一基于WCF线路的电子管耳放的设计制作.pdf

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，即阴极跟随线路（Cathode Follower）、 SRPP 线路（Shunt Regulated Push-Pull）、SEPP 线路（Single Ended Push-Pull）、WCF 线路（White Cathode Follower）。近些年来虽然也有类 似 Grounded Grid AMP（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 EARMAX PRO 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 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。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 R 并以此为斜率在右特性曲线上绘制屏极负 + p 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