一基于WCF线路的电子管耳放的设计制作.pdf

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1、一款基于和田茂氏线路构架的电子管耳放的设计与制作和田茂氏线路是一个比较经典的电子管前级设计，最早发表于1969年2月，虽然现在这种线路设计似乎被吹的神乎其神，但究其本质这个线路并没有太多创新的地方，只是将单元电路重新组合优化后的产物，但不可否认这个线路构架与当时主流的一些电子管前级线路比如C22、M7相比确实是有一些优势的，其电路图如下。该线路采用三级放大设计，输入级和第二级使用高增益管12AX7组成共阴极放大线路，输出级则与常见的阴极输出不同，使用12AU7接成WCF线路，和田茂氏线路的精髓也就在于此。其实在不使用输出变压器的情况下，电子管耳放/前级的输出级只有四种线路可以选择，

2、即阴极跟随线路（CathodeFollower）、SRPP线路（ShuntRegulatedPush-Pull）、SEPP线路（SingleEndedPush-Pull）、WCF线路（WhiteCathodeFollower）。近些年来虽然也有类似GroundedGridAMP（共栅极放大）等较为创新的设计，但大多是在输入级上下功夫。在这四种输出级线路中，如使用同型号电子管，阴极跟随线路的电压增益最低，输出阻抗比WCF线路略低一点，但可通过使用屏耗较高的功率管或并管来降低输出阻抗，常见的电子管耳放很多都是这种设计，输出管则多用6N5P（即6080、6AS7）。SEPP线路的电压增益

3、是最高的，但输出阻抗同样也是最高的。较高的输出阻抗显然是不利于驱动中低阻抗的耳机的，但在电子管OTL功放中似乎用的比较多。SRPP线路的电压增益和输出阻抗比较适中，价格高昂的EARMAXPRO这款耳放输出级就是用6922接成SRPP线路，但和WCF线路相比它的输出阻抗还是要高很多的。WCF线路兼顾电压增益与输出阻抗，电压增益接近1比阴极跟随线路高，而输出内阻却与阴极跟随线路差不多，同时可以与第二级电路进行直接耦合，我认为是比较优秀的输出级线路，唯一美中不足的是每台双声道单端机器都需要使用四枚双三极管，与C22之类的线路比多了一个管子。但这是对于当年的条件来说的，就现在来看，多了几W

4、的灯丝功耗和一枚电子管是没有什么大影响的。线路构架使用和田茂氏线路，但器件参数与原设计不同。这主要是考虑现在的音源与当年有很大区别，原机输入级使用12AX7。这是一枚高μ值的双三极管，虽然增益较高，但内阻也同样较高，过高的内阻会限制了整机动态表现。因此输入级使用中μ值的12AT7（12AT7名管的价格也比12AX7要低不少），缓冲和输出级则使用12AU7，同时有意增大输出级的工作电流，以提高带载能力。在实验过程中我是用输出电压为250V的变压器作为整机供电，晶体管桥式整流配合CLC滤波（82μF*2+10H），实测带载电压340V左右，即B+=340V，输入级工作电压设定为250V

5、。第一级和第二级均为RC耦合的共阴极放大器，设计过程在任何一本电子管电路设计的教材中都能找到。简单地说就是在已知供电电压B+的情况下，设定屏极电阻Rp并以此为斜率在右特性曲线上绘制屏极负载线，选定栅偏压确定静态工作点，根据工作点计算阴极电阻Rk，在不严谨的设计中这样基本就可以了，阴极电容和屏极耦合电容根据经验值估算。在这种简单估算的条件下，有几点需要指出。1.这个线路设计输出级使用WCF电路，灯丝—阴极电压差较大，需要提高灯丝电位，并尽可能选择灯丝—阴极耐压较高的电子管（网上有些套件使用12AT7代替12AU7，虽然从屏耗上来说问题不大，但12AT7灯丝阴极最高电压差仅为90V，可

6、能会发生击穿的问题），否则可能会发生击穿或引入交流声的问题。2.提高屏极电阻阻值有利于提高增益，但与此同时屏极内阻rp也会相应增大导致线性范围减小，再加上现在的信号源输出电平较高，因此屏极电阻取值不宜过大，尤其是对于12AX7之类高μ值的电子管（本机使用12AT7，μ值比12AX7因此为了保证足够的增益，不建议用太小的屏极电阻）。3.WCF电路输出级上管屏耗比下管要高很多，调整输出级工作点时应首先注意上管的屏极耗散功率，防止出现红屏的现象。所有电子管特性曲线均使用美国GE给出的官方资料，在试验过程中尽量使用原型号而不是替代型号进行试验，更换电子管后需要从新测试调整工作点。第一级设计

7、参数如下：电子管型号：12AT7，供电电压Up=250V，工作点Ip=1.6mAUg=-1.5V，屏耗Pp=0.4W＜PpMAX，Rp=100KΩPRp=0.256W，Rk=909ΩPRk=0.0023W，Rg=330KΩ如使用12AX7作为输入级，则工作点如下第二级设计参数如下：电子管型号：12AU7，供电电压Up=340V，工作点Ip=8.3mAUg=-6.8VUp≈187V，屏耗Pp=1.55W＜PpMAX，Rp=27KΩPRp=1.86W，Rk=1.2KΩPR