利用Multisim设计WCF架构电子管耳放-第三部分

第三部分选择驱动管的工作点，并进行仿真

驱动管U0工作点的选择受到多个条件制约：

由于电路是直藕，U0的阳极电压要与WCF上管U2的栅偏压一致。也就是说U0的（Ua+Ug）=135V
工作电压HT和WCF电路保持一致，278V
通过本级反馈，尽量减小失真。（实际测量发现失真主要来自驱动级）
要有一定的增益，保证电路的整体增益达到设计要求，同时又可以引入一定的环路负反馈降低整体失真

第一步，选择工作点，并进行基本计算

在6N3的特性曲线上选择工作点。如下图。

图13 6N3特性图

6N3的工作点：\(Ug=-2V， Ua=133V，Ia=4.742mA\)；测量工作点附件管子的参数，如下表：

表1：6N3工作点附近参数计算

为了减少本级失真，不打算给阴极电阻加旁路电容。利用阴极电阻提供本级负反馈。根据\(Ua\)的限制条件和工作点附件的参数，可以计算6N3共阴电路的Rk，Ra，以及电路增益。

\(Rk = \frac{Ug}{Iaq} = \frac{2}{4.742} = 0.422(KΩ), 功率=Ug * Iaq = 2*4.742=0.009(W)\)

\(Ra = \frac{HT – Ua – Ug}{Iaq} = \frac{278 -133 -2}{4.742} = 30.156(KΩ)，功率=0.678(W)\)

\(增益A = µ * \frac{Ra}{Ra+ra+(1+µ)*Rk} = 33 * \frac{30.156}{30.156 + 7.67 + (1+33)*0.422} = 19.08\)

输出阻抗\(Zo = Ra//(ra+(1+µ)*Rk) = 27.03 (KΩ)\)，和WCF输入阻抗比，算很小了，基本对电路没有影响；

第二步，搭建电路，进行测量

测试电路如下图：

图14：6N3共阴测试电路

根据前面测量WCF电路的结果：

输出20mw的功率，电路需要输入2.26(Vrms)的电压;
输出60mw的功率，电路需要输入3.89(Vrms)的电压；

因此，重点测量驱动电路在输出上述电压时的失真情况。如下表：

表2：6N3共阴电路失真分析

从测试结果看，驱动级失真明显比WCF电路大，尤其是20mw输出功率的情况下，离0.05%的失真目标较远。而且驱动级整体增益只有19左右，不太可能引入太深的环路负反馈。有必要对可以引入的反馈量，以及对失真的改善情况进行估算，看看是否能满足设计目标。

首先再回顾一下电路的设计目标：

输入500mv，输出阻抗120欧，输出20mw时，失真度<0.05%，输出60mw时，失真度<0.1%
在120欧负载上输出20mw的功率，输出电压 \(Vo(rms)= \sqrt[]{\frac{120*20}{1000}}=1.55V\), 电路的放大倍数 \(A=\frac{1.55}{0.5}=3.1倍\)

因此电路的总体增益\(A(db) = 20 * \lg A = 9.94(db)\)

驱动级增益\(A0= 20*\lg 18.4 = 25.30(db)\)

WCF电路增益\(A1 = 20 * \lg 0.69 = -3.22(db)\)

所以电路总的开环增益\(Ao = 25.30-3.22=22.07(db)\)

可以考虑的负反馈量\(Af = Ao – A = 22.07 – 9.94 = 12.13(db)\)

需要估算一下\(12.13(db)\)的负反馈量是否可以把失真降低到足够的程度。按照输出20mw的情况考虑，驱动级的失真为0.134%，WCF电路的失真为0.062%，那么总体失真在不考虑两级失真相互抵消的情况，假设失真是叠加在一起的，则总失真为 0.134% + 0.062% = 0.196%

目标失真度为小于0.05%，那么理论上需要引入的负反馈量为：\(20* \lg \frac{0.196}{0.05} = 11.87(db)\)，小于前面计算的\(Af\)。

所以目前驱动级的电路应该可以满足要求，但富裕量不大。