电子管工作点选取及内阻、负载线计算
2017-10-07 22:13阅读：
第一步: 在5687 的屏極特性曲線圖上標示最大屏耗。
由 datasheet, 我們知道 5687最大屏耗是 4.2W. 所以, 利用功\率等於電壓乘以電流, P = I x V
(取兩位有效數字, 四捨五入.) 可以知道:
•屏壓 100V 時, 最大屏流是 4.2/100 = 42 mA
•屏壓 120V 時, 最大屏流是 4.2/120 = 35 mA
•屏壓 140V 時, 最大屏流是 4.2/140 = 30 mA
•屏壓 160V 時, 最大屏流是 4.2/160 = 26 mA
•屏壓 180V 時, 最大屏流是 4.2/180 = 23 mA
•屏壓 200V 時, 最大屏流是 4.2/200 = 21 mA
•屏壓 220V 時, 最大屏流是 4.2/220 = 19 mA
•屏壓 240V 時, 最大屏流是 4.2/240 = 18 mA
•屏壓 260V 時, 最大屏流是 4.2/260 = 16 mA
•屏壓 280V 時, 最大屏流是 4.2/280 = 15mA
•屏壓 300V 時, 最大屏流是 4.2/300 = 14 mA
•屏壓 320V 時, 最大屏流是 4.2/320 = 13 mA
在屏極特性曲線圖上標示:
接下來把這些點用平滑曲線連接:
工作點不能取在這條曲線之上。
第二步: 偏壓線的計算.
假設陰極電阻為 Rk = 390 歐姆, 流經真空管的屏流是 Ip. (流經 Rk 的電流也會是 Ip.) 利用歐姆定律 V = I
x R, 可以算出:
•陰極電壓為 0 V (柵極電壓 0 V) 時, 流經 Rk 的電流 = 0/390 = 0 mA
•陰極電壓為 2 V (柵極電壓 –2 V) 時, 流經 Rk 的電流 = 2/390 = 5.1 mA
•陰極電壓為 4 V (柵極電壓 –4 V) 時, 流經 Rk 的電流 = 4/390 = 10 mA
•陰極電壓為 6 V (柵極電壓 –6 V) 時, 流經 Rk 的電流 = 6/390 = 15 mA
•陰極電壓為 8 V (柵極電壓 –8 V) 時, 流經 Rk 的電流 = 8/390 = 21 mA
•陰極電壓為 10 V (柵極電壓 –10 V) 時, 流經 Rk 的電流 = 10/390 = 26 mA
•陰極電壓為 12 V (柵極電壓 –12 V) 時, 流經 Rk 的電流 = 12/390 = 31 mA
把這些點在屏極特性曲線圖上用綠色點標示:
把這些點用曲線連起來 (一般來說, 這並不是一條直線), 得到所謂的偏壓線:
真空管使用陰極自供偏壓時, Ip 一定在這條線上。
第三步: 工作點的估計
工作點選取時的原則:
1.工作點的 Ip 要在綠線上, 紅線下方。
2.功\率級高壓是 215V, 考慮 OPT 初級的 DC 電阻, 工作點的屏壓應略小於 215V. (阿昌老師的提示)
3.輸出功\率要高, 所以工作點要越接近紅線越好, (這不是最好的, 真空管處於臨界點工作. 但是 5687 這種小功\率的管子,
為了輸出功\率這是沒有辦法的事.)
4.要方便紙上談兵。
您會取那一點呢? 我會選: 偏壓線與柵極電壓 –8V 曲線的交點, (195V, 21 mA), 此時的屏耗是 195V x 21
mA = 4.1W. (如果不畫偏壓線, 我會挑 200V, 20 mA 這點.) 這時的屏極對地電位是: 195 + 8 = 203
V。
第四步: OPT 初級阻抗的選取。
要選定 OPT 初級阻抗, 需要計算 5687 在工作點的屏內阻 rp。
計算屏內阻的方法是: 畫條經過 (195, 21), Ec = -8 V 曲線的切線。
這條直線經過: (148V, 0 mA), (260V, 50 mA) 兩點, 所以屏內阻：
rp=(260-148)/(50-0)=2.24K
前人的經驗告訴我們功\率管屏極負載阻抗是功\率管屏內阻的兩倍時是功\率管最佳屏極負載阻抗. 請參考Radio Designer
Handbook, 第 13 章的討論. 所以 OPT 初級阻抗是:
Rp=2*rp=4.5K
這個方法只適用於功\率級 OPT 初級阻抗的選定. 驅動級不適用!
DZ 的 OPT 初級阻抗是 5K 歐姆, 對輸出功\率沒有多大的影響. (這是在次級阻抗等於 8 歐姆的情況)
第四步: 負載線
我們決定了OPT 初級阻抗是 5K 歐姆, 負載線的斜率是: -1/(5K). 先在屏極特性曲線圖左下角畫一條斜率是 –1/(5K)
的直線:
驗算一下斜率: 20 mA/100V = 1/(5K)。
把左下角這條線平行移動到工作點, 得到負載線:
572670430
电子管负载阻抗，常被人们视为不可动摇之值，其实不然。从戴维南原理讲，一个电压源，最大输出功率是外阻抗等于电源内阻。电子管内阻，300B是700欧，2A3是800欧,6PI,6L6(6P3P),FU-7是20-30K,照此取值，三极管几百欧，输出牛频率特性很差，4，5极管输出牛体积大，漏感大，直流电阻大，成本高，频率特性很差。为了输出功率，成本，效率，频响，综合考虑，三极管负载阻抗大于内阻，4，5极管小于内阻，一般1-10K左右。它根据电子管特性曲线，电压变动范围和电流变动范围计算出的。叫最佳负载阻抗。实际使用中，在一个区间内影响不大，根据实际需要进行调整和选择。当电压和标准值不一样时，可以重新进行计算，取值。理论讲，变压器直流负载线是一条和屏极电流坐标轴平行的直线，交流负载线是一条斜线，直流负载线和交流负载线交点就是工作点。此时直流电压除以直流电流可以作为负载阻抗。其值的一半或2倍，性能有差异，但差距不大。
