电子管OTL功放原理及电路

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电子管otl功放原理及电路

otl是英文output transformer less amplifier的简称，是一种无输出变压器的功率放大器。

一． otl电子管功放电路的特点

    普通电子管功率放大器的输出负载为动圈式扬声器，其阻抗非常低，仅为4～16ω。而一般功放电子管的内阻均比较高，在普通推挽功放中屏极至屏极的负载阻抗一般为5～10kω，故不能直接驱动低阻抗的扬声器，必须采用输出变压器来进行阻抗变换。由于输出变压器是一种电感元件，通过变压器的信号频率不同，其电感线圈所呈现的阻抗也不同。为了延伸低频响应，线圈的电感量应足够大，圈数也就越多，因此在每层之间的分布电容也相应增大，使高频扩展受到限制，此外还会造成非线性失真与相位失真。

    为了消除这些不良影响，各种不同形式的电子管otl无输出变压器功率放大器应运而生，许多适用于otl功放的新型功率电子管在国外也不断被设计制造出来。电子管otl功率放大器的音质清澄透明，保真度高，频率响应宽阔，高频段与低频段的频率延伸范围一般可达10hz～100khz，而且其相位失真、非线性失真、瞬态响应等技术性能均有明显提高。

二 电子管otl功放电路的形式

    图1(a)～图1(f)是otl无输出功放基本电路。图1(a)和图1(b)为otl功放两种供电结构的方式，即正负双电源式和单电源供电方式。在正负双电源式otl功放中，中心为地电位。这样可保证推挽电路的对称性，因此可以省略输出电容，使功放的频率响应特性更佳。单电源式otl电路为了使两只推挽管具有相同的工作电压，必须使中心点的工作电压等于电源电压的一半。同时，其输出电容c1的容量必须足够大，不影响输出阻抗与低频响应的要求。

    图1(c)和图1(d)为otl功放电子管栅极偏置的取法。由于上边管阴极不接地，因此上边管的推动信号由栅极与阴极之间加入，而下边管的推动信号可由栅极与地之间加入。至于其偏置方式，上边管可通过中心点对地分压后取出，而下边管的偏置电压必须另设专门的负压电源来供给。

    图1(e)和图1(f)为otl倒相电路的应用。图1(e)为采用屏阴分割式倒相电路对otl功放进行激励。只要倒相管的屏极负载电阻rl与阴极负载电阻rk的阻值相等，其输出的激励电压总能获得平衡。

    图1(f)为采用共阴极差分式倒相电路。由于共阴极电阻rk，的阻值较大，具有深度负反馈作用，故电路稳定可靠。同时，只要担任差分放大的上管与下管的屏极负载电阻取值相等，其两管的屏极总能输出一对相位相反、幅值相等的推动信号电压。

三、otl功放电路的选管

    对于电子管otl功放的输出级，不是所有功率电子管均能适用，必须选用符合如下条件的功率电子管才能取得良好的效果。

1．低内阻特性

    一般功率电子管的屏极内阻为10kω左右，不适用于otl功放。otl功放必须选用屏极内阻在200～800ω的功率电子管。这些低内阻功率电子管有6as7、6n5p、6c33c-b、6080、6336等。

2．低屏压、大电流特性

    一般功率电子管的屏极电压均为400v左右，高屏压电子管可达800～1000v，而otl功放必须选用屏极电压在150～250v之间的低屏压、大电流特性的功率电子管来担任。以上所列低内阻功率电子管均具有低屏压、大电流的工作特性。此外还有6c19、6kd6、421a、6146等功率电子管。这些电子管本身具有低屏压、大电流特性，但其屏极内阻稍高，应多管并联才能适用于otl功放。

3．采用新型otl功放专用功率电子管

    这类电子管不仅内阻较低，而且具有低屏压、大电流特性，如6hb5、6lf6、17kv6、26lw6、30kd6、40kg6等。为了降低电子管灯丝的功耗，许多用于otl功放的功率电子管的灯丝电压提高到20～40v，以便于串联使用。

四 几种otl功放典型电路

1．新型三极功率管otl功放

    图2是6c33 c-b双三极管otl功放电路图。本电路采用国外新型低内阻、大功率双三极管6c33c-b作otl功放，每个声道用一对6c33c-b作功率放大，在输出8ω负载时，每声道的输出功率可达40w。

    本otl功放输入级采用高放大系数双三极电子管12ax7组成前级差分兼倒相电路。该电路具有输入阻抗高、动态范围大的特点。为了拓宽频响、减小相位失真，输入级与推动级之间采用直接耦合的方式。为提高前级增益，在差分输入管12ax7的阴极加上-22 v 电压，并串接了一只1.1ma的恒流二极管，使前级工作更加稳定可靠。

    推动放大级由中放大系数双三极电子管12bh7担任，该管特性与l2au7、12jd8、5687等双三极管特性相近。为了增大屏极电流，提高推动级输出能力，特将两只三极管并联使用，每管屏极电压高达265v，组成共阴极推动放大电路。为提高推动级各项电性能、减小失真、拓宽频响，在两管的阴极加有较深的电流负反馈。

    otl功放输出级每个声道采用一对新型双三极功率电子管6c33c-b。前级一对幅值相等、相位相反的推动信号经过两只0.47 f电容耦合至功放管。

    本otl功放级采用正负双电源形式，其功放级工作电压为±182v。功放管6c33c-b的栅极与阴极间的最高负压值为-60v，上边管的栅负压由单独的负压电源供给，下边管的栅负压则由另一组负电压供给。

    为提高otl功放的各项电性能，在otl中点输出端与输入端之间通过1.8kω电阻加了适当的电压负反馈，使整机电性能稳定可靠。本机的频率响应为10hz～200khz(±0.1db)。

    在otl功放电源供给方面，功放级的正负高压由电源变压器中135v/1.3a绕组经二极管正反相整流滤波后取得±182v高压。输入级与推动级的屏极高压由电源变压器300v/0.1a绕组经二极管桥式整流滤波后输出+395v高压，并经去耦电阻降压后得到+265v和+140v电压，分别供给12ax7和12bh7。栅负压电源分为两组，由电源变压器中的两个独立绕组60v/50ma经整流滤波后分别供给otl功放管的栅极作为栅负偏压，并通过两只20kω可变电位器进行调节。灯丝电源分为3组，前级各声道为2组。功放管6c33c-b灯丝有两种用法，当串联使用时为12.6v/3.3a，并联使用时为6.3v/6.6a，本机采用的是串联方式。

2．普通三极管otl功放

    图3是6kd6五极管otl功放电路图。它是将普通束射四极管或五极功率电子管改为三极管接法的otl功放，利用了电子管帘栅极在相同栅压下可以输出较大电流的特点。原来由于相对的屏极内阻较大，限制了工作电流，但改成三极管接法以后，帘栅极的电压与屏极电压处于同等电位，屏极内阻大幅度下降，加强了屏极承受较大电流的能力，因此能在低阻抗负载下输出较大功率。

    对于普通功率电子管改成三极管接法的otl功放来说，并不是所有功率管均能采用，必须选用屏极电压范围较大的束射四极管或五极功率电子管，如6kd6、6l6、6p3p、6146等。同时，功放级还必须采用多只功率管并联的方式，在8ω低阻抗负载时，每声道采用6只功率管并联才能符合低阻抗负载的要求，并且输出功率仅为30w 左右。

    本otl功放的输入级由高放大系数电子管6j2担任，可将输入的音频信号进行较大幅度提升，单级电压增益可达30db以上。经放大后的信号电压采用直接耦合的方式传输至倒相级。倒相级由高屏压双三极管6sn7担任，屏极电压取值为340v。由该管组成屏阴分割式倒相电路，屏极与阴极的负载电阻均取值为33kω。这样，在输出端即可取得一对幅值相等、相位相反的推动信号电压。

    otl功放级采用sepp并联推挽电路，可选用6kd6、6l6、6p3p等屏压范围大的功放管，并将其改为三极管接法。采用6只功放管并联的输出方式，使输出阻抗达到8～16ω。

    功放级电源为正负双电源形式，取值为±230v。功放管栅极负压应根据不同功率管特性决定，上边管与下边管通过各自的分压网络并通过调控电位器后获得。

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