12AU7+6V6GT 耳放的设计

news/2024/11/6 9:31:31/

首先是设计图

设计目标:整体放大约20倍。

输入电平:2V(+- 2.88V),目前主流DAC的输出电平

采用两级放大

第一级,电压放大:12AU7,放大约4倍。

第二级,功率放大:6V6GT(三极管模式,A+G2),放大约5倍。

12AU7工作点选取:

12AU7的静态工作点:

Ua1:128.2V

Ia1:3.1mA

Ug1:-4.97V

Ra1:36.0KΩ

Ri1: 11.1KΩ

Rk1(Rb1):1.6KΩ

μ1:17.38

Av1的放大倍数:4

第一级未加负反馈时的本来增益:

A1 = ΔVa / ΔVg

从图中可知:

ΔVg = (-2.09 - -7.85)= 5.76V

ΔVa = 162.476 - 86.934 = 75.542V

12AU7的放大倍数为:

A1 = 75.542/5.76 = 13.115

而我们需要负反馈来抵消过多的增益,根据负反馈最终增益公式:

A1‘ = A1 / (1+β*A1)

其中β是负反馈系数,因为负反馈是通过Uk-t(Rb1和Rk1上的电压)来实现的串联电流反馈,因此,负反馈的量就是Rk-t上的电压。

β1 = Uk-t / Ua1,即反馈量/输出总量

β1 = Ia1 * Rk-t/ Ia1 * Ra1 = Rk-t / Ra1

带入上式

可求得Rk-t =( A1 / A1‘ – 1 ) / A1 * Ra1 = 6.255KΩ

β1 = 0.17375

β1*μ1 = 0.17375 * 17.38 = 3.02

因为偏压电阻Rb1 = 1.6KΩ,

因此,垫高的阴极电阻

Rk1 = 6.255K – 1.6K = 4.655KΩ(可用4.7K)

阴极电压为:

Vk1 = Rk-t * Ia = 6255 * 0.0031A = 19.4V

阳极电压则为:

Va1 = Va1 + Vk1 = 128.2 + 19.4 = 147.6V

而一级输入电压则为:

VB1 = 240+19.4 = 259.4V

加入负反馈后的内阻Ri‘

Ri1’ = Ri1 + Rk-T * (1 + μ1) = 11.1K + 6.255K * (1 + 17.38) = 126.067K

Zin1 输入阻抗(220K Rg):

Zin1 = Rg1 * (1 + A1/Av1) = Rg1 * 4.279 = 941.38K

Zout1 输出阻抗:

为Ra与Ri1‘的并联电路

Zout1 = 36K * 126.067K / ( 36K + 126.067K ) = 28.003K

Cin1 容量,F选1HZ

Cin1 = 1/(2Π * Zin * F) = 1/(6.28*941.38K*1)= 1.71E-7 = 0.000,000,171 = 0.169μ

可选0.22μ电容,F在0.76887HZ

第二级:

6V6GT 工作点选取:

6V6GT的静态工作点:

Ua2:220.5V

Ia2:31.54mA

Ug2:-13.55V

μ2:9.12

Ri2: 2.3KΩ

而静态工作点的电阻值则已经计算出来:

Ra2:5KΩ

Rk2:429.5Ω(选430Ω)

第二级通过反馈电阻将负反馈返回到第二级耦合电容处,考虑反馈电阻为:470K

通过对负反馈的分析,可得等效电路:

该反馈为并联电压反馈。

现在求Rg2上的反馈电压,并求反馈量β2,将负载处将负载去掉,并在此处输入电压E(输出电压),先设输出电压为1。

// 问题:计算反馈时,是否需要计算前一级的阻抗?需要

由于是并联,Ri2对反馈无影响,而Rg2与Zout1并联的值为:

470K*28K/(470K+28K) = 26.426K

负反馈支路的分配电压是:

β2 = 26.426K/(470K + 26.426K) = 0.0532。

第二极无反馈时增益:

ΔVa = 288.072 - 130.319 = 157.753

ΔVg = 12.21*2 = 24.42

A2 = 157.753/ 24.42 = 6.46倍

β2*A2 = 0.343672

有负反馈时的增益:

Av2 = A2/ (1+A2*β2) = 6.46/ (1 + 6.46 * 0.0532) = 6.46/(1+0.344)= 4.8

加入负反馈后的增益为:4.8

为并联电压负反馈(减小输入、输出阻抗)

加入反馈后的内阻:

Ri2‘ = Ri2 / (1 + μ2 * β2) = 2.3K/(1+9.12*0.0532) = 1.549K

Zin2为:

Rfb‘ = Rfb * 1 / 1.343672 = 349.79K

Zin2 = Rfb’ // Rg2 = 349.79K//470K = 200.54K

Zout2 为:

Zout2 = Ri2‘ = 1.549K

现在需要计算的是RC耦合的组合值。

因为第一级的输出阻抗是28k,第二级的输入阻抗是200.54K,这样的话,Rg可以分配到:

Zin2/ (Zin2 + Zout1) = 200.54K/(200.54K+ 28K)= 0.877的电压。

第二级可以获得2.88*4*0.877 = 10.11V的电压净输入。

同时将f0定在5hz,则计算

Cin2 = 1/(6.28*470000*5)= 0.000,000,06775

得到Cin2的值是0.06775μ,取0.068μf。

这一级最大的放大电压为:

Uo = 10.11*Av2 = 10.11 * 4.8 = 48.528V

输出变压器上的初级电压为:

5K/(1.549K+5k)* 48.528 = 37.05V

输出交变电流的Ipp最大宽幅是30mA,则 Irms为 10.608mA

输出的交变电压Vpp为37.05V,则Vrms为13.1V

输出的功率为:10.6mA*13.1V = 0.1388W

若阻抗一致,最终大概能得到69mW的功率。

推动一般的低阻抗耳机应该足够。

如果想得到更大的功率,可以使用下面这个电路。大概能得到250mW的功率。此时有约0.3%的总失真。


也可以换成7K牛,7K牛的效果会更好一些。另外,退耦电容加大了容量,以获得更好的频响。电源需要滤波之后波纹小于1mv的稳压电路。

注意:如果是使用并联稳压电源,6V6的退耦电容就必须去掉。否则会严重影响并联稳压的效果。


http://www.ppmy.cn/news/309172.html

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