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共阴极电压放大电路的简单设计

2004年09月06日『胆艺轩』浏览选项：阅读次数：126

电子管的工作特性可以通过曲线图来描述，因此我们一般都是利用电子管的静态特性曲线来研究和设计电子管电路，这种分析方法就是我们常说的图解法，现在我们就利用常见的国产电压放大管6N1来说明一下分析方法。
如图是一个常见的6N1电压放大电路，

其中栅压为－4V，电源电压为300V，屏极负载电阻为30K。
在没有信号输入的情况下，电子管处于静止状态，这个时候电路中只有直流信号，没有交流信号，简称静态，这时栅负压等于静止栅负压4V，显然现在的静止工作点应该在屏极特性曲线中栅压为－4V的曲线上，但是到底在曲线的那一点上呢？我们可以通过分析电路得到，

由图看出，屏极电压等于电源电压Ea减去屏极负载电阻Ra上的压降，即
Ua=Ea-Ra*ia
因为Ea与Ra都是固定值，所以上面的表达式为一条通过－4V曲线的一条直线，并与x轴和y轴相交，所以可以在x轴和y轴上确定两点：
1、ia＝0时，Ua＝Ea=300V确定x轴上一点M。
2、Ua＝0时，Ea=Ra*ia=10mA，确定y轴上一点N。
连接MN两点与－4V曲线相交的一点，就是本电路的静态工作点，也就是我们常说的Q点，有Q点可以看出，静态时6N1的静态屏流为Iao=4.3mA，静态屏压为172V。
那么作为放大电路，大家最关心的就是他的放大倍数，这个电路的放大倍数到底为多少呢？还可以从图上分析得出。
现在的音源输出信号幅度一般都为1-2V，我们假设为2V，因为音频信号是交流信号，所以应该为正负2V，那么栅负压就应该在－2V到－6V范围之内变化，在直线AB上选取与－2V和16V曲线相交的两点，作垂直线与x轴相交，可以看出屏压分别为120V和224V，这就说明栅负压在－2V到－6V范围之内变化时，屏压的变化是120V到224V，所以放大倍数为(224-120)/(6-2)＝26倍。
分析到这里大家肯定都发现这个电路和我们常见的电压放大电路有一点区别，在本电路中，栅偏压是有固定的栅极电源提供的，在实际应用中，单独设立一个栅负压电路使整个电路结构复杂，所以我们常常在阴极与地之间串接一个电阻，如图所示，当屏流经过这个电阻时，在电阻两端产生一个阴极为正，地为负的电压降，因为管子无栅流，所以流经栅漏电阻的电流为零，电压降为零，也就是说管子栅极电位为零，由于这个电阻的存在，使栅极比阴极的电位低，从而使栅极获得了负偏压，这样就可以省掉一个负电源，使电路结构变得简单，所以得到了广泛的应用，当正常工作时，栅极回路有信号电压输入，屏极回路中，屏流不但有直流分量，也有信号电压产生的交流分量，它流经阴极电阻，使电阻两端的电压降产生变化，影响了栅偏压的稳定，一般情况下我们都是在电阻两端并联一个足够大的电容C，当容抗远小于阴极电阻时，大部分交流信号通过电容旁路，从而使阴极电阻两端电压基本保持恒定，稳定工作点，我们把这种电路叫做自给偏压电路。完整的电路如图
大家可以发现这个电路多了一个栅极接地的电阻，这个电阻主要有两个作用，一是作为信号源负载，使输入信号能送入栅极进行放大，二是在电子管内部，由阴极飞向屏极的电子，免不了中途有不小心跑到栅极的，电子越积越多，使栅极的电位越来越负，从而影响偏压，有了这个电阻，就可以形成一个栅极接地的回路，把栅极的电子通过这个电阻泄放到地，所以这个电阻就是我们常说的栅漏电阻。
下面，下面我们就以常见的电压放大管6N8P为例子，说明一下如何设计一个电压放大电路。

查手册，6N8p的屏极电压推荐为250V，这个电压一般不是指电源电压，而是指屏极和阴极之间的电压，所以电源电压我们取的稍微大一点，取300V。屏极电阻可以在几十K到上百K之间选择，一般来说，这个电阻越大，电路的放大倍数越高，但同时电阻产生的电压降也大，减低管子的屏流，有可能屏流过小，进入管子的非线性区域，也不能太大，业余制作可以根据手中现有的电阻数值选择，我手中47K最多，这里就选择它了，如果真的需要一种选择屏极电阻大小的标准的话，可以查手册，以管子内阻的3-5倍选取。栅负压手册推荐的是－8V，实际上可以适当变通，我们这里希望屏流大一些，所以选择－6V，因为一般音源输出信号幅度为1-2V，所以选择栅负压的时候尽量要超过这个数值，这样即使在音源输入最大幅度的时候，也不至于使管子栅压变正，产生栅流，影响工作点，产生失真，这也是为何目前类似12AX7的高u管被厂家采用较少的原因，就是因为栅负压偏低，动态输入范围小。
现在我们可以确定要设计的这个6N8P放大器的工作参数了
电源电压：300V
屏极负载电阻：47K
栅压：－6V
对比6N8P的曲线图，就可以设计电路了，在曲线x轴选取300V这一点，在y轴选取300/47K＝6mA这一点，连接两点与曲线－6V相交的一点就是我们要设计得这个电路的静态工作点Q点。确定了工作点，也就确定了阴极偏压电阻的阻值，根据欧姆定律，R=U/I=6/0.003=2K，阴极电阻的旁路电容因为要旁路音频，稳定工作点，所以此电容的容抗应该比阴极电阻的阻值少一个数量级，有容抗公式得到C=1/(2*f*3.14*200) ＝40uF
由此得到本电压放大电路的全部数值，电路结构类似上图6N1，这里就不再重新画了。
希望本文能对刚刚对电路设计感兴趣的朋友有一些帮助

原作者：	el34	上篇文章: 300B管机的科学与艺术
来源：		下篇文章: 中国复刻版西电86B后级

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