电子管放大器 第4版PDF电子书下载

第1章 电路分析基础 1

1.1 数学符号 1

1.2 电子及相关规定 2

1.2.1 电池与灯泡 4

1.2.2 欧姆定律 4

1.2.3 功率 5

1.2.4 基尔霍夫定律 6

1.2.5 电阻的串联与并联 7

1.3 分压器 10

1.3.1 等效电路 11

1.3.2 戴维南等效电路 11

1.3.3 诺顿等效电路 14

1.3.4 单位与倍乘系数 15

1.3.5 分贝 16

1.4 交流 17

1.4.1 正弦波 17

1.4.2 变压器 19

1.4.3 电容、电感与电抗 21

1.4.4 滤波器 23

1.4.5 时间常数 25

1.4.6 谐振 26

1.4.7 RMS与功率 27

1.4.8 方波 28

1.4.9 方波波形与瞬变 29

1.4.10随机噪声 32

1.5 有源器件 34

电子流动与通常所称的电流流动 34

1.6 硅二极管 34

电压基准 35

1.7双极型晶体管 37

1.7.1共发射极放大电路 39

1.7.2输入输出电阻 41

1.7.3射极跟随器 42

1.7.4双管的达林顿接法 43

1.8关于双极型晶体管的结构 43

1.9反馈 44

1.9.1反馈公式 44

1.9.2反馈公式应用的实际限制 45

1.9.3反馈术语及输入输出阻抗 46

1.10运算放大器 47

1.10.1反相器及虚地加法器 47

1.10.2同相放大器及电压跟随器 49

1.10.3积分器 50

1.10.4电荷放大器 50

1.10.5直流失调 52

参考文献 52

推荐阅读 52

第2章 基本单元电路 54

2.1三极管的共阴极放大电路 54

2.1.1选择工作点所受的限制 57

2.1.2工作点及相关状况 59

2.1.3动态参数（交流参数） 61

2.1.4阴极偏置 64

2.1.5阴极偏置电阻没有被旁路时对交流状况的影响 65

2.1.6阴极退耦电容 66

2.1.7栅漏电阻值的选取 68

2.1.8输出耦合电容值的选取 70

2.1.9密勒电容 71

2.1.10减小前一级电路的输出电阻 72

2.1.11导栅（束射）三极管 72

2.2四极管 74

2.3束射四极管与五极管 75

2.3.1五极管特性曲线的背后含义 76

2.3.2小信号五极管EF86的运用 77

2.4级联接法 80

2.5电荷放大器 88

2.6阴极跟随器 89

2.7源、吸收源及相关术语 93

2.8共阴极放大电路用作恒流源 95

五极管用作恒流源 96

2.9带有源负载的阴极跟随器 98

2.10 White式阴极跟随器 99

2.10.1自分相White式阴极跟随器的电路分析 99

2.10.2 White式阴极跟随器用作输出级 102

2.11 μ式跟随器 103

2.11.1交流负载线的重要应用 106

2.11.2 μ式跟随器上臂管子的选择 107

2.11.3 μ式跟随器的不足之处 107

2.12 SRPP（并联调整推挽）放大电路 109

2.13β式跟随器 112

2.14阴极耦合放大器 114

2.15差分对 116

2.15.1差分对电路的增益 118

2.15.2差分对电路的输出电阻 118

2.15.3差分对的AC平衡及阴极共接处的信号呈现 119

2.15.4共模抑制比（CMRR） 119

2.15.5电源抑制比（PSRR） 121

2.16晶体管恒流源 122

2.16.1晶体管恒流源用作电子管的有源负载 125

2.16.2通过选择晶体管来优化恒流源的rout 129

2.16.3场效应管恒流源 131

2.16.4采用耗尽型场效应管DN2540N5的恒流源 132

参考文献 135

推荐阅读 136

第3章 动态范围：失真与噪声 139

3.1失真 139

3.1.1失真的涵义 139

3.1.2非线性失真的测量 140

3.1.3失真测量及其正确运用 141

3.1.4测量的选择 142

3.1.5谐波失真测量的进化 143

3.1.6谐波的权重 143

3.1.7累加与变换 145

3.1.8其他变换方式 145

3.1.9噪声与THD＋N 146

3.1.10频谱分析仪 146

3.2数字化方面的有关概念 147

3.2.1取样 147

3.2.2量程变换 148

3.2.3量化 149

3.2.4数字的进制系统 149

3.2.5精度 150

3.3快速傅里叶变换（FFT） 150

3.3.1周期性条件 150

3.3.2加窗 151

3.3.3作者是如何测量失真的 152

3.4以低失真为目标的设计方法 152

3.5信号幅度 153

级联接法与失真 155

3.6栅极电流 156

3.6.1处于接触电势时栅流带来的失真 156

3.6.2栅流和音量控制引致的失真 158

3.6.3带有栅流的工作方式（A2类） 158

3.7通过控制电路参数来降低失真 160

3.8通过相互抵消来降低失真 162

3.8.1差分对的失真抵消 164

3.8.2推挽工作的失真抵消 166

3.8.3西电公司的谐波均衡电路 166

3.8.4谐波均衡电路产生的副作用 168

3.9直流偏置 170

3.9.1电阻式阴极偏置 170

3.9.2栅极偏置（Rk=0） 171

3.9.3充电电池式阴极偏置（rk=0） 172

3.9.4二极管式阴极偏置（rk≈0） 173

3.9.5恒流源式阴极偏置 176

3.10电子管的选择 177

3.10.1哪些电子管的设计确实是以低失真为目标的 177

3.10.2外壳喷碳 179

3.10.3电子偏转 179

3.10.4通过测试寻找低失真电子管 180

3.10.5测试电路 180

3.10.6测试电平及频率 181

3.10.7测试结果 182

3.10.8测试结果评述 183

3.10.9约定性称呼 185

3.10.10其他中μ值管 185

3.10.11计权失真结果 186

3.10.12测试结果综述 187

3.11级间耦合 187

3.11.1响应中断 188

3.11.2变压器耦合 189

3.11.3低频提升网络 190

3.11.4电平转移与DC耦合 191

3.11.5用于驱动动圈耳机的DC耦合A类放大器 193

3.11.6诺顿电平转移器的使用 196

3.12失真与负反馈 198

3.13碳质电阻与失真 202

3.14噪声 202

3.15 来自电阻的噪声 202

来自电阻性音量控制器的噪声 203

3.16来自放大器件的噪声 204

3.16.1栅极电流噪声与泊松分布 205

3.16.2静电计与栅极电流 206

3.17 DC电压基准的噪声 209

3.17.1作者如何测量DC电压基准的噪声 209

3.17.2充气稳压管噪声的测量 211

3.17.3充气稳压管噪声与工作电流的关系 211

3.17.4半导体电压基准噪声的测量与叠加使用 212

3.17.5齐纳管噪声与工作电流的关系 213

3.17.6齐纳组合管与LM317的噪声比较 214

3.17.7红色发光二极管的噪声 215

参考文献 215

推荐阅读 216

第4章 元器件 218

4.1电阻 218

4.1.1标准值&- 218

4.1.2发热 219

4.1.3金属膜电阻 220

4.1.4功率型电阻（绕线电阻） 223

4.1.5绕线电阻的老化 223

4.1.6绕线电阻的电感与噪声 223

4.1.7无感厚膜功率型电阻 226

4.2电阻的选择 227

4.2.1误差 227

4.2.2温度 227

4.2.3额定电压 227

4.2.4额定功率 227

4.3电容 227

4.3.1平板电容器 228

4.3.2增大极板面积和减小间隙 228

4.3.3介质 229

4.4不同种类的电容 230

4.4.1金属平板空气电容（εr≈1） 231

4.4.2箔式极板塑料薄膜电容（2＜εr＜4） 231

4.4.3金属化塑料薄膜电容 234

4.4.4金属化纸介电容（1.8＜εr＜6） 234

4.4.5银云母电容（白云母εr=7.0） 235

4.4.6陶瓷电容 235

4.4.7电解电容 235

4.4.8铝电解电容（εr≈8.5） 236

4.4.9钽电解电容（εr≈25） 243

4.4.10随着频率而变的容量 244

4.4.11电容器的虚部电容 245

4.5电容的选择 246

4.5.1额定电压 246

4.5.2容量 247

4.5.3温度 247

4.5.4等效串联电阻（ESR） 247

4.5.5漏电与损耗 247

4.5.6话筒效应 247

4.5.7旁路退耦 249

4.6磁性元件 249

4.7电感 250

4.7.1空气芯电感 251

4.7.2有间隙的芯体（仅AC用） 253

4.7.3 AC/DC用的有间隙芯体（电源扼流圈） 254

4.7.4自身电容 255

4.8变压器 257

4.8.1铁损 257

4.8.2 DC磁化 261

4.8.3铜损 261

4.8.4静电屏蔽 262

4.8.5磁致伸缩 262

4.8.6输出变压器的反馈安排与扬声器配接 262

4.8.7变压器模型 264

4.8.8输入变压器的负载 266

4.9为何要使用变压器 268

4.10变压器的选择考虑 269

4.11音频变压器的损坏 270

4.11.1吉他放大器与电弧放电 270

4.11.2其他原因造成的损坏 271

4.11.3磁场屏蔽壳 271

4.11.4铁芯材料的性能退化 272

4.12热离子真空管 272

4.12.1热离子真空管的发展历史 272

4.12.2电子的发射 274

4.12.3电子的撞击速度 274

4.12.4电子的渡越时间 275

4.13电子管各个组成部件 276

4.13.1阴极 276

4.13.2敷钍钨质灯丝的脆弱性 279

4.13.3阴极直热与阴极旁热的对比 280

4.13.4灯丝与阴极之间的绝缘隔离 282

4.13.5关于阴极温度 283

4.13.6灯丝及其供电 284

4.13.7偏摆现象与灯丝功率 286

4.13.8灯丝电压与电流 288

4.13.9控制栅极 290

4.13.10栅极电流 291

4.13.11栅极电流引致的热失控 291

4.13.12栅极发射 291

4.13.13框架栅极式电子管 292

4.13.14可变μ值管及其失真 292

4.13.15其他栅极 294

4.13.16阳极 295

4.13.17真空度与电离噪声 297

4.13.18消气装置 298

4.13.19云母片与管壳温度 300

4.13.20电子管插座及其漏电与噪声 301

4.13.21电子管管座与锁式管座 302

4.13.22玻壳与引脚 303

4.13.23 PCB材质 304

参考文献 305

推荐阅读 306

第5章 电源 308

5.1电源的主要功能块 308

5.2整流与滤波平滑 309

5.2.1整流器/整流二极管的选择 309

5.2.2不再使用的整流器件一（气体整流管） 314

5.2.3不再使用的整流器件二（硒整流器） 316

5.2.4不再使用的整流器件三（氧化铜整流器） 317

5.2.5射频干扰/电压尖峰 317

5.2.6单个储能电容滤波法 318

5.2.7脉动电压 318

5.2.8输出电压中脉动电压带来的影响 319

5.2.9脉动电流与导通角 320

5.2.10变压器铁芯的饱和 323

5.2.11储能电容与变压器的选择 324

5.2.12通过变压器接力法获得高压 326

5.2.13倍压整流电路 328

5.2.14扼流圈输入式电源 330

5.2.15扼流圈输入式电源的最小负载电流 331

5.2.16扼流圈的电流规格 332

5.2.17扼流圈输入式电源的变压器电流规格 334

5.2.18电压突峰与抑止器 334

5.2.19采用小容量电容来降低HT电压 339

5.2.20 PSUD2电源仿真软件 340

5.2.21实用LC滤波器的宽带响应 342

5.2.22宽带LC滤波器的频响估算 348

5.2.23多级RC滤波器 349

5.3稳压电路 351

5.3.1串联稳压基本电路 351

5.3.2双管串联稳压电路 353

5.3.3加速电容 354

5.3.4稳压电路输出感抗的补偿 356

5.3.5可调式偏置电源稳压电路 356

5.3.6 317型集成块稳压电路 358

5.3.7 317型集成块用于HT稳压电源 360

5.3.8电子管稳压电路 361

5.3.9电子管稳压电路的优化 363

5.3.10利用五极管的g2输入来抵消哼声 363

5.3.11低成本扩流法 364

5.3.12稳压电路的声音 366

5.3.13电源输出电阻与放大器的声道间串扰 367

5.3.14电源输出电阻与放大器的稳定性 368

5.3.15统计学稳压器（the Statistical Regulator ） 369

5.3.16统计学稳压器的输出并联电容 372

5.3.17统计学稳压器的改进 373

5.3.18灯丝电位的抬升 374

5.4共模干扰 377

5.4.1过去的灯丝供电方法 377

5.4.2共模灯丝干扰如何窜入到音频信号中 378

5.4.3电源变压器及其绕组间的电容 378

5.4.4电源变压器绕组间电容的减小办法 379

5.4.5电源变压器次级侧的共模干扰滤波器 380

5.5实际应用上的考虑 381

5.5.1变压器的稳定度 381

5.5.2 HT电容及其电压规格 381

5.5.3预防电容外壳带电所致的触电危险 382

5.5.4开机冲击 383

5.5.5电源保险管 384

5.5.6电源开关 385

5.6电源设计实例一（全平衡混合前置放大器的电源） 386

5.6.1 HT稳压电路 387

5.6.2 HT整流滤波电路（采用PSUD2软件辅助设计） 388

5.6.3灯丝整流滤波电路（采用手工计算法设计） 391

5.6.4灯丝稳压电路 393

5.6.5市电滤波电路 394

5.7电源设计实例二（EC8010唱片均衡放大器的电源） 396

5.7.1 HT稳压电路 396

5.7.2基准电位 397

5.7.3 HT整流滤波电路（采用PSUD2软件辅助设计） 397

5.7.4灯丝稳流电路 399

5.7.5灯丝整流滤波电路（采用手工计算法设计） 400

参考文献 402

推荐阅读 403

第6章 功率放大器 404

6.1输出级 404

6.1.1单端A类输出级 404

6.1.2输出电阻较高带来的影响 407

6.1.3变压器的缺陷 408

6.2放大器的工作类别 409

6.2.1 A类 410

6.2.2 B类 410

6.2.3 C类 410

6.2.4 ＊1类（后缀为1的类别） 412

6.2.5 ＊2类（后缀为2的类别） 412

6.3推挽输出级及其输出变压器 412

其他形式的输出变压器接法 414

6.4无输出变压器（OTL）放大器 418

6.5功放整机电路结构 419

6.6驱动级 419

6.7分相器 421

6.7.1差分对（长尾对）分相器及其衍生电路 422

6.7.2单管分相器 427

6.7.3分相器与B类输出级的密勒电容 431

6.8输入级 431

6.9放大器的稳定性 432

6.9.1主极点补偿 433

6.9.2低频振荡（发出汽船声） 434

6.9.3输出级的寄生振荡及栅极抑振电阻 435

6.9.4超线性输出级的寄生振荡及g2抑振 436

6.9.5寄生振荡与阳极抑振 436

6.9.6高频稳定性与0V机箱接线 437

6.9.7稳定裕量 437

6.10经典的功放电路 437

6.10.1威廉逊放大器 437

6.10.2 Mullard5-20放大器 440

6.10.3 QuadⅡ放大器 445

6.11运用所学知识设计功放 448

6.12单端功放的狂热 448

6.13 “Scrapbox Challenge”6.8W单端功放 448

6.13.1输出管的选择 449

6.13.2输出管工作类别的选择 449

6.13.3根据输出功率和失真选定DC工作点 449

6.13.4输出变压器规格的确定 451

6.13.5输出管的偏置 451

6.13.6输出管阴极旁路电容 452

6.13.7 HT电压的确定 453

6.13.8 HT电源的平滑滤波 453

6.13.9 HT电源的整流 453

6.13.10 HT电源变压器 454

6.14 HT电源扼流圈的适用性 455

6.14.1供选用的HT稳压电路 456

6.14.2放大器输出电阻的估算 458

6.14.3对驱动级的需求 459

6.14.4驱动级电路 459

6.14.5驱动级电子管的选择 460

6.14.6驱动级工作点的确定 460

6.14.7驱动级偏置的设定 461

6.14.8驱动级输出电阻和增益的验核 461

6.14.9关于反馈问题 462

6.14.10总体审视 462

6.14.11初期的测试调整 464

6.14.12聆听测试 465

6.14.13作者的制作经验 465

6.14.14得到的结果 467

6.15输出功率大于10W的惯常做法 468

6.15.1输出功率的诱惑与谎言 468

6.15.2扬声器效率与功率压缩效应 469

6.15.3有源分频器与茹贝尔网络 470

6.15.4输出管并联与变压器设计 471

6.16大功率输出级的驱动 472

6.17 “Crystal Palace” 40W大功率推挽功放 473

6.17.1 13E1工作状况的选定 474

6.17.2驱动需求 477

6.17.3寻找满足要求的驱动电路拓扑 478

6.17.4恒流源电路的压差及其拓扑选择 481

6.17.5 Va（max.）与HT正电源 481

6.17.6摆幅对称性及HT负电源电压的确定 482

6.17.7第二个差分对电路与输出级电流 482

6.17.8为什么尾巴电流和HT负电压不需有很好的稳定度 484

6.17.9第一个差分对的线性度及HT电源 485

6.17.10电子管的匹配 485

6.17.11重要的细节设计 486

6.17.12级联式恒流源及其面对市电变动时的稳定度 486

6.17.13 LM334Z恒流源与热稳定性 488

6.17.14高频稳定性 489

6.17.15HT稳压电路 491

6.17.16功放构造与重量 491

6.17.17电源电路设计 492

6.17.18作者的设计制作体会 492

6.17.19关于输出管超Vg2规格使用问题 494

6.17.20关于改用GM70作为输出管 494

6.17.21输出管工作电流Ik的监察 494

6.17.22大环路负反馈 495

6.17.23得到的结果 498

6.18可增减输出管的“Bulwer-Lytton”并联推挽功放 499

6.18.1设计初衷 499

6.18.2用于驱动输出管的跟随器电路设计 500

6.18.3阴极跟随器与FET源极跟随器的测试对比 500

6.18.4输出级的偏置、平衡与耦合 503

6.18.5增益的提供 505

6.18.6增益级的恒流源及声道间的增益匹配 506

6.18.7功率放大器的平衡式输入 506

6.18.8音量控制与低音补偿 507

6.18.9音频电路评注 511

6.18.10电源电路 511

6.18.11大环路负反馈 512

参考文献 512

推荐阅读 513

第7章 前置放大器 514

7.1输入选择 515

7.1.1信号源之间的电平差异问题 515

7.1.2相邻开关触点的寄生电容（信号源之间的串音问题） 516

7.1.3开关触点与漏电电阻（噪声问题） 517

7.1.4机电开关（继电器）的特有问题及其解决办法 517

7.2音量控制 518

7.2.1音量控制器阻值所受限制（频响改变问题） 519

7.2.2对数曲线特性（调节音量时变化不均匀的问题） 520

7.2.3开关式衰减器（两声道音量不一致的问题） 520

7.2.4开关式衰减器的设计 522

7.2.5运用电子表格软件进行音量衰减器的计算 530

7.2.6数字有源分频器的音量控制 533

7.2.7音量控制器阻值与噪声 533

7.2.8栅漏电阻与音量控制 535

7.2.9平衡式音量控制 536

7.2.10利用光敏电阻作音量控制 537

7.2.11利用变压器作音量控制 538

7.3平衡控制 539

衰减器特性曲线篡改 539

7.4低失真单位增益线路放大级（电缆驱动器） 543

7.4.1静态工作电流的选定 543

7.4.2电子管的选择 544

7.4.3电路设计上的实际考虑 546

7.4.4低增益线路放大级 548

7.4.5极性反转问题 549

7.5音调控制 550

7.6唱头信号的相关问题 556

7.6.1模拟唱头电平与CD信号电平的比较 556

7.6.2 RIAA均衡特性与唱片重放的“隆隆”声 556

7.6.3机械问题 557

7.6.4唱臂接线及唱头的DC电阻 559

7.6.5哼声环路与非平衡输入级 560

7.6.6拾音唱臂接线及其平衡接法 560

7.7 RIAA唱片均衡电路的设计 562

7.7.1设计需求 562

7.7.2 RIAA均衡特性的要求 565

7.7.3一体化均衡网络 567

7.7.4分体式均衡网络 568

7.7.5最终确定的均衡方案 569

7.8设计实例：基本型唱片均衡前置放大器 569

7.8.1输入级的噪声与输入电容 569

7.8.2电子管的噪声 573

7.8.3闪烁噪声 574

7.8.4并联管子降噪法 575

7.8.5电子管噪声综述 575

7.8.6因RIAA均衡特性而获得的噪声改善 576

7.8.7 RIAA均衡特性的实现与隐藏的元件 576

7.8.8 75μs网络的元件值计算 577

7.8.9 3180μs/318μs合并网络及其元件取值的牵扯问题 578

7.8.10 3180μs/318μs合并均衡网络 579

7.8.11元件的尴尬取值与元件的误差 580

7.9 EC8010唱片均衡放大电路 581

7.9.1输入级 581

7.9.2让输入变压器工作于优化状态 584

7.9.3第二级 585

7.9.4输出级 586

7.9.5根据灯丝供电来考虑管子的选用 586

7.9.6 RIAA均衡特性的实现 587

7.9.7栅流失真及RIAA网络的串联电阻 587

7.9.8由密勒电容引致的3 180μs/318μs网络均衡误差 588

7.9.9 75μs网络的摩改 588

7.9.10运用CAD软件解决RIAA网络的设计难题 589

7.9.11 3 180μs/318μ网络的调整要点 589

7.9.12 75μs/3.18μs网络的调整要点 590

7.9.13 75μs/3.18μs网络的实装考虑 592

7.9.14直接测量RIAA均衡特性的存在问题 593

7.9.15 产生的误差与元件的挑选 594

7.9.16因电子管参数误差引致的RIAA均衡误差 595

7.10平衡式胆石混合唱片均衡放大器 595

7.10.1采用无升压变压器方案 596

7.10.2半导体器件作为输入器件 596

7.10.3密勒电容 597

7.10.4 DC工作状况及增益情况 598

7.10.5 JFET的噪声 599

7.10.6 BJT的噪声 599

7.10.7在BJT与JFET之间作选择及其相关影响 600

7.10.8从实践角度考虑平衡电路方案的下一步设计目标 601

7.10.9电路框图 602

7.10.10单位增益电缆驱动器 602

7.10.11决定HT电压 603

7.10.12输入级BJT的密勒电容 604

7.10.13 BJT工作电压与线性 605

7.10.14输入电阻与偏置电流 606

7.10.15 输入级的噪声 607

7.10.16 RIAA均衡网络的计算 608

7.10.17源极跟随器 610

7.10.18恒流源 610

7.10.19 HT电源 612

7.10.20电路总增益及声道间的平衡 612

7.10.21总评 613

参考文献 613

推荐阅读 614

附录A 615

A.1电子管数据资料 615

A.1.1欧洲的电子管编号 615

A.1.2美国的商用电子管编号 617

A.1.3电子管引脚的排列顺序 618

A.1.4热电子发射计算公式 618

A.2标准元件值 619

A.3 ResCalc电阻组合计算软件 620

A.4电阻的颜色代码 620

A.4.1四色环电阻 621

A.4.2六色环电阻 621

A.5塑料电容代码 621

A.6电缆 622

A.6.1同轴电缆的电容 622

A.6.2美国线规（AWG） 623

A.7方波波形下斜与f-3dB频率的对应关系 623

A.8 78转唱片的放音 625

A.8.1正确的转速 625

A.8.2声槽的尺寸 625

A.8.3唱臂的构造 626

A.9均衡特性 626

A.9.1各个时期模拟唱片的均衡特性 626

A.9.2现代模拟密纹唱片的均衡特性 628

A.9.3 CD唱片的均衡特性 629

A.10元件购买之策 629

A.10.1全新元件 629

A.10.2二手元件等 630

参考文献 632

附录B（译者补充） 633

实用电路目录 633

QBASIC小程序目录 637