David's forum论坛 - 『TUBE DESIGN & DIY』 - 主题:[讨论]负载曲线与一个简易设计实例

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[讨论]负载曲线与一个简易设计实例

负载曲线与一个简易设计实例

来源：TACKING

一直想写篇简易的胆机DIY入门文章，刚好前阵子装了一部用来推Altec 288C的807se，线路与下面的图稍有出入，差?e主要是原线路针对288C做了一些优化，而这里将原线路稍加简化以方便做解说。线路如下:

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删除帖子 IP:[218.5.4.112] 发表时间：2007年07月24日 15:31:06

大卫

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本线路驱动管是5965，功率管是807接成三极管，整流管是5R4GY，全机两声道含电阻电容就可怜的几个零件，愿意的话人人都能装它一部。不过装是一回事，学习各零件数值该怎么求才是脱离焊接工的第一步。

1)负载线画法

原本一般设计应该从后面倒推回来，不过我们先看5965的RL与RK。RL(负载电阻)怎么来？很简单，自己决定。RL的选择颇自由，大小与管子的动态?茸柘⑾⑾喙兀?约涸?p-Ip图上多选几个数值画画看再选一个自己喜欢的即可。

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删除帖子 IP:[218.5.4.112] 发表时间：2007年07月24日 15:32:20

大卫

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网络上很容易取得管子的资料，上面的5965 Ep-Ip图便是在网络上抓的。Well，负载线怎么画？再简单不过了，假设B+2(5965的高压供电)为300V(这个也是可自己决定的)，再假设RL为30KΩ，根据欧姆定律，I=V/R=300V/30KΩ=10ma(0.01A)，自屏压300V处引一线至屏流10ma处(如下图)，即为我们的负载线，够简单吧？

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删除帖子 IP:[218.5.4.112] 发表时间：2007年07月24日 15:32:47

大卫

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负载线画好了，怎么看？怎么用？这条负载线我们称之为直流负载线，视「设计上的考量」，在这条红线上，?叛刮?V往右任选一点(左边?盼?，会漏电毁管)，都可以是我们的直流工作点，当交流信号从前一级进入栅极时，便以工作点为中心，沿着负载线做左右摆动，此时对应到下边X轴上屏压的变动，就很清楚看到小小的?叛贡浠?嵋??拇蟮钠裂贡涠??毙藕庞善良?涑鍪保?簿褪撬敌藕疟环糯罅恕

那什么是「设计上的考量」？最主要是安全与线性。观察任一Ep-Ip图，都可以发现?叛乖娇拷?V时?叛瓜弑舜思渚嘣狡骄??簿褪窃较咝浴５比徊煌?茏右灿胁钜欤?话憷此翟降头糯蟊堵实墓茏酉咝苑段г酱螅?965这支中高μ的管子线性范围就没那么宽广。就上图来看，?叛乖?1V的地方算最线性，但另一个考量点是来自前端的信号有多大。以现今CD输出平均有2.83Vp-p，取一半，那工作点选在-1.5V或以上才算勉强安全。我们可不希望这个放大级在功率级还没过荷时它就提早过荷。

假定?叛刮?1.5V，这个直流偏压我们可以直接供应栅极一个固定的电压，称为固定偏压，也可以在阴极串一颗电阻RK，让阴极对地形成压差，也就让栅极同样看到一个对阴极的负偏压，称为自给偏压。那RK怎么算？见下图负载线与?叛?1.5V之交点，对应(粉红线)到左边Y轴为6.4ma，还是好用的欧姆定律，R=1.5V/0.0064A=234Ω，取现成较接近的电阻值240Ω即是RK，就这么简单。

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删除帖子 IP:[218.5.4.112] 发表时间：2007年07月24日 15:33:18

大卫

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再看?叛勾?V到-3V的变动时，对应的屏压为48V到164V，(164V-48V)/3=38.6，也就是我们这个5965电压放大级可以将前端栅极来的信号约放大38倍，由屏极输出，交给下一级?。这是在阴极电阻有旁路时的状况。阴极电阻未旁路，信号进来时会产生反馈，放大率会下降，下降多少有公式可算，这里暂不讨论。那旁路电容数值该多少呢？一样有公式，不过这涉及低频下限，除非打算用它来当个滤波器制造不同频率的放大倍率，才有精算的必要，一般凭经验使用即可。我习惯RK在500Ω以上时用100μf，以下则是220μf，小于150Ω则选330或470μf。

那上图那条水蓝色的又是什么线？前面谈的负载线都是直流，那交流呢？对交流信号来说，它看到的实际负载其实是30KΩ与下一级栅极电阻的并联。假设807的栅极电阻是220KΩ好了，30K//220K=26.4K，也就是说交流负载是略小于30KΩ的26.4KΩ。重画过的负载线就是水蓝色这条，然后取一线平行于水蓝线且通过原先直流工作点，就是我们的交流负载线。由于交流负载线比直流负载线稍「陡」，也就是说实际的放大倍率会稍低於前面的计算。不过就设计的角度看，我们只要知道概略值即可。

2)变压器负载的负载线

我们再来看807的负载线怎么画，下图是807接成三极管后的Ep-Ip图。

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删除帖子 IP:[218.5.4.112] 发表时间：2007年07月24日 15:33:50

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807根据资料显示，接成三极管后最大屏压(屏至阴压差)是400V，最大屏耗(屏压*屏流)是25W。因为807的负载是输出变压器的初级线圈，压降远小于电阻，所以一般是先决定管子的工作点后再回头画负载线。个人选择的工作点是350V屏压与60ma屏流这个点(两条粉红线相交的点，屏耗是350*0.06=21W)。这个点从图上看可估出偏压约在-28V，故807的阴极电阻是R=28V/0.06A=466Ω，?成阻值可取470Ω。输出变压器初级阻抗假定是7.5KΩ，在曲线图任选一高压，画出一负载线(如下图选600V/7.5K=80ma)，再取一平行于该线且通过工作点之斜线即我们要的负载线。

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删除帖子 IP:[218.5.4.112] 发表时间：2007年07月24日 15:36:18

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简易的输出功率粗估是(Imax-Imin)*(Vmax-Vmin)/8，从负载线上观察，由于工作点在栅压-28V处，往左到0V处是正常工作极限(再过去叫A2，这里不讨论)，往右虽超过-56V仍正常，但对称的另一端已开始切割，所以以-56V来计。以这段工作区间的屏压屏流变化计算得出约0.05A*360V/8=2.25W。由于Altec 288C在电子分音后已几乎不太需要功率，首要的考虑是线性，如果我要输出功率大一些，可以考虑稍深的偏压或较低的负载阻抗，有兴趣自己用几个不同的负载与工作点画画看。

3)简易的电源估算

接下来看电源。灯丝的部分由于两个管子都是6.3V旁热管，通常是交流点火就可以，这里不多着墨，重点是灯丝中点要接地让灯丝取得一个参考点。

高压的计算对许多新手可能产生较多困扰。这里以一个简单的全波整流加
C-L-Cπ型滤波(指由两颗电容与一个Choke构成的滤波器，见图1电源部分)做讲解。

全波整流时理论值在第一颗电容处可得Vrms的1.4(√2)倍，比方说300V-0-300V的话，整出来就有420V，这是空载时(这种条件下如果用耐压400Vdc的滤波电容时千万不要空载，很可能高压会打穿电容)，真实世界整出的直流数值会随负载的不同而有不同的电压降，那会是多少呢？当然可以用试的、用猜的，Vrms的1.2倍？1.1倍？不过比较合理的方式是查资料，见下图就很清楚了。

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删除帖子 IP:[218.5.4.112] 发表时间：2007年07月24日 15:37:41

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我们现在再以较正常的顺序看整个设计。

首先，我们打算装一部以807为输出级的单端放大器。预设屏压是350V，屏流是60ma。由807(trio)Ep-Ip图得出?牌?故?28V，如果本机灵敏度设为输入-1V可得满功率，那我们就需要一个放大约28倍的驱动级。5965根据资料μ为47，实际放大倍数由负载线得知约三十多倍，比设计预期稍有宽裕，但不致于过大或不足，算相当合适。
电源的部分807屏压加偏压约380V，加计输出变压器初级与Choke的直流阻抗约15V(若有详细资料可直接计算，若无粗估即可)，我们希望从整流管出来时有395Vdc。负载电流两支807-120ma，两支5965-13ma(5965B+为300V，从choke处的拉降电阻算法还是用欧姆定律，比方说第二支电容+端为390V，R=(390-300)/0.0064=14K，串联电路整体看还是消耗390V/0.0064A)，共约135ma，查上图可估出这边大概需要370V-0-370V左右的电源变压器。没把握的话可预留稍大一点点，太大时可透过限流电阻或??诺姆绞饺〉盟??牡缪梗?蛔愕幕熬秃懿摇

4)直接交连与变压器交连

另外，级间交连方式除上面解说例使用交连电容，还可以采取直接交连或变压器交连，见下图

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删除帖子 IP:[218.5.4.112] 发表时间：2007年07月24日 15:39:03

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变压器交连是早期电容取得不易时常用的手法。除OTL胆机，所有的胆机都是透过输出变压器传送信号给喇叭，而这个方式同样适用于小信号的级间交连。基本上变压器初级兼任DC与AC两种负载，交流信号透过电磁耦合的方式交给下一级。

直接交连基本上则是将前一级的直流列入下一级的偏压考虑，比方说后一级的?牌?贡?硎?28V(阴极对地28V)，前一级屏电位为100V，只要将后一级的阴极垫高到128V，屏阴压差不变(B+要垫高)，此时原工作点并未改变且栅极看到的还是100V-128V的-28V。这样我们可以省了一颗交连电容。

5)结语

笔者在学校读的是社会组，对非电子相关科系出身但有兴趣初步胆机设计门槛的入门者的困惑颇能体会，希望这样一篇文章能对新手有帮助。当然，若有错漏也请各方不吝指正。

附录：利用Microsoft Excel建立一个为自己特定的真空管特性图

首先在Tube Analyzer上抽取屏流屏压数据，然后将它们输入Excel。

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删除帖子 IP:[218.5.4.112] 发表时间：2007年07月24日 15:39:47

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1)挑选数值然后打开工作列中图表精灵，在"图表类型"点选XY分布图像，如下图，再按下一步。

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删除帖子 IP:[218.5.4.112] 发表时间：2007年07月24日 15:40:42

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2) 已经看到特性图的初型了，再按下一步。

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删除帖子 IP:[218.5.4.112] 发表时间：2007年07月24日 15:41:18

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3) 看?图表选项了，加上标题，屏压，屏流等名称，如果对格线不称心，可点选格线更改。

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删除帖子 IP:[218.5.4.112] 发表时间：2007年07月24日 15:41:49

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4)点选X轴与Y轴均可改变格线设定，以下是我挑选的格线。

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删除帖子 IP:[218.5.4.112] 发表时间：2007年07月24日 15:42:13

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5) 再按下一步就可以选择将图表放在哪一页。

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