浅谈6P1单端甲类小电子管机的设计

6P1单端甲类小电子管机，线路简洁、成功率高，具有出众的音质表现，一直以来是许多初涉电子管功放的发烧友首选的机型。本文从设计方法入手，简述了由6N11组成的SRPP电压放大级推动6P1功率放大器的设计过程，希望对喜欢电子管机的发烧友有所帮助。

SRPP电路是电子管功放中最常用的优秀电路之一，其最大特点是高频线性理想，兼有共阴放大器和阴极跟随器的优点，输入阻抗高，输出阻抗低，动态范围大，失真系数小，音质清丽柔和。而能否发挥上述诸多优点，充分用好SRPP电路，在两个方面必须引起重视，一是SRPP电路的选管；二是静态工作点和阴极电阻的取值。

由于SRPP电路结构独特，对于所用管型就有一些特殊的要求。一般来讲，SRPP电路用于前级放大时，电压放大倍数多在10～20倍之间，约等于所选电子管μ值的二分之一。在这一点上6N11就十分合适，其μ为27±6，属中μ值管，同时，内阻ri小（ri≈2kΩ），屏流Ia和跨导S（Ia=12～21.5mA，S=9.5～15.7mA/V）较大，对降低输出阻抗十分有利。另外一点，6N11屏极特性曲线的线性范围宽，比较适合放大现代数码音源等变化范围较大的音频输入信号。

当图1（a）所示SRPP电路中两个三极管VT1、VT2参数相同，阴极电阻RK1、RK2也相同时，其直流供电回路是对称串联的，即每管的直流屏压为供电高压的一半。受上边管VT2阴极与灯丝间耐压Ufkmax的限制，在不采用灯丝升压供电的情况下，SRPP电路的供电电压一般不是很高，通常取在250V以下。如果该电压取值为250V，那就要求选用低屏压（125V）下有良好特性的管型，才能保证不失真地放大输入信号。从图1（b）所示6N11的屏流一栅压特性曲线，可以看到在低屏压（如Ua=90V）时，曲线的线性部分仍然十分平直且范围大。同时6N11的最大阴极与灯丝间耐压Ufkmax达到了±150V，在中μ值双三极管中算得上十分高的，这对于简化电路很有利，因为不必为保证三极管的安全而采用专门的电路去提升灯丝的供电电压。正因为6N11在SRPP电路应用方面具有无以比拟的优势，所以一直以来深受广大发烧友所热衷，身价一路飚升。

SRPP电路的静态工作点和阴极电阻的确定要依据所用管型和供电电压而定。常见的是在用不同电子管的SRPP电路中，采用相同的电路参数，往往会劣化了音质。

本设计中将输入级SRPP电路总供电电压选在250V，考虑到阴极电阻RK1、RK2的压降，VT1、VT2管实际屏压为120V左右。在图1（b）中Ua=120V曲线上选取Q点作为SRPP电路静态工作点。由Q点可知，静态时Ug=-3V，Ia=13mA，RK1=RK2=-Ug/Ia=230Ω。当RL取33kΩ时，SRPP电路电压放大倍数Au=μRL（μRK+Ri）/{RL[（1+μ）RK+2Ri]+Ri（RK+Ri）}≈19倍（RL=33kΩ，RK=220Ω，6N11的μ取25，Ri为2kΩ）。输出阻抗R0=Ri（RK+Ri）/[（1+μ）RK+2Ri]=0.457kΩ，此值很小。

在6N11屏极特性曲线上作6N11的交流负载线如图2所示。可见，在输入信号ΔUg=±2V时，大约可获得±40V的交流输出动态电压，与计算值U0=Au×ΔUg=19×（±2V）=±38V很接近。6N11屏极耗散功率Pa=120V×13mA=1.56W，小于6N11最大屏耗2W。同时，Q点的选取避开了6N11屏极特性曲线的非线性部分，大大减小了输入级的非线性失真。

图3为6P1功率放大器工作情况的图解。输出变压器T（见图4）的初级线圈直流电阻一般都很小，在它上面所产生的直流电压降很小，可以认为初级线圈对直流来说是短路的。因此，直流负载的方程为Ua=250V。可见，直流负载线是一条通过图3所示6P1屏极特性曲线族横轴上Ua=250V那一点的垂直线AB。为了减小功率级屏流和屏压的波形失真，使放大器的非线性最小，6P1的静态工作点Q应在6P1屏极特性曲线族的中间线上选取，即Ug=-12.5V的那条曲线上选取。这样直流负载线AB与Ug=-12.5V的屏极特性曲线的交点Q就是6P1的静态工作点。通过作图法，6P1的静态屏压和静态屏流分别是Ua0=250V和Ia0=44mA。6P1阴极电阻R5=-Ug/Ia0=12.5V/44mA=284Ω，可采用标准电阻270Ω和15Ω串联得到。

输出变压器T（见图4）初级交流负载电阻取常规值RL=5.5kΩ，作为6P1屏极交流负载电阻。此时，交流负载线的方程为Ua=250V-（ia-Ia0）×RL，当ia=Ia0=44mA时，Ua=250V，可见，交流负载线也通过静态工作点Q。而交流负载线与6P1屏极特性曲线Ua轴（X轴）夹角为α=tg-11/RL。由以上两个条件确定的6P1交流负载线MN如图3所示。

当6P1栅极输入的正弦信号在0～25V曲线族之间变化时，作出的动态屏压Ua和屏流Ia特性曲线如图3所示，由图可知，Ua、Ia正负半周对称，非线性失真达到最小程度，输出功率达到了理论上的最大值。这一点与静态工作点的选取关系十分密切。

图4是整机电原理图，输入级SRPP电路供电电压为250V，VT1、VT2静态电流为13mA，VT1屏极（即6N11的第1脚）静态电压为125V，实测输入级SRPP电路电压放大倍为18倍，与理论计算值接近。功率放大级6P1采用标准接法，即帘栅极直接接到屏极电源的正端，这样可以提高屏流以获得较大的输出功率。功率放大级的静态电流为44mA，R5上的压降为12.5V。

为了保持传统电子管机的音乐韵味，以达到整机音色和谐与平衡，本放大器的高压电源部分，采用了电子管整流供电方式。高压整流采用了两只小七脚旁热式双二极管6Z4担任。电源变压器次级双250V/150mA交流电压，经过6Z4整流管全波整流后，从该管阴极输出脉动直流高压。6Z4的最大整流输出电流是75mA，理论容许的滤波电容值为4μF，如果超过此值便会影响6Z4的安全，于是采用电阻（R6、R7）缓冲，在接入超值滤波电容之前串入该电阻，有了这两个电阻，整流管就不会因为电容的负载过重而对整流管产生损害，保证了整流管的安全。电源整流之后接入电感L1组成的CLC-π型滤波器，滤波效果好于CRC-π滤波电路，使本机的噪声极低。

灯丝的供电采用传统的交流方式，因为灯丝引起的噪音主要来自输入级，所以输入级6N11（见图4）的灯丝供电线圈带中心抽头并接地，功率级6P1的灯丝供电可不必如此讲究，只要将灯丝绕阻的一端接地即可。这样，只要经过合理的接地处理足可以把灯丝的交流干扰减少到令人能接受的地步。制作时，所用电源变压器和扼流圈可能略有不同，造成整机高压有所出入，可依据R8上流过的总电流为114mA，微调降压电阻R8，使高压供电达到设计要求。

本机电路简洁，可采用搭棚焊接，制作调试可依据一般电子管机常用原则。一般情况下，只要实测电压、电流与图4所注误差不大，就基本能成功。电压放大级与功率放大级之间的耦合电容C2，对音质稍有影响，本人先后尝试过几种电容，包括国产的金属化纸介质电容、油浸电容、ERO、SOLEN等国外薄膜电容，国产老式电容品质丝毫不逊色于国外产品，尤其像CJ-10系列电容，音色顺滑柔和、频响均衡、音乐感极强。这一点足以说明，有时没有必要迷信国外的天价发烧品，音质不是单靠某几个元件能左右得了的，应该将更多的的精力贯注于电路本身。

文/范志庆 陈鑫