基于6J1电子管的电压放大电路设计

话说最近网上下单的N95口罩一直处于出库状态，于是不如宅在家里倒腾电子管，记得很早前写过一篇→《电子管的前世今生》，感兴趣的童靴可以点开链接看看(*^▽^*)

在这飞速发展的晶体管时代，大家一定认为电子管应该早就销声匿迹了吧，但其实大家到某宝上搜索电子管，还是可以买到的。这是因为一些高保真的音响器材中，仍然有使用低噪声、稳定系数高的电子管作为音频功率放大器件（香港人称使用电子管的功率放大器为“胆机”），有需求自然也就有市场。

今天的主角是6J1电子管~~

 

 

 

 

 

上图是最近在某宝上买的两个国产BJ1管（话说N95一直不发货，这个快递倒是很快就到），一个6.5元，还蛮便宜的，大家仔细看外壳，可以看到“北京”的字样，应该是80年代北京电子管厂的产品。

我们先简单了解一下这个管子的基本信息ฅʕ•̫͡•ʔฅ

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6J1电子管的基本信息 /

6J1电子管属于旁热式氧化物阴极锐截止五极管 ，有七个引脚，其中两个是灯丝～ 

管脚分布

1-第一栅极

2-阴极、第三栅极和屏蔽

3-灯丝

4-灯丝

5-阳极

6-第二栅极

7-阴极、第三栅极和屏蔽

主要参数

1. 灯丝电压：6.3V      灯丝电流0.17A；

2. 阳极电压：120V     阳极电流7.35mA；

3. 第二栅电压：120V 第二栅极电流3.2mA；

4. 跨导：5.2mA/V ；

5. 阴极电阻：200欧；

6. 输入电阻：大于12K；

7.输入电容 ：4.3pF

下面两张是网上找到的6J1的数据手册

 

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基本应用电路/

电压放大电路

在百度的“胆机吧”上看到有网友分享了测试6J1电压放大的电路：

如果没有注意中间那个是五个管脚的“玻璃罩子”，上面的电路非常像BJT构成的共射放大器，或是FET构成的共源放大器。比如将电子管的5、6管脚视为场效应管的漏极，1管脚视为场效应管的栅极，7、2管脚视为场效应管的源极，那就是个共源放大器了

网友的测试结果是：当没有加旁路电容C2时，电压放大倍数为17倍，加了旁路电容C2后，放大倍数大概是28倍。

若将电压放大器扩展成两个

双声道前置功放

图1是供电电源为正负28V的电子管构成的双声道前置功放，是仿音乐传真X-10D的电路原理设计的，主要作用是改善音质，去除音源中刺耳的数码声，令音乐音质更加柔和、甜美，用发烧友的行话说就是让音乐充满“胆音”，有着独特的“胆味”，咱外行人的理解就是让声音动态范围更大、线性更好，更有音乐感

图1 6J1电子管双输出的前置放大器

28V直流电源并不容易找到，比较常用的是选用12V的交流转换器，然后自己设计一个稳压电源。

12V转28V可以采用模电最后一章学习的倍压整流电路，图2电路来源于童诗白的模电教材哟ฅʕ•̫͡•ʔฅ

图1 二倍压整流电路

上图是二倍压整流电路，U2为变压器二次电压有效值，这里就是12V

其工作原理：当u2正半周时，A点为“+”，B点为“-”，使得二极管D1导通，D2截止；C1充电，电流如图1实线所示；C1上电压极性右为“+”，左为“—”，最大值可达到2 √2U2。

当u2负半周时，A点为“—”,B点为“+”，C1上电压与变压器二次电压相加，使得D2导通，D1截止；C2充电，电流如图1中虚线所示；C2上电压的极性下为“+”，上为“—”，最大值可达到2 √2U2。

可见，电容对电荷的存储作用，使得输出电压为U2峰值的2倍。如果输入有效值是12V，输出就正好是28V。完美解决了电源问题。

有了上述的原理依托，在倍压整理后再增加稳压电路，使得输出更加稳定。同时图1电路需要正负28V的电源，所以需要两个二倍压整流稳压电路。

图3 电源电路

由图1和图3原理图就可以制作PCB板，下图某宝买的散件自己焊好的成品，看起来焊得还不错哦

装上量身定做的盒子后：

还是很酷的，不是？(✿◠‿◠)

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6J1电子管电路的测试/

前面说过6J1电子管的前置放大器是为了改善音质，但它的输出功率不足以驱动喇叭，所以需要跟后端的功放相连，才能感受到效果。

下图是将前置的输出接到双声道TDA2030构成的功放上。为了将手机的音乐传递过去，额外又增加了一个蓝牙模块ฅʕ•̫͡•ʔฅ

大家可以听听效果，由于喇叭没有固定，声音太大时还是容易破音，但比起没有加电子管前置，声音质感要好很多。

由于功放和前置是分开完成的，它们的电源都是单独外接，TDA2030需要的供电电压是9~15V，大家有没注意到视频最后出现了自制的直流稳压电源，那是用模电最后一章最后一节LM317实现的可调稳压电源

当然还有童靴会嫌弃上面外接的喇叭裸露在外面，于是换了一个裹上外壳的小音箱，是不是颜值超高？

听听效果吧，因为使用手机录的，直接传到微信的视频号里了，应该是可以打开的ฅʕ•̫͡•ʔฅ

好了，作品就展示到这，下面解释一下为什么电子管音频放大器的听感会更加温暖和醇厚~~​​​

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揭示电子管特殊音质的原因 /

从三个方面来解释哦

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音色

音色由声音波形的谐波频谱和包络决定。声音波形的基频所产生的听得最清楚的声音称为基音，各次谐波的微小振动所产生的声音称泛音。而在泛音当中，唯有二次、三次谐波产生的泛音强度相对最大，直接影响到听觉感受。人耳比较喜欢偶次谐波，基音的偶次谐波越多，表现出的听觉感受就越“柔和、温暖、醇厚”；而人耳比较排斥奇次谐波，基音的奇次谐波成分越多，表现的听觉感受越“刺耳、生硬”。电子管所具有的特性，恰恰能迎合人耳的喜好，对声音进行许多修饰。因此，我们会更喜欢电子管音频放大器的声音，这就是俗称的“胆味”。

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人耳感知力

人耳对于声音波形的不同包络的感知能力也是不同的。人耳感知的能力会随着包络的变化性增强而增强。也就是说人耳对于曲线的声音波形感知能力超过直线的声音波形。电子管过载失真时，产生的是曲线的波形，而晶体管产生的是直线的削波。这样，人耳就能感知更多的电子管的声音信息，细节也就变得更丰富。

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两种放大器的差别

电子管放大是通过控制栅极上的电压变化从而改变由阴极到阳极上电子束大小而实现的，我们可以改变电子管的阳极电压对电子束“加速”或“减速”，而且在栅极电压作用下，电子束到达阳极时一致性变差，最终表现为换能速度慢，听觉上表现为一种“软”态。而晶体管放大器就不同，晶体管的放大是通过基极控制由发射极到集电极的载流子量来实现放大的，相对来说由发射极到集电极的载流子是基本不需要“渡越时间”的，集电极电压也是影响不了载流子的速度，于是声音在听觉上相对就比较“硬”，不会有“软化、柔和”的表现。

编辑：黄飞