直热式电子管多级放大器电路的制作方法

本发明属于电子管信号放大技术技术领域，涉及一种直热式电子管多级放大器电路。

背景技术：

按发射方式电子管可分两类：直热式和旁热式。直热式电子管靠热丝F来发生电子，形成工作电流，而旁热式电子管靠阴极K来发射电子，热丝F只是阴极的加热热源。当然两者的热丝材料是不同的。

直热式电子管放大信号的音质优良，音色和听感都远胜旁热式电子管，但由于直热电子管的结构特性，放大和电源电路都比较复杂，安装和调试困难得多，故传统认为全部由直热电子管组成的多级放大器（高增益放大器）是难以实现的。

比如说目前国内外的商品胆机（电子管音响，）如果有一级放大能用到直热电子管,已经被认为是品质优良，可以跻身于高级胆机的行列了，例如直热管300B、845或211制作的功率放大机。

由于阴极发射方式的不同，直热管的音色纯洁、活泼，而旁热管的音色略显灰暗呆滞。若把直热管的音质指数定为1，那么旁热电子管的音质指数充其量可以是0.9，按四级放大电路来估算放大器的品质：如果全直热管放大器的音质指数为1，全部用旁热管的放大器的音质指数为为0.9，那么用了一个直热管的放大器音质指数达到（0.9+0.9+0.9+1）/4 = 0.92。最好品质的音响设备音质指数应该等于1，当然只能是全直热电子管放大器才能做到。

目前难以实现全直热电子管多级放大电路的关键在于：

一．传统的直热电子管的阴极（热丝）电源供给电路结构复杂，制作难度大。

工程上把电子管热丝的供电电源称为A电。图1是直热式功率输出电子管的A电，属于低电压的直流电路，由电源变压器灯丝绕组提供的交流电源经整流滤波获得。此回路还混合了保证电子管正确工作条件的自生偏压电路，电路原理限于篇幅这里不作分析。每一个电子管都有一组A电，内含电源变压器一个独立的低压绕组供电，一套整流滤波电路，一套自生偏压电路，而且每个电子管的是各自的一套A电源，不能共用。

图2是直热式小功率电压放大管的A电源，由于前级对电源噪声的要求严格，一般用稳压电路以获得低纹波的稳定直流电压。偏压电路采用固定偏压方式。同样在这里每个电子管都要各自独立的A电，不能共用。如果是两级直热电子管的双声道放大器，其A电回路就要4套，而3级放大器的A电回路就要6套。若是标注了元件参数，这多套A电的原理图就会更显复杂。这样的电路繁杂，还容易交叉干扰，在实用的音响设备中是难以自善的。

在图2的传统A电中，电子管的阴极（热丝）信号电流要流向整流回路、稳压回路及变压器二次端，这与交流回路和晶体管PN结回路同源了，本来应该高纯净的信号电流受到了电源电流的污染，使放大信号的听感变劣化；

另外还要指出，传统直热管的阴极要通过稳压电路AVR来获得稳定的电压供给，稳压电路都要用IC芯片或晶体管电路组成的，使直热电子管的工作电流就被PN结调制，混杂了“硅石”的音色，使放大器重放的音质劣化，直热电子管音质的“血统不纯”了。

比较一下旁热式电子管热丝A电（图4），比图2的直热式电子管的电路简单得多，旁热电子管数量的增加不会使电路更复杂，容易实现多级放大电路，这也反证了直热电子管放大器的制作难度。

二．直热电子管的微音效应严重。

由于内部电极的结构特征，造成了直热电子管的微音效应非常敏感，会产生强烈的啸叫声，难以成功设计制造多级放大电路。

直热管的阴极即热丝，热丝悬吊在管内部中心，工作时温度约400℃，刚性很差，红热的热丝容易受到外力影响而颤动，热丝与栅极、阳极会形成一个固有共振频率。外界环境的声音和大地的杂散能量通过机壳管座与管体传动到电子管内。这些外杂散能量虽然微弱，但频谱是广泛的，必然有某一频率与热丝系统的固有频率发生谐振。此谐振频率经过管子自身放大，最终使输出信号产生啸叫声，就是所谓的微音效应，实测其基波频率约在2.6—3kHz左右，频谱复杂，有着丰富的高次谐波。

对比之下，旁热式电子管的热丝不参与信号放大，而阴极的结构比较坚固，刚度大，所以微音效应弱得多，甚至可以忽略不计，容易设计制造成多级高增益放大器。

不同功率的直热电子管微音效应程度是不同的，作电压放大的小功率直热管的热丝刚度小，微音效应感染灵敏。对于传统的全直热电子管放大器，一级讯号电压放大就会产生微音效应，两级电压放大就非常严重，三级电压放大就难以实现了。

三．直热式电子管解析力和灵敏度都高，极容易受环境磁场和电场的影响，感染交流哼声和高次谐波噪音，这比旁热电子管严重得多。要去除这类干扰，就要采取严密的屏蔽方式，精心的工艺布线，这将大大提高了放大器的技术难度和和产品成本。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种直热式电子管多级放大器电路，提供了制作全直热式电子管多级放大电路的电路设计和组合方法，突破了高品质全直热电子管放大器制作的传统技术难题，能够广泛应用在的音频设备和其它线性放大领域中，也是优质音响设备不可或缺的基础电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种直热式电子管多级放大器电路，包括用于解决相互关联的音质和电路复杂难度的阴极热丝稳压-线性的A电电路，以及解决与微音效应和噪音问题的隔振管座组件A、隔振屏蔽管罩组件B、阻尼油屏蔽电子管组件C。

优选地，所述热丝稳压-线性的A电电路由稳压电路和线性电流分配电路组成，能保证了热丝电压电流的稳定，使电子管的处于纯洁的工作电源下运行，避免了工作电流受到“硅石”的污染而造成音质下降，此A电电路在音质音色和制作容易度方面显著优于传统的电路。

优选地，热丝稳压-线性的A电电路包括由电源变压器的一个绕组电压Uac供给全机的总A电源，交流电压经过二极管桥路D整流成为直流，再由电解电容器C01滤波，得到基本纯净的直流电压，此直流电压再进入自动AVR获得低纹波的稳定直流，位于Ua02的节点上是A电的总供给点；电子管的阴极电流由Ua02节点处分配，每路电流再分别由电阻R1—Rn，C1—Cn滤波去耦，得到纯净的稳定直流电流，去加热各电子管的热丝工作。

优选地，所述二极管桥路D由硅二极管组成，也可由整流电子管组成，自动稳压电路AVR由三端集成稳压芯片或由晶体管电路构成，也可以由电子管构成。

优选地，所述电子管的阴极工作电流通过C1a、C1b下地，此电容器的容量足够大，品质优良，是音频专用For AUDIO级的电容器，对音频的阻抗非常低，线性良好；令电子管的阴极电流与整流回路、稳压回路及变压器二次端有良好的隔离，互不干涉，这是是获得高品质放大的基本保证。

优选地，电路中大容量的电解电容器C1a并联了一个小容量的薄膜电容器C1b，有效地降低了回路的高音频阻抗，对回路电流中10kHz以上成分的高保真放大是很有益的，C1b采用MKP或MKT材质的高质量电容器，在整个工作频段中，电容器C1a+C1b的作用是线性的，应用了此线性电源的放大器与传统电源的放大器相比，音质的改善是非常明显的，重放的声音通透清澈，生动活泼，声底密度高，解析力好，是传统电源放大器难以望及的。

优选地，每个电子管的热丝电流只在数百毫安至数十毫安，A电的总电流不会超过3A,因此整机只需要电源变压器提供一个二次绕组电压就够了，只需要一个A电；而传统A电源每一个电子管就要提供一个二次绕组电压和一个A电，有时可达8个之多；相比之下本发明的A电源使直热电子管多级放大电路变得非常简易。

优选地，所述直热电子管隔振管座组件A包括管座，电子管插在管座上，管座与放大器机座柔性相连，机座底部依次设有上垫环，中垫环和下垫环，材料是硅橡胶或丁基橡胶，并可浸润阻尼油，具有良好的阻尼系数，能把机座传导到电子管的能量大部分阻断，从而达到减除微音效应的作用；通过螺钉、橡胶垫片把金属垫罩与机座固定；隔振管座组件A用在电压增益约在15dB左右的一级直热管电压放大电路，能很好地消除微音效应。

优选地，所述直热电子管隔振屏蔽管罩组件B包括导磁金属材料做成的短路环筒的结构，作用是把外界磁场干扰短路，把外界电场干扰屏蔽下地，同时赋予组件固体应力强度；短路环筒的外层是浸润阻尼油的纤维层，能把空间传导到管体的杂散能量吸收，把动能转化为热能，消除微音效应的引导因素；短路环筒的内衬层由金属镁箔复合吸音材料做成，短路环筒罩在电子管管体，电子管管体插在电子管座，电子管座设置在机座上，电子管座底部依次设有上垫环、中垫环和下垫环，材料是硅橡胶或丁基橡胶，具有良好的阻尼系数，能把机座传导到电子管的能量大部分阻断，从而达到减除微音效应的作用，机座左右两端设有安装孔，通过螺钉、橡胶垫片把金属垫罩固定在机座的安装孔上；所述隔振屏蔽管罩组件B能有效地消除微音效应，同时具有良好的电磁和电场的屏蔽功能，可以用在电压增益约在23dB左右的两级直热管电压放大电路上，也能胜任低噪声放大器电路。

优选地，所述阻尼油隔振屏蔽电子管组件C具有一个金属密封体，电子管封装在填灌阻尼油的密封体内，受到良好缓冲减振的阻尼作用，外界传导的杂散能量被阻尼油吸收干净，同时也具有良好的电磁和电场的屏蔽功能，电子管固定在电子管座上，电子管座采用软性连接与机座相连，电子管座底部金属垫罩依次设有上垫环、中垫环和下垫环，由硅橡胶或丁基橡胶制作，具有良好的阻尼系数，能把机座传导到电子管的能量大部分阻断，从而达到减除微音效应的作用，机座左右两端设有安装孔，通过螺钉、橡胶垫片能将电子管座的金属垫罩固定在机座上，密封体上的接地焊接端子把外界杂散电场干扰屏蔽下地；阻尼油隔振屏蔽电子管组件组件C与内部的电子管是不可拆分的，并以内电子管型号作为组件自身的型号；阻尼油隔振屏蔽电子管组件C具有非常优良的抗微音效应和电场磁场屏蔽功能，可用于电压增益在30dB以上的多级直热管低噪音电压放大电路。

本发明的积极效果是：其一是：为直热电子管多级放大器提供了优质的A电源。电压稳定精度达到0.1 %，纹波率达到以下。能保证了热丝电压电流处于纯洁的线性工作条件下运行，在音质音色方面，重放的声音通透清澈，生动活泼，声底密度高，层次好，是传统电源放大器难以望及的。同时本发明只用一组A电源就满足直热电子管多级放大器整机的需要，对比传统电路需要多达8组的A电源，显著减低了电路的难度。

其二是：消除了直热电子管放大电路的微音效应，本发明提供了隔振管座组件A、隔振屏蔽管罩组件B、阻尼油隔振屏蔽电子管组件C，针对不同增益的直热电子管放大电路选用不同的组件，达到以用最经济、简便的方式，完全消除不同增益放大电路的微音效应。

附图说明

图1是传统A电源方式电路图；

图2是传统A电源另一种方式电路图；

图3是直热电子管的稳压-线性A电电路图；

图4是旁热电子管热丝供电示意图；

图5是隔振管座组件A结构示意图；

图6是隔振屏蔽管罩组件B结构示意图；

图7是阻尼油屏蔽电子管组件C结构示意图；

图8是实施例3电路图。

图9是实施例4电路图。

图中：1-电子管，2-电子管座，3-机座，4-安装固定件，5-上垫环，6-中垫环，7-下垫环，8-垫罩，9-短路环筒，10-纤维层，11-内衬层，12-密封体。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进一步说明。

参见示意图，一种直热式电子管多级放大器电路，包括用于解决相互关联的音质和电路难度与微音效应和噪音问题的全直热电子管1放大器的阴极热丝稳压-线性的A电电路及隔振管座组件A、隔振屏蔽管罩组件B、阻尼油屏蔽电子管组件C。

一种直热式电子管多级放大器电路，包括用于解决相互关联的音质和电路复杂难度的阴极热丝稳压-线性的A电电路，以及解决与微音效应和噪音问题的隔振管座组件A、隔振屏蔽管罩组件B、阻尼油屏蔽电子管组件C。

优选地，所述热丝稳压-线性的A电电路由稳压电路和线性电流分配电路组成，能保证了热丝电压电流的稳定，使电子管1的处于纯洁的工作电源下运行，避免了工作电流受到“硅石”的污染而造成音质下降，此A电电路在音质音色和制作容易度方面显著优于传统的电路。

优选地，热丝稳压-线性的A电电路包括由电源变压器的一个绕组电压Uac供给全机的总A电源，交流电压经过二极管桥路D整流成为直流，再由电解电容器C01滤波，得到基本纯净的直流电压，此直流电压再进入自动AVR获得低纹波的稳定直流，位于Ua02的节点上是A电的总供给点；电子管1的阴极电流由Ua02节点处分配，每路电流再分别由电阻R1—Rn，C1—Cn滤波去耦，得到纯净的稳定直流电流，去加热各电子管1的热丝工作。

优选地，所述二极管桥路D由硅二极管组成，也可由整流电子管1组成，自动稳压电路AVR由三端集成稳压芯片或由晶体管电路构成，也可以由电子管1构成。

优选地，所述电子管1的阴极工作电流通过C1a、C1b下地，此电容器的容量足够大，品质优良，是音频专用For AUDIO级的电容器，对音频的阻抗非常低，线性良好；令电子管1的阴极电流与整流回路、稳压回路及变压器二次端有良好的隔离，互不干涉，这是是获得高品质放大的基本保证。

优选地，电路中大容量的电解电容器C1a并联了一个小容量的薄膜电容器C1b，有效地降低了回路的高音频阻抗，对回路电流中10kHz以上成分的高保真放大是很有益的，C1b采用MKP或MKT材质的高质量电容器，在整个工作频段中，电容器C1a+C1b的作用是线性的，应用了此线性电源的放大器与传统电源的放大器相比，音质的改善是非常明显的，重放的声音通透清澈，生动活泼，声底密度高，解析力好，是传统电源放大器难以望及的。

优选地，每个电子管1的热丝电流只在数百毫安至数十毫安，A电的总电流不会超过3A,因此整机只需要电源变压器提供一个二次绕组电压就够了，只需要一个A电；而传统A电源每一个电子管1就要提供一个二次绕组电压和一个A电，有时可达8个之多；相比之下本发明的A电源使直热电子管1多级放大电路变得非常简易。

优选地，所述直热电子管隔振管座组件A包括管座，电子管1插在管座上，管座与放大器机座3柔性相连，机座3底部依次设有上垫环5，中垫环6和下垫环7，材料是硅橡胶或丁基橡胶，并可浸润阻尼油，具有良好的阻尼系数，能把机座3传导到电子管1的能量大部分阻断，从而达到减除微音效应的作用；通过螺钉、橡胶垫片把金属垫罩8与机座3固定；隔振管座组件A用在电压增益约在15dB左右的一级直热管电压放大电路，能很好地消除微音效应。

优选地，所述直热电子管隔振屏蔽管罩组件B包括导磁金属材料做成的短路环筒9的结构，作用是把外界磁场干扰短路，把外界电场干扰屏蔽下地，同时赋予组件固体应力强度；短路环筒9的外层是浸润阻尼油的纤维层10，能把空间传导到管体的杂散能量吸收，把动能转化为热能，消除微音效应的引导因素；短路环筒9的内衬层11由金属镁箔复合吸音材料做成，短路环筒9罩在电子管1管体，电子管管体插在电子管座2，电子管座2设置在机座3上，电子管座2底部依次设有上垫环5、中垫环6和下垫环7，材料是硅橡胶或丁基橡胶，具有良好的阻尼系数，能把机座3传导到电子管1的能量大部分阻断，从而达到减除微音效应的作用，机座3左右两端设有安装孔，通过螺钉、橡胶垫片把金属垫罩8固定在机座3的安装孔上；所述隔振屏蔽管罩组件B能有效地消除微音效应，同时具有良好的电磁和电场的屏蔽功能，可以用在电压增益约在23dB左右的两级直热管电压放大电路上，也能胜任低噪声放大器电路。

优选地，所述阻尼油隔振屏蔽电子管组件C具有一个金属密封体12，电子管1封装在填灌阻尼油的密封体12内，受到良好缓冲减振的阻尼作用，外界传导的杂散能量被阻尼油吸收干净，同时也具有良好的电磁和电场的屏蔽功能，电子管1固定在电子管座2上，电子管座2采用软性连接与机座3相连，电子管座2底部金属垫罩8依次设有上垫环5、中垫环6和下垫环7，由硅橡胶或丁基橡胶制作，具有良好的阻尼系数，能把机座3传导到电子管1的能量大部分阻断，从而达到减除微音效应的作用，机座3左右两端设有安装孔，通过螺钉、橡胶垫片能将电子管座2的金属垫罩8固定在机座3上，密封体12上的接地焊接端子把外界杂散电场干扰屏蔽下地；阻尼油隔振屏蔽电子管组件组件C与内部的电子管1是不可拆分的，并以内电子管1型号作为组件自身的型号；阻尼油隔振屏蔽电子管1组件C具有非常优良的抗微音效应和电场磁场屏蔽功能，可用于电压增益在30dB以上的多级直热管低噪音电压放大电路。

具体地，实施 A电的稳压部分电气参数的选择（参考图3）：

Ua02 电压值取高一点对后面的线性滤波去耦有利，一般可选12V。稳压AVR的工作电压差应该在3V以上，故Ua01≥Ua02+3. 一般选大于15V。在电容输入式的整流电路中，Ua0约等于1.3倍的交流输入电压Uac。即变压器热丝绕组的电压Uac=（Ua02+3）/1.3，由此可选Uac=12.6 V。

具体地，实施A电的线性电路部分的R及C的数值选择：

电子管1热丝电压为Uh，电流为Ih，可查电子管1手册得知。

故 R =（Ua2-Uh）/ Ih,

举例：某电子管1的Uh=2.2V,Ih=0.03A, 假定U02=12V,以此数值代入，得R=327Ω.

C的容抗Xc要按此放大器的下限频率来考虑,音频信号中下限频率为20Hz。

在去耦电路的衰减系数α= R/Xc，α取经验值50，即Xc=R/α=R/50，

把R=327的结果代入，得Xc= 327/50=6.54Ω

故C=/（2πFXc）

举例，以F=20Hz，Xc=6.54Ω的数值代入，计算得C=1225μF. 实际应用时，可用2只680μF，耐压25VDC的电解电容器并联获得计算容量。当然此计算值是一个举例，实际的计算要根据电路具体要求而定。

优选地，所述整流桥路D可以由硅二极管组成，也可由真空电子管1组成，自动稳压电路AVR可由三端集成稳压芯片构成，或由晶体管电路构成，也可以由真空电子管1构成。

进一步，所述电容C1a并联有小容量的薄膜电容器C1b，有效地降低了回路的高音频阻抗，对回路电流中10kHz以上成分的高保真放大是很有益的，C1b采用MKP或MKT材质的高质量电容器，在整个工作频段中，电容器C1a+C1b的作用是线性的，应用了此线性电源的放大器与传统电源的放大器相比，音质的改善是非常明显的。重放的声音通透清澈，生动活泼，声底密度高，层次好，是传统电源放大器难以望及的。

图3的稳压-线性A电源中，由于稳压部分原理对于所有电子管1的电路都是相同的，故图中虚框所示的稳压电路部分可以作成单件印刷电路板。为了整机电路更简明，同时把电子管1的固定负偏压的C电电路也同做在一块印刷电路板去，使本稳压－线性A电源更具有标准性、通用性和简易性的优点。

另一方面，本发明提供的隔振管座组件A、隔振屏蔽管罩组件B、阻尼油隔振屏蔽电子管1组件C，这三组件的结构复杂性和制作成本依次增加的，故应该针对不同增益的直热电子管1放大电路选用不同的组件，通过不同的组合方式，达到以用最经济、简便的方法，达到理想的效果。

电子管1放大器电路的基本原理都是相同的，而带参数的具体电路却不胜枚举，故本说明书的附图不作具体参数的标注。同时为了简明表达，以下的实施举例中只标注出热丝A电路，以及组件A、B、C的搭配组合。特别地，实施例3和例4配与示意原理图来说明。

实施例1：

前置电压放大电路：增益约13db，应用两只电压放大直热管，使用1套A电供2个电压电子管1的热丝，2个电子管1配用隔振管座组件A；此电路可作音频前级放大装置。

实施例2：

小功率放大电路：输出功率约1200mW ，应用2个电压放大管，2个小功率放大管。，使用一套A电供4个电压电子管1的热丝， 4个电子管1都配用隔振管座组件A，此电路可以作耳机放大器或前级放大器装置。

4个电子管1共用1组“稳压-线性”的A电供给，电源，电源参数计算方法如本节所述。

实施例3

双通道的功率放大器，输出功率约24W。共6个直热电子管1。在每一通道中，前一个电子管1V1作第一级电压放大，电压增益为23dB，采用隔振屏蔽管罩组件B。中间的电子管1V2推动电压放大，电压增益为14dB，采用隔振管座组件A。后一个电子管1V3作功率放大，也采用隔振管座组件A。

4个电子管1共用1组“稳压-线性”的A电供给，电源。电源参数计算方法如本节所述。与传统的4组A电源相比，此电路简洁了很多，放大的音质也提高了很多。

实施例4

高增益低噪声电压放大器，电压增益45dB，（电压增益30000，开环）。双通道，共8个电压放大直热电子管1。在每一通道中，前一级电子管1V1起电压增益为45dB，还有严格的防电场磁场的屏蔽要求，故必须配用阻尼油隔振屏蔽电子管1组件C。第二级电子管1V2计起电压增益为32dB，也要求有防电场磁场的屏蔽要求，故也配用阻尼油隔振屏蔽电子管1组件C。后两个电子管1的要求稍微放松，采用隔振屏蔽管罩组件B。

各直热电子管1的热丝由“稳压-线性”的A电供给，8个电子管1共用1组电源，电源参数计算方法如本节所述。与传统的8组A电源相比，电路简洁了很多。放大的信号的线性、纯洁度有了极大的提高。此电路可作仪表用的线性放大器，或宽频带放大器，也可以用于话筒放大器等高品质音频电路。