电子管直流输出(OCL耳机放大器的设计与制作
电子管作为一种“古老”的现代电子元器件,近年来日益散发出迷人的魅力,尤其在耳机发烧领域,大有“异军突起”的趋势。
% s0 ]0 t" i4 r
电子管耳机放大器从输出形式上来看,一般可以分为变压器输出、无变压器输出(OTL两大类。
由于OTL不使用昂贵的输出变压器,且阻抗匹配较为灵活,更是得到了DIYER和厂家的青睐,市面上相当多的胆耳放都采用了OTL输出方式。
% i4 W5 Y( S" p6 _ ~
关于OTL胆耳放的线路构架,请参加我在《实用影音技术》2007年1~3期的连载。
(如有需要,请向杂志社索购。
在OTL胆耳放中,又分为两种,一种为电容输出,也就是普通常见的OTL方式,还有一种无电容输出,又称为OCL。
$ J! J( l( A/ P! h$ z& |2 H
# g% b( b% @, \
电容输出的优点显而易见:
1、电源供电简单,一般只需要高压一组、灯丝一组就可以了;
2、输出电容隔绝了高压,因此,一般不必使用输出保护装置,就可以放心地使用耳机。
r/ y. N1 H7 ^& c. {, E/ t
当然,电容输出的缺点也很明显:
1、由于耳机的阻抗一般在30~300之间,一般都需要100~500UF的电容,这就不可避免地使用电解电容,而优良的电解电容往往价格很高; Y: |7 B# `. y7 u
2、当OTL胆耳放匹配不同阻值耳机的时候,由于低频截至的限制,不同阻抗的耳机对输出电容的容量要求是不一样的,比如30欧姆的耳机,为了能达到10赫兹的
低频截至,就必须使用470UF以上的电解,而300欧姆的耳机,则需要50~60UF电容就差不多了;这样,阻抗匹配依然存在问题;而且,由于大容量电解电容的存在,在很大程度上了压缩了声场,出现了较为严重的“头部效应”$ K5 Q5 E' G3 ^ e! j
b9 i- a2 U% {, M4 E9 Y
于是,OCL就应运而生了。
电子管直流输出(无电容输出,OCL耳机放大器的兴起,是发烧友对音质不懈追求的直接结果。
# l# q9 ?, \7 @& y
这种无输出电容、直流输出的耳机放大器,在晶体管和集成电路放大器中非常普遍,但在电子管耳机放大器中,却不多见——虽然电子管OTL功率放大器早在几十年前就已经出现了,但是,OCL耳机放大器的确不多见,不过,近年来,随着耳机发烧日盛,国内外已经有不少烧友开始设计制作胆OCL耳机放大器了。
. O. x0 l2 s$ x& e; @
胆OCL放大器的理论基础是SEPP,1957年,PETERSON获得美国专利,1956年和1964年,FUTTERMAN获得两项美国专利,这些专利和有关试验,奠定了胆OCL放大器的理论基础,1997年ROZENBLIT获得了一项新的专利,至此,SEPP的问题得到了彻底而圆满地解决。
OCL的好处显而易见:, @ B3 U' X. B7 p% N6 Z- e0 [
1、没有了电容、没有了输出变压器,几乎不存在相移的问题,
声音更通透、更真实
2、更容易匹配各种阻抗的耳机,甚至可以直接驱动小功率全
频喇叭 R3 T _+ f7 C& U2 s
缺点也很明显:" d4 q8 D' K3 }- A/ O
1、供电更复杂,尤其是对于电压驱动的电子管来说,更是如此;& `5 p, u" N. B
2、需要输出保护装置,以防不测$ w7 C+ x; ]9 y2 m
幸好,今天,人们已经拥有太多的电子元器件以应付上述缺点,通过科学、合理和优化的设计,可以大大提高胆OCL耳放放大器的安全性、可靠性、耐用性!设计和制作胆OCL, 很多朋友第一个疑问就是电子管的高压是否安全,这包括对耳机,更重要的是对人体本身。
! ~$ z0 C0 I* d! L5 L: P/ w
是的,电子管作为电压驱动元件,其应用电压一般都很高,
远高于晶体管和集成电路的供电电压,可以想象一下,晶体
管和集成电路+/-32V的电压,可能不会有人感觉不适,但是, 如果发生故障,胆OCL的+/-70V,+/-100V,甚至+/-180V,
就可能会对人体产生较大负面影响。
: d1 }. w8 v2 j4 J
U3 w& G P; V. @2 }( k
然而,尽管有这么高的电压,电子管OCL耳放依然是非常安全的。
为什么呢?这是因为:. y* W( r+ F% v: f3 _5 k3 x6 _+ w
1、正负高压往往采用稳压模块进行供电(当然,也存在不少自给偏压的胆OCL,不使用稳压供电,不过,那个阴极电阻的确可以在发生问题的第一时刻发挥相当的作用!,而这些稳压模块,往往带有短路保护功能!
2、通过对放大输出部分的优化和优良的设计,可以有效地避免短路、中点电位大幅度波动的出现,并能够有效地降低上述状况出现后对耳机和人体的不良影响和冲击!
3、较为完善的输出监测和保护装置,可以避免严重后果的出现!
4、电子管本身特性而言,击穿不像晶体管、集成电路那样发生在一瞬间且往往导致器件彻底失效,电子管即使发生短路、击穿,往往都有一个过程,这个宝贵的时间里面,人们完全可以做出适当的反应(比如切断电源、拔掉耳机等,以避免更严重后果的出现!: c. w% B7 ^/ c1 x* D# z
5 E g# A! J# ?
综合这几点而言,电子管的高压是有点让人担心,不过,正是由于这种潜在威胁的存在,设计者和制作者才会更加小心、更加精细、更加认真地设计和制作,把所有最坏的严重后果考虑进来,然后,形成应对和预防的机制,这也许就是“物极必反”的道理吧,事实上,经过合理和科学的设计,胆OCL
耳放甚至比OTL、输出变压器的耳放更坚固、更安全、更耐用!
我正在设计和制作的胆OCL是在吸收了前人经验基础上而开展的,电源部分就经过了多次修改,最终采用mosfet+lm317的组合
稳压。
目前已经完成和正在进行的包括' ?: D1 s/ {! E
5687WCF OCL
EL86/EL84WCF OCL W; p ~ Y- o9 N$ v! a' ?
EL86/EL84 P-P OCL
计划中还可能包括6C19,6AS7,6922等。
放大部分采用了特殊的自给偏压形式
2 B5 X9 ?. x0 F7 j. z
输出保护采用经典线路,效果良好7 n7 g9 O1 a1 I, ?* A/ p6 @5 G - a" \* b. }7 z
前级采用差分放大兼作倒相,之所以用差分:
1、结构简单,使用方便
2、共模抑制比高; t7 F; _% Z/ e! `6 w H4 l* K; J
3、耳机并不要求过高的放大倍数
9 B& p; X- [1 T |
当然,放大和倒相的方式很多,不一而论。