图放大后用透明直尺量取。图中沿红色负载线在工作点前后读取A、B两点的栅压Ug增量与对应的屏压Up增量，于是本级增益K=ΔUp/ΔUg
同时竖向绿色直线上C、D两点的屏流差，代表该处跨导S=ΔIp/ΔUg
本例中取UgA=0V，UgB=-1.0V；对应查图得UpA=56.4V，UpB=122.2V
增益为K1=（122.2-56.4）/（-1-0）65.8/-1=-65.8倍，
跨导S=2.18-0.42/1=1.76ma/V（手册标准值2.1 ma/V）。
负号表示屏栅极性相反。
本级使信号幅度放大到Vp-p=6.6V

3、        第二级推挽功放
末级采用推挽功放的目的是为了提高不失真输出功率，甲乙1类与甲类推挽主要区别是选用的工作点不同。甲类工作点只能选在特性曲线平直段的中点附近，而甲乙1类就可以选在平直段的起点附近。这样输入信号电压的变幅就几乎成倍扩大。
从6J1的屏极特性曲线比较看出，五极管比三极接法的线性要差些，但是动态范围却大于三极接法。栅压的线性范围在0~-3.5V之间，为减小交越失真。我们选工作点为-3.0V，负载选为Ra=8K——这里解释下，有人认为6J1做功放的负载选在10~15K最好，可是本人以为，由于它的屏极最高耐压只有200V，负载越大，负载线位置就越低，反而落进非线性区。尤其与0V栅压曲线拐点接近。所以这里有意选低一点的负载，线性更好，同时输出变压器更易于制作。

工作点的屏压Up=180V，屏流Ip=2.5ma。帘栅流Ip2=0.8ma；
由此计算出，阴极共用栅偏压电阻为76Ω，屏极共用降压电阻为4k，帘栅极共用降压电阻为50k。均需用大电解电容旁路交流信号。

下面用图解法计算该级输出功率；
沿负载线看，栅极输入电压由-3V~0V（Vpp= 6.0V）时，屏压Up由180V降为51V, 由此可算出本级电压增益K2=（180-51）/3.0=43倍。
整机增益K总=K1*K2=65.8*43=2830倍。略有富余，以后可加少量负反馈电路予以调整。

相应屏流Ip变化由2.5ma~18.7ma。将两管正负半周合起来，得到全输出功率为
P=（180-51）*（18.7-2.5）*4/8=1045mw
沿负载线转绘出两管合成的栅压屏流曲线如下：

图中红线即两管合成工作线，是一根穿过工作点的6ma/V斜线，说明线性优良，工作点选择正确。
第二方案满足了输出功率大于1瓦的目标且线性良好、增益略有富余，看来是个可行的方案 。

4、输出变压器的设计
上回已经指出输出变压器在系统中的重要性，所以应认真对待。
推挽输出变压器初级绕组无恒定大电流通过，铁芯磁化不至于饱和。可选用较小的铁芯。
每声道输出功率留有一倍余地，按P=2.0w设计。
所需铁芯截面积Sc=12.5√（P/fd）=12.5*√（2/30）=3.22 cm2
在旧物中找出两只电源变换器，拆看其变压器铁芯规格一致，截面积均为A=22*16mm=3.52cm2，可利用此铁芯重绕。
初级电感L=Rp/6.28f√（Md* Md-1）=8000/6.28*30√（1.41* 1.41-1）=42.4H（亨利）
Rp和Md意义见上回方案一。

初级匝数N1=T√L*Ic/Sc
铁芯系数T=400~500，取450
Ic为铁芯磁路长（cm）由铁芯量得Ic=10.8 cm，
于是N1=450√42.4*10.8/3.52=5132匝，

绕组最大电流18.7ma~0.02A，按电流密度2A/mm2选择漆包线净截面积为0.01 mm2，铜芯线径0.113。最终取铜芯0.12、外径0.14漆包线（英规40号）全长554米，直流电阻860Ω。(事实上该直流电阻构成了输出负载的一部分，屏极降压电阻阻值据此可适当减小)。

次级匝数N2=N1*√ 16Ω/8000Ω=230匝
绕线截面积按4Ω时的电流计算，I=√2w/4Ω=0.71A
采用三夹二的绕法，将次级三个绕组并联。每个绕组均用0.41铜芯（0.45外径）漆包线绕230匝。抽头计算从略。

最后需要说明的是，以上所有计算、设计都只是在直流电路、最多是中低音频率段范围内的考量。对于高音频段由于各种电容的作用凸显，对电路性能造成的影响是不言而喻的，处理这一领域的理论和实践已经超出本人能力。

故特别欢迎各位横挑鼻子竖挑眼，给与指教。做到纸上谈兵尽善尽美、不留遗憾。

没钞疯

前辈的理论推导、计算对我这初学者太有帮助了！！！收藏了！！！谢谢！！

美猴王180

版主是初学者，我是门外汉，一窍不通。

进修

设计思路清晰，图文并茂好文章，收下了。

进修

目前有一点不太清楚，请问太白老师为什么阳极和帘栅极电路要加降压电阻？此电阻如果放到滤波电路中是否可以？

lxa000

看见楼主讲解
6J1推挽可以输出1000多mW
太好了

看来楼主对6J1情有独钟啊

太白金星

进修 发表于 2014-2-24 19:12
目前有一点不太清楚，请问太白老师为什么阳极和帘栅极电路要加降压电阻？此电阻如果放到滤波电路中是否可以 ...

阳极工作点设定电压180V，而帘栅极额定电压120V,均低于B+200V,必须降压方能使工作点正确。如果放到滤波电路中，那么前级的6N2阳极岂不也被降低？
当然，可以在电源变压器次级高压绕组抽头，另搞一组180V的B+电压单独给6J1供电。（但帘栅极仍要降压）

太白金星

lxa000 发表于 2014-2-24 20:14
看见楼主讲解
6J1推挽可以输出1000多mW
太好了

不是情有独钟，而只是旧物利用，手边能用的只有这几个管子。

BAISHISHI

电路设计的非常好，思路分析的很清晰。但缺点是6J1的输出功率太小，放听效果可能不会太好

qbw4607

输出变压器如果是舌宽16，可能绕不下，次级可能只能有一组的地方。

sun410910961

还是把6J1放在前级吧。试一下就知道了。

未成之佛

将手头器材物尽其用，技术发烧流，好过土豪烧钱流，前辈V5

zhangps

纸上谈兵很不错   不过要是我就改6P1了,只多几元钱的管子,用处更大,且一般喇叭都吃得起.

程权的学生

学习了，有时间试试。

大明山人

程权的学生 发表于 2014-2-24 22:12
学习了，有时间试试。

大白老师您好!学生想教一下输出牛怎样才能绕下更多的匝数。