一種無輸出變壓器的功率放大器應用介紹

一． OTL電子管功放電路的特點    普通電子管功率放大器的輸出負載為動圈式揚聲器，其阻抗非常低，僅為4～16Ω。而一般功放電子管的內阻均比較高，在普通推挽功放中屏極至屏極的負載阻抗一般為5～10kΩ，故不能直接驅動低阻抗的揚聲器，必須採用輸出變壓器來進行阻抗變換。由於輸出變壓器是一種電感元件，通過變壓器的信號頻率不同，其電感線圈所呈現的阻抗也不同。為了延伸低頻響應，線圈的電感量應足夠大，圈數也就越多，因此在每層之間的分布電容也相應增大，使高頻擴展受到限制，此外還會造成非線性失真與相位失真。    為了消除這些不良影響，各種不同形式的電子管OTL無輸出變壓器功率放大器應運而生，許多適用於OTL功放的新型功率電子管在國外也不斷被設計製造出來。電子管OTL功率放大器的音質清澄透明，保真度高，頻率響應寬闊，高頻段與低頻段的頻率延伸範圍一般可達10HZ～100kHz，而且其相位失真、非線性失真、瞬態響應等技術性能均有明顯提高。

二 電子管OTL功放電路的形式    圖1(a)～圖1(f)是OTL無輸出功放基本電路。圖1(a)和圖1(b)為OTL功放兩種供電結構的方式，即正負雙電源式和單電源供電方式。在正負雙電源式OTL功放中，中心為地電位。這樣可保證推挽電路的對稱性，因此可以省略輸出電容，使功放的頻率響應特性更佳。單電源式OTL電路為了使兩隻推挽管具有相同的工作電壓，必須使中心點的工作電壓等於電源電壓的一半。同時，其輸出電容C1的容量必須足夠大，不影響輸出阻抗與低頻響應的要求。

圖1(c)和圖1(d)為OTL功放電子管柵極偏置的取法。由於上邊管陰極不接地，因此上邊管的推動信號由柵極與陰極之間加入，而下邊管的推動信號可由柵極與地之間加入。至於其偏置方式，上邊管可通過中心點對地分壓後取出，而下邊管的偏置電壓必須另設專門的負壓電源來供給。    圖1(e)和圖1(f)為OTL倒相電路的應用。圖1(e)為採用屏陰分割式倒相電路對OTL功放進行激勵。只要倒相管的屏極負載電阻RL與陰極負載電阻RK的阻值相等，其輸出的激勵電壓總能獲得平衡。    圖1(f)為採用共陰極差分式倒相電路。由於共陰極電阻RK，的阻值較大，具有深度負反饋作用，故電路穩定可靠。同時，只要擔任差分放大的上管與下管的屏極負載電阻取值相等，其兩管的屏極總能輸出一對相位相反、幅值相等的推動信號電壓。

三、OTL功放電路的選管    對於電子管OTL功放的輸出級，不是所有功率電子管均能適用，必須選用符合如下條件的功率電子管才能取得良好的效果。1．低內阻特性    一般功率電子管的屏極內阻為10kΩ左右，不適用於OTL功放。OTL功放必須選用屏極內阻在200～800Ω的功率電子管。這些低內阻功率電子管有6AS7、6N5P、6C33C-B、6080、6336等。2．低屏壓、大電流特性    一般功率電子管的屏極電壓均為400V左右，高屏壓電子管可達800～1000V，而OTL功放必須選用屏極電壓在150～250V之間的低屏壓、大電流特性的功率電子管來擔任。以上所列低內阻功率電子管均具有低屏壓、大電流的工作特性。此外還有6C19、6KD6、421A、6146等功率電子管。這些電子管本身具有低屏壓、大電流特性，但其屏極內阻稍高，應多管並聯才能適用於OTL功放。3．採用新型OTL功放專用功率電子管    這類電子管不僅內阻較低，而且具有低屏壓、大電流特性，如6HB5、6LF6、17KV6、26LW6、30KD6、40KG6等。為了降低電子管燈絲的功耗，許多用於OTL功放的功率電子管的燈絲電壓提高到20～40V，以便於串聯使用。

四 幾種OTL功放典型電路1．新型三極功率管OTL功放    圖2是6C33 C-B雙三極體OTL功放電路圖。本電路採用國外新型低內阻、大功率雙三極體6C33C-B作OTL功放，每個聲道用一對6C33C-B作功率放大，在輸出8Ω負載時，每聲道的輸出功率可達40W。

 本OTL功放輸入級採用高放大係數雙三極電子管12AX7組成前級差分兼倒相電路。該電路具有輸入阻抗高、動態範圍大的特點。為了拓寬頻響、減小相位失真，輸入級與推動級之間採用直接耦合的方式。為提高前級增益，在差分輸入管12AX7的陰極加上-22 V 電壓，並串接了一隻1.1mA的恆流二極體，使前級工作更加穩定可靠。    推動放大級由中放大係數雙三極電子管12BH7擔任，該管特性與l2AU7、12JD8、5687等雙三極體特性相近。為了增大屏極電流，提高推動級輸出能力，特將兩隻三極體並聯使用，每管屏極電壓高達265V，組成共陰極推動放大電路。為提高推動級各項電性能、減小失真、拓寬頻響，在兩管的陰極加有較深的電流負反饋。    OTL功放輸出級每個聲道採用一對新型雙三極功率電子管6C33C-B。前級一對幅值相等、相位相反的推動信號經過兩隻0.47 F電容耦合至功放管。    本OTL功放級採用正負雙電源形式，其功放級工作電壓為±182V。功放管6C33C-B的柵極與陰極間的最高負壓值為-60V，上邊管的柵負壓由單獨的負壓電源供給，下邊管的柵負壓則由另一組負電壓供給。    為提高OTL功放的各項電性能，在OTL中點輸出端與輸入端之間通過1.8kΩ電阻加了適當的電壓負反饋，使整機電性能穩定可靠。本機的頻率響應為10Hz～200kHz(±0.1dB)。    在OTL功放電源供給方面，功放級的正負高壓由電源變壓器中135V/1.3A繞組經二極體正反相整流濾波後取得±182V高壓。輸入級與推動級的屏極高壓由電源變壓器300V/0.1A繞組經二極體橋式整流濾波後輸出+395V高壓，並經去耦電阻降壓後得到+265V和+140V電壓，分別供給12AX7和12BH7。柵負壓電源分為兩組，由電源變壓器中的兩個獨立繞組60V/50mA經整流濾波後分別供給OTL功放管的柵極作為柵負偏壓，並通過兩隻20kΩ可變電位器進行調節。燈絲電源分為3組，前級各聲道為2組。功放管6C33C-B燈絲有兩種用法，當串聯使用時為12.6V/3.3A，並聯使用時為6.3V/6.6A，本機採用的是串聯方式。

2．普通三極體OTL功放    圖3是6KD6五極管OTL功放電路圖。它是將普通束射四極管或五極功率電子管改為三極體接法的OTL功放，利用了電子管簾柵極在相同柵壓下可以輸出較大電流的特點。原來由於相對的屏極內阻較大，限制了工作電流，但改成三極體接法以後，簾柵極的電壓與屏極電壓處於同等電位，屏極內阻大幅度下降，加強了屏極承受較大電流的能力，因此能在低阻抗負載下輸出較大功率。

對於普通功率電子管改成三極體接法的OTL功放來說，並不是所有功率管均能採用，必須選用屏極電壓範圍較大的束射四極管或五極功率電子管，如6KD6、6L6、6P3P、6146等。同時，功放級還必須採用多隻功率管並聯的方式，在8Ω低阻抗負載時，每聲道採用6只功率管並聯才能符合低阻抗負載的要求，並且輸出功率僅為30W 左右。

    本OTL功放的輸入級由高放大係數電子管6J2擔任，可將輸入的音頻信號進行較大幅度提升，單級電壓增益可達30dB以上。經放大後的信號電壓採用直接耦合的方式傳輸至倒相級。倒相級由高屏壓雙三極體6SN7擔任，屏極電壓取值為340V。由該管組成屏陰分割式倒相電路，屏極與陰極的負載電阻均取值為33kΩ。這樣，在輸出端即可取得一對幅值相等、相位相反的推動信號電壓。

    OTL功放級採用SEPP並聯推挽電路，可選用6KD6、6L6、6P3P等屏壓範圍大的功放管，並將其改為三極體接法。採用6只功放管並聯的輸出方式，使輸出阻抗達到8～16Ω。

    功放級電源為正負雙電源形式，取值為±230V。功放管柵極負壓應根據不同功率管特性決定，上邊管與下邊管通過各自的分壓網絡並通過調控電位器後獲得。