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[放大器] DIY制作FU17电子管功率放大电路

2021-7-20 12:51:48 847 0 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

小uu 帖主

2021-7-20 12:51:48

前言:这是应多名发热友之约,特地将声响中国论坛的这篇由 昔日重来 版主建造的推挽放大电路搜寻出来并保举分享给大师。
电路简洁,建造进程具体,以及以后针对建造不敷而发生的改良,都被原作者敷衍了事的记录了下来,向本文作者致以真挚的敬意!
FU17/6360,雅号《爱不释手》。第一次晓得FU17,是在看了无线电与电视1986年第3期赵娜丽的文章《路遥知马力,北京牌FU17试用记》后得知的,因而后来赵娜丽的这张图几近成了FU17的代名词。

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此图采用一只三极-五极复合管做电压放大/倒相,一只双束射孪生管FU17做AB类推挽放大,每声道仅用两尽管子即可完成使命,相当简洁。
此次施工,也决议按此图为蓝本。
FU17为小型高频发射管,收集上汇集了一下对FU17的批评,也征询了已经具有FU17厂制机的当地爱好者,都说其声底较为硬朗快速,也就是凡是说的胆味较淡。一般说来,跨导大的管子做电压放大其声底都较为硬朗快速,而作为电压放大/倒相管的6F2跨导较大,再配合硬朗的高频发射管作电力输出,全部声底不硬朗才怪。是以电旅程式虽依照赵娜丽的图纸作蓝本,可是在用管上则还有挑选。最初肯定的建造图纸以下。

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图中各电压均为实测值
一、建造图纸及其特点
1、电压放大管采用了国产锐停止五极管6J8,6J8在手册里说明的用处是低频电压放大,在国产6J系列里,这是唯一用处是低频电压放大的管子,是一款著名的好声管。用在这里想必可以消消高频发射管硬朗快速的急脾性吧。
2、倒相电路仍然采用了赵文中的屏阴朋分式电路。关于屏阴朋分式电路用管的挑选,一般大都说因有激烈的负反应,所以对管子要求不严,什么管都可以用。只要在俞锡良(北京无线电厂原总工程师)所著《电子管收音机的专业设想》一书里面临此有所谈及,他以为屏阴朋分式电路用管的挑选假如斟酌到频次响应好,那末应挑选低内阻低u管,而作为负反应电路则应挑选高u管,综合的成果是6N1之类的中u管比力合适,多出的一组三极管恰好做电压放大。而在我这里既然已经将电压放大分手出来了,那末这里再用6N1之类的双三极管便嫌过剩。实在眼光早盯上了国产6C系列。一边要求内阻低,一边要求u值高,那末6C3/4是合适的。而6C3这只单三极管也是声响中国论坛版主田庆松爱好用的管子,例如6C3推4P1S,6C3推6P6P,所以选用6C3用在这儿是没有题目标。
还有,6C系列中的6C3\4\11\12均为九脚花生管底,可以有多种管型挑选把玩,实在不可6N1、6N2也可以上,这样可换用的管子很多。依照图纸中管脚的标注接法,6C3和6C4可以直插代换而不用修改接线。

3、末级电力放大FU17的偏置采用了两只稳压数值合适的晶体稳压管串在阴极回路里获得,既有自给偏压的简单牢靠,也有牢固偏压的偏置稳定、失真小的特点。假如还采用凡是的方式,那末每声道就要另加一组稳定的负偏压,相当的冗繁。

晶体稳压管导通后内阻相当的小,大约为欧姆级,对电路影响很小。在晶体稳压管上并联了一只电容,用以滤除导通时能够发生的一些小尖峰。
至于这里用上了晶体稳压管后对声音的影响,没有比力过。既然在整机电源上采用了晶体管整流,已经“失身”,这里就别再究查纯胆的血缘啦!

4、赵文中FU17的帘栅极电压采用了一颗大功率晶体稳压管2CW145获得,今朝极难觅到。所以用了两只气体稳压管WY2串联后利用,每只稳定电压105V,电流40mA,用在此处甚为合适。扑灭后放出柔柔的橘黄色光芒,煞是都雅。
下面是该机组成员的百口福,留意不是马航370的机组啦。


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由左至右,机长FU17,副机长6J8,领航员6C3,机械师WY2
5、赵文中FU17的工作点为阳极电压250V,廉栅电压200V,栅压-21.5v,阻抗8千欧,零讯电流30mA,满讯电流69mA。此时输出9.3W,失真度2.7%。而常见的售品10W推挽输出牛阻抗是10K的,所以这里采用了厂家给出的另一组利用数据:阳极电压300V,廉栅电压200V,栅压-21.5v阻抗10千欧,零讯电流30mA,满讯电流72mA。此时输出为12W,失真度2.5%,失真比赵娜丽文中保举的利用参数还要略小些。

6、FU17是共阴极双束射四极管,这样就没法经过阴极上电阻的电压降来丈量每尽管子的电流,可是若每次断开屏极串入电流表既麻烦又不服安,所以在屏极上各串了一只20欧电阻,经过丈量上面的电压降来检测每个管子的电流,这个电阻同时还有避免自激的感化,栅极上的电阻亦是避免自激的。

二、建造进程
手里有只寄存了多年的一只机壳,宽320,深220,高130,说起来也这是当初筹算建造FU17时辰备下的,此次旧话从提,还是用它了。



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依照外壳尺寸先做好内部排列排列图和底板加工图

内部排列图


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按照排列图做出底板加工图

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前面板

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面板装配起来

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完工后内部

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FU17两个屏极到输出的引线用一段硬线在一支铅笔上绕上十余圈后脱胎而成,也有避免自激的用处。整流部分元件多且没有合适的位置搭棚,用环氧板做了一小块铆钉板,将整流管和滤波电容泄放电阻全数牢固了上去。

初步通电试机,发现有较大的残余交换声,经检查是电源变压器散发的磁场经输出牛感应而来,做了一个口字型铁围屏扣在了电源牛上面,交换声可减轻约50%,但还是没法根除没何如只好将输出牛牢固一块铝板上,铝板中心装上一只大螺钉,只用一个孔牢固在底板上

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这样全部输出牛即可以随意360°团团转动,转至好换声最小的角度紧固好就行,对于交换声很是有用,最初位置恰好是转动90°,
最初内部成为这样

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插入机箱中

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机械前面

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仅用两只快拆螺丝便可以把全部机芯和机壳牢固一路,不需要工具便可以把机壳拆出

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想起《智取威虎山》里面的台词:“我们是国军,总得有个官衔啊”,看看咱的勋表。


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三、调试进程
1、五极管的工作点挑选
凡是跨导大的五极管在规定的帘栅压下其屏流都较大,所以做低频电压放大时廉栅极电压不能依照手册的规定值利用,否则屏流太大使得屏极电阻上压降太大屏极电压太低而没法工作。而在这里由于和倒相级是直藕关系,相互间有连累,所以要全盘问虑。6J8自己跨导并不算大,2mA/V,所以廉栅极仍然采用了手册上的140V(实测145V),此时屏级上电压为91V,恰好可以和倒相级直藕。假如廉栅极电压用的太低,那末屏极电压就很高,为了和下级获得直藕的合适电位,就必须用很大的屏级电阻,这对频次响应是晦气的,所以这里用了较高的帘栅极电压使得屏极电流不致太小。留意图纸中的各类数据仅对6J8而言,换用其他管型则要另当别论。

2、末级电力输出采用了雅号“爱不释手”的双束射四极管FU17,利用中发现此管的离散性较大,远比不上他的同门弟兄FU32/29等分歧性好,一个是分歧的管子之间参数有所差别,另一个是同一个管泡内的双方有差别,尔后者差别更大。末级要求零讯号时两管静态电流为30mA,调试时别离丈量屏极上20欧电阻的电压值,发现有一尽管子一边屏流是20余毫安,另一边还不到10毫安,只好更换之。

6360的栅负压为-21.5V,可是国产FU17采用这个偏压值后屏流很小,双管静态值也就大约10毫安,静态双管10毫安么,假如是红旗604大概春雷605六晶体管三用机里采用的一对3AX81B推挽输出那是充足了,这里却不可,有明显的交越失真,必须调剂到-18~20V方可到达双管30毫安。可以将IN5345、5346、5347相邻系列多备几只,酌情更调一下即可,并不省事。

FU17屏极上串的20欧姆电阻,除了可以丈量上面的直流压降来判定管子的静态工作点及对称性外,用交换毫伏表别离丈量上面的交换电压也可以判定出静态时两尽管子的对称水平,这个电阻的感化可谓一举几得。

输出变压器感应交换声最小的位置并不是非平即直,仅在我这个建造里恰幸亏本来的位置改变了90°,进程中我前后左右试着移动了输出的位置,交换声最小的地方均不是改变90°,大致是一种依照圆周切线排列的位置。

灯火衰退处


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工作中

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电源指示灯采用了一只陈腐的氖泡,比起LED和白炽灯泡来很是温和不刺眼。
上次2P3小单端图里也有熊和娃娃,有爱好者指出熊和娃娃应当依照男左女右的规矩摆放,此次依照规矩摆放,音场定位“公然很准”——独门秘籍请勿模仿,有没有结果义务自负啊。

四、测试数据
  之前做机械,完工后用万用表测试一遍各个工作点没有异常,开声以耳收货没有明显失真就OK了,此次用手头的装备测试了一下,得出了一些参考性的数据

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GB-9A真空管毫伏表,上海万里无线电厂
XFD-6 低频信号发生器  天津市无线电一厂
BS-1A失真度测试仪    北京无线电仪器二厂
这些仪器虽然古玩了些,可是仍然有用好用

频次响应 连结在1000Hz正弦波8欧姆纯电阻负载时1瓦(2.83V)输出,然后改变频次,按照扫描获得的成果描点,获得本机的频次响应图。


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可以看出频响很平展,高频直到近80KHZ才衰减到-3db,而低频直到20Hz仍然平直,低频部分稍有隆起,这个能够是输出牛的特征而至。20Hz是信号源下限,再低没法测试了。

在做频次测试的时辰,忽地血汗来潮,测试了一动手头这几只常用万用表的交换档最高频次。

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从左向右依次为美国福禄克8025A,国产优利德UT61A,国产永跃仪表厂500型
用XFD-6 作输出,用GB-9A作比对,成果很意外。
500型目标为45~1000Hz,最高可测到2000Hz,模拟表,不算意外。

优利德可到5000Hz,7000以上就不可了,意外的是福禄克8025A居然在信号源全频段内(20Hz~200KHz)与GB-9A连结分歧无衰减,禁不住感慨,美帝国主义之所以成为帝国主义,不是凭空来的,你得有当帝国主义的本钱才行。所今后来测试交换信号电压时都用8025了,便当了很多。

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将输入电压-输出电压关系、输入电压-失真度这两个表画在一张图上,更清楚直观




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实线为输出功率,虚线为失真度。红色线为右声道,黑色线为左声道。

可以看出,在输入信号0.1~0.5V时(对应输出功率约8W)以下失真是很小的,可是在0.6V(对应输出功率约10W)后失真就较大了,其中右声道目标要优于左声道,这是由于右声道的输出管对称性很好。

换上一对全新原盒的6360测试一下



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成果在输入0.6V时,两尽管子失真度为6%和7%,失真度并无改良,可是对应的输出电压为9.6和9.4,对应输出功率约11~11.5W,整体说进口管目标还是要好过国产管,表现在不异失真度下输出更大,大概不异输出时失真更小。这个还是间接用国产管的-20V偏压工作点,假如用-21.5V输出应当更大些。

关于FU17,前面说过它的对称性不及它的同门孪生兄弟FU29/32,19我还没有用过,欠好妄语。从我的测试成果看,T级要好过J级,留意这里的T是打在管身上的阿谁菱形图案里的,不是型号前面的,该管国产型号有FU17和FU17T,后者对称性要稍好过前者。我手头一对FU17<T>就要比FU17T<J>好很多,挺绕人的哈。而进口管要优于国产管,对称水平大致和国产T级相当,可是同等失真度下的输出功率却要大于国产T级管。
  此次建造采用了全封锁结构,出格合适于家中有妇孺的爱好者。这个机械做好一拿出来家人便说“这个好,全封锁的”。男女有别,女性对于这类结构有种自然的平安感。另建造上感受有其便当的地方,比如里面的底板工艺可以简单点,碰见需要点窜打孔时辰也不用忌惮表面受损。

  这部机械面板上装了两只表头用以监测整只FU17的阴极电流,初始意图是为了配合整机表面,可是发现有这个表头后利用上有其奇妙之处,除了监测阴极电流,还可以估测输出功率,更可以在音乐飞腾来时看着指针随着音乐节奏一下一下挥舞,心情那是相当的舒服



针对论坛上的朋友们说起本电路在大信号输出时的失真情况,经过比来试探,总结出了一些题目与大师分享,请大师权作参考吧。
勤奋放管对称性很好的右声道做实验,只管解除功放管差池称酿成的影响。

首先在功放偏置稳压管上并联一只大电容,大信号失真情况并无改良,说明不是这里的题目。

XFD6信号源输出幅度可以大于20V——这是电子管信号源的上风。所以从倒相管栅极A处输入可以间接鞭策末级功放管至满输出,将倒相管更换为1/2的中u管6N1、高u管6N2以及低u管6C11,大信号失真情况并无改良,说明倒相管型号对失真的影响不是很大,也说了然这个位置对管子的要求不甚严酷。但还是有点不同。其中6N1的表示和6C3最为接近,6C11输出略有削减,失真稍有增大。6N2初看失真度大为下降,可是同等输入下输出功率也大为下降,加大输入失真也随着上升了,所以这个下降并无意义。

适当地调剂倒相管的工作点,也即调剂屏极和阴极的电阻值,同时进步倒相级的供电电压,可以改良失真情况。对于6C3合适的阻值在10~15K,此时失真度约在4.5%左右。留意这是在开环状态,这个数值比整机闭环10瓦输出时的4.9%还要小些,看来形成整机10瓦输出失真偏大的首要题目不在倒相/功放部分将6C3拔去,从整机输入端馈入信号,失真仪接之6J8屏极上,成果发现输入大于0.6V后失真度高达16%!不成忍受!看来形成整机大信号失真的首要泉源是第一级五极管放大器实验中发现五极管的阴极偏压,帘栅极电压,屏级电压三者对失真的影响相互牵扯,变数很多。

先发现大信号时6J8的帘栅极电流是有变化的,从零信号到最大输出大约变化了70~80uA,虽然看似这不敷100uA的变化很小,可是在高阻的帘栅极压降电阻上已经引发了近30V的电压变化!这间接致使了大信号到姑且帘栅极压的下降从而影响到屏流的变化以致发生了失真成份,而在程权先辈的年月虽然帘栅极也由高值电阻降压而来,可是那时五极管都是用在放鬼话筒、唱头一类毫伏级的信号,静态很小,所以不会引发帘栅极电流变化,帘栅压是稳定的。

改良的对策是采用低阻值电阻分压式供电,固然假如采用合适稳压管稳压后供电也可。
第二点五极管的增益确切很大,实测这级为66倍,现实上用不了这么大,蓦地形成大信号时前级失真、后级过载,将阴极电阻上的电容去掉构成负反应,下降增益的同时也下降了失真。

第三点发现较高的帘栅压/屏压对下降失真大有益处,将阴极电阻换为3K下降屏极电流,此时屏级电压升高到150V,实测本级的增益为35左右,输入静态范围也增加很多,失真大为下降,输入1V时辰的失真也只要2.2%,应当满足了。
可是6J8屏级电压为150V后,却没法实现直偶了,当地爱好者qczstart倡议电压放大和倒相级各自自力,并在电脑上仿真运算,给出了偏向性的指导,特此感激!这个也算是仪表收货的一种方式吧。

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可是我还是欣赏这类典范电路的直偶方式,因而将屏极电阻加大至160K,此时屏级电压降至103V左右,比先前的90V高了13V,此时6J8本级失真升至3.5%,还算行吧
最初的电路以下

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对于改良后的电路重新停止了测试,成果以下


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同原测试数据相比,在小信号时辰失真幅度有少许增大,可是在大信号时有了明显的改良,本来右声道10瓦输出时失真度为4.9%,现在仅为1.6%,左声道管子对称性较差,但也有改良用这个电路做平台,又做了一些测试。
首先将功放管别离换成FU32、FU19、FU29、FM30这几种孪生管做了一些测试,发现这几个型号的管子对称性很好,FU32甚至可以说极佳,双方的屏流几近全完全一样。
先用电压放大和倒相级各自自力的电路做鞭策,测得数据以下

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可见在10W输出时辰这几种管子的失真不同不大,FU32的最大输出也就是10W。其他几种最大可到15W,此时失真度为4~6%,能够与输出变压器有关,这个输出牛是10W10K级此外,15W已经超载了而且阻抗也不甚合适。

将前级电路换回直偶,用FU32测试,10W输出失真3.5%,上升了约1个百分点
仍然连结前级电路为直偶,可是用1/2 6N2取代6J8,调剂其工作点使倒相级的工作点连结稳定,此时10W输出失真2.5%,比五极管下降了1%

最初还发现一个题目,就是失真仪偶然受市电干扰对测试的读数成果有0.5%~1%影响。由于失真仪的道理是将基波滤除后算出高次谐波的总量求得百分比。而现今的市电谐波很多,干扰高峰段是早晨,午时也有,即即是后三更也欠好说,由于夜间的公共照明、广告景观灯等今夜点亮,干扰一定比白天少。较清洁的时段是上午10点和下午4点左右。此时照明灯没人开,电磁灶微波炉也没人用,电视这个时段看的人也少,所以此时市电电源相对还清洁些。对测试成果要求较高者请留意市电影响这个影响身分。



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