任务12单端输出功放PCB板设计与制作.docx

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任务12单端输出功放PCB板设计与制作

任务1.2：

单端输出功放PCB板设计与制作

任务1.2：

单端输出功放PCB板设计与制作

一、任务要求：

1、1熟悉电子管6N6和6P6P的结构、工作原理；

1、2读懂单端输出功放的电路原理；

1、3能对单端输出功放电路原理图进行分析；

1、4掌握电子管6N6和6P6P引脚排列好，以及管座的结构尺寸；

1、5完成电子管6N6和6P6P封装的制作，以及大功率元件的封装的制作；

1、6熟悉胆机PCB板设计的基本要求和技巧；

1、7每人都要利用课余时间独立完成PCB图的设计；

1、8所交PCB图文件名为“学好姓名”，例如：

01陈嘉伟（单端）．DDB。

其中包括三个文件：

原理图、元件封装、PCB图，例如：

01陈嘉华（单端）．SCH、01陈嘉华（单端）．LIB、01陈嘉华（单端）．PCB。

1、9PCB板的外围尺寸必须按边框线锯齐，不能浪费覆铜板。

二、参考电路原理图：

电路说明

VRA1为音量控制电位器。

6N6为双三极电子管，由6、7、8脚组成的三极管用于输入放大，由1、2、3脚组成的三极管用于功放的前置放大。

6P6P为束集四极电子管，用于音频功率放大。

输入放大器由V1B（V1的6、7、8脚组成的电子管）R1、R2、R3组成。

前置放大器由V1A（V1的1、2、3脚组成的电子管）C1、R4、R5、R6、C3组成。

功放电路由V2、C2、R7、R8、R10、C4组成的

T1为电源变压器，次级有三路输出，一路为升压输出（220VAC变成280VAC），主电源，用于功放电源；一路为灯丝电压输出（6.3Vrms）；另一是控制电压输出，这里不用。

电源变压器T1输出的280VAC经RS407G的整流，和C10、C9、C8、R18、R19、C7的滤波后，得到约340V的直流电压。

RS407G为整流桥堆，R18和R19有二个作用，一是与C10、C9、C8、C7组成π型滤波器，二是起限流作用。

R20为释放电阻。

340V的直流电压直接作为功放管6P6P的电源电压，经过R16、R17和C6降压后作为前置放大器V1A的电源电压，再经过R20和C5降压后作为输入放大器V1B的电源电压。

B1a是音频功放输出变压器。

R1、R4、R7为栅极释放电阻，通过这个电阻将栅极的积累电荷对地释放。

R3、R6、R7为阴极电阻。

C1和C2是隔直耦合电容。

C3和C4为隔直旁路电容。

R2和R5为输入放大器和前置放大器的屏极负载电阻。

双联带中心抽头电位器

三、电子管主要参数：

1、束射功率四极管6P6P

束射功率四极管6P6P系玻璃外壳八脚管，其阳极极限耗散功率为12W，用于A1、AB1类功率放大。

6P6P与6V6-GT相似，可以互换使用。

灯丝电压UH…………………………6.3V

灯丝电流IH…………………………0.45A

极间电容：

输入电容……………………92.6PF

极间电容：

输出电容……………………0.70.7PF

跨路电容……………………43.8PF

推荐工作状态（参考值）

单管A1类放大极限额定值

阳极电压……………………315V

第二栅极电压………………285V

阳极耗散功率………………12W

第二栅极耗散功率……………2W

热丝阴极间电压…………±100V

第一栅极固定偏压电阻……………………0.1MΩ

第一栅极自偏压电阻………………………0.5MΩ

2、双三极管6N系列的主要参数

四、电子管引脚排列：

1、6N6：

九脚双三极管

（1）6N6电子管及脚排列：

（2）九脚管脚及管脚排列：

（3）九脚管脚封装：

1、6P6P：

八脚束集四极管管脚：

（1）6P6P电子管及脚排列：

（2）八脚管脚及管脚排列：

（3）八脚管脚封装：

五、胆机PCB排版的注意事项：

（一）元器件的排列布局

1、电子管功放的主要元件是电子管、输出变压器、电源变压器、电位器和电阻、电容等元件。

输出变压器、电源变压器会产生很强的磁场，也会产生漏磁，这些漏磁在PCB板上传播就成为干扰源。

为了防止放大器前后级之间电场和磁场的影响，排线电路布局要合理，电路布局的不合理，易产生干扰，甚至造成高寄生振荡，轻则造成胆机性能指标下降，特别是信噪比影响最大，重则会造成可闻的噪声，或自激振荡。

一般都按电路的前后顺序作一字型排列，不能随意胡乱安排，切不可前后级排成U型。

元件的分布要考虑信号传输路径最短，干扰最小，立体声胆机的整体布局要对称，分布均衡，以保证多声道电路的对称性和平衡性。

2、电源变压器与输出变压器都必须是磁感应器件，由于制作工艺、采用材料等原因，难免会产生较大的泄漏磁场，它们之间的摆位应尽量相距远些，并注意它们磁通的方向，使相应位置昼避免电磁感应交连，一般采取远离或垂直放置。

周围元件的引线不要距离变压器输入端引线太近，否则易产生交流声和自激。

也可在变压器周围包上一层铜皮，且两头焊接，使至短路。

有条件的话，可把变压器装在有良好导磁率的屏蔽罩内。

3、各放大级电阻、电容等元件尽量靠近各级电子管，引线原则上要求昼短，以免干扰信号窜入放大通道。

4、音量控制电位器至功放级的连线较长，最好采用屏蔽线（又叫隔离线），屏蔽线的外金属网层一端接地，另一端不接地，这种屏蔽称为单端接地屏蔽。

5、电子管屛极回路和栅极回路中的元件不要平行放置、引线走向不要平行靠近，且距离远些，以减少屛极和栅极间的分布电容Cga。

6、电解电容器应离电子管、大功率电阻等发热元器件远一些。

（二）关于接地的处理

这里的“地”是指电源的公共端，即电源滤波大电容的接地引脚端。

接地点安排合理与否，对抑制自激和噪声有很重要的关系，接地点的混乱是造成电子管放大器指标变劣的重要大原因。

接地应本着大分散、小集中的原则安排。

所谓大分散，就是立体声胆机各声道多级放大器的各个接地点，不要集中在一点接地，而要分散开；所谓小集中，就是同一级放大器电路中，电阻、电容等元件的接地点，都集中于一点接地。

这样可减少各声道的各级放大器电路的电流，通过对地电阻产生降压，而形成正反馈网络，导致互相干扰。

1、各级放大器的电路接地点，应各自独立；但同级放大器电路元件接地点，应尽量接在一块。

因为金属都有电阻，若再加上焊接不良，焊点电阻增加。

以一电子管放大器为例，电子管的栅极通过栅极电阻Rg接地，电子管的阴极通过Rk接地，若两个接地点在一点，那么加到电子管栅阴间的信号就为Ugk=Usr（输入信号），因为电容器对直流信号相当于开路，而对交流信号则于相当于短路，放大器只对输入信号Usr正常放大输出，放大器不产生噪声。

如果，电子管栅极电阻Rg和阴极电阻Rk，接地点不在一点，而分离较远，那么如上所述，两个接地点之间，通过焊点电阻和走线电阻，构成接地电阻r；其他各级放大器的信号电流，干扰信号电流，都可能流过接地电阻r，在上面产生压降为Ur，加到电子管栅阴间的信号Ugk，就为输入信号Usr，与流过接地电阻r上产生压降Ur，之迭加（Ugk=Usr+Ur），此信号经电子管放大器放大后，使胆机出现噪声、自激或其他怪现象。

2、变压器屏蔽外壳要接地。

由于它不便直接焊接，应用螺丝加弹簧垫圈紧固，彼此接触面保持干净，氧化严重的应刮去氧化层再安装。

各元件引线、管座接线脚等，在焊接前都要刮擦干净，各焊点要先拧紧，使其接触良好，然后再焊接，这样才能保证接地质量良好。

3、地线走线应尽可能宽，每一声道设计一条接地母线，并尽可能靠近电子管阴极。

每一级放大器需接地的元件，在该级电子管阴极电阻处与地线集中焊接，最后与电源部分的地线汇总。

在元器件装配完成后，可以在底线走线用烙铁焊上一层锡，一是增加导电截面积，减小走线内阻；二是防止地线走线的氧化，因为地线走线流过较大的回流电流，地线走线容易氧化。

4、由于电子管内部各电极间不可避免地存在分布电容，尤其是阳极间分布电容Cga对电子管放大电路的危害最大。

电子管是通过电子管座和电路发生联系的，电子管接线片之间也存在分布电容，为了减少这种分布电容对电路的影响，电子管座中心焊片应接地，并要求接地焊接可靠。

5、功率放大器电路的电流较大，其接地点最好和电源变压器高压整流接地点公用，使功放级电流不流接地母线，避免产生寄生耦合而反馈到前级形成自激。

（三）胆机电子管的灯丝供电与安装

灯丝供电的6.3V电源，是220VAC市电经电源变压器降压后直接供给，在走线周围和灯丝周围有较强的50Hz交变磁场，容易通过分布电容耦合到其他元件上产生交流声。

最好不要通过PCB板上的铜箔走线进行灯丝供电，而采用双线绞合供电。

若放大管灯丝和阴极间漏电，则交流声更加严重，这是因为灯压电流一路供灯丝，另一路经灯丝、电子管阴极间漏电阻和阴极电阻Rk回到灯丝电源，那么在电子管阴极电阻Rk就有50Hz交流压降Uk，该电压与输入信号Usr迭加，送到放大管栅阴间进行放大，那么输出端就得到了被放大了的50Hz信号而出现交流声。

若采用双线且绞合在一起供电，两线产生的磁通方向相反，互相抵消，大大削弱了灯丝馈电线外的交变磁场，减小子交流声。

对灯丝电线的安装基本上按“灯丝线、绞合紧，贴底板、远离栅”十二字要求安装。

另外发烧级胆机的电源变压器，6.3V灯丝供电绕组，还必须要有中心抽头，安装时中心抽头接地，第根灯丝线对地都3.15V交流电压，这样每个电子管灯丝，采用平衡网络供电，更有利于消除交流哼声。

若电子管灯丝阴极间漏电，则流过阴极电阻的电流方向相反，大小相等，正好抵消，从而消除了交流声。

如果想进一步提高装机指标，或有兴趣安装高质量、高保真的胆机，建议，采用电子管灯丝直流供电。

即对交流灯丝电压，进行整流、滤波、稳压取得直流6.3V电压，作为电子管灯丝供电电压，则基本消除了交流声和杂音，确保了胆机的“原汁原味”音响效果。

灯丝供电线一般采用棕色或黑色线，双线绞合接至管座。

灯丝截取要留有一定的余量，以免装配时拉得过紧。

剥头不可太长，一般有3~4   mm已足够，应刮光镀锡。

镀锡后塑料收缩，导线的芯线露出过长应剪去，以免与其他引线、元件相碰造成短路。

六、PCB板设计

1、单端功放PCB板的设计：

（1）电路原理图

（2）PCB板采用单面板设计。

（3）两个电子管与其它元器件一起装在元件面。

（4）电容器C5和C6卧倒装在PCB板上，其它元器件立装。

（5）“音频信号输入”接口，用2Pin插座，脚距为2.54mm；“接输出变压器”接口，用大2Pin插座，脚距为5mm；“接340V电源电压”接口，留二个焊盘，用焊线方式与电源电路连接。

（6）灯丝电压接口采用大2Pin插座，脚距为5mm，然后用双绞线将两个电子管的灯丝电压管座接至大2Pin插座；

（7）元件的封装必须根据实际元件外围尺寸和引脚的排列，进行重建，所以在PCB板设计前，要求先列出元器件清单，领取元器件，通过网上查找元器件结构参数，或用游标卡等量具测量元件外围尺寸，以掌握元件外围尺寸和引脚的排列，再进行元器件的封装重建。

要特别注意两个电子管管座的外围尺寸和引脚的排列。

（8）PCB板尺寸要求：

PCB板外框尺寸为142mm（长）×83mm（宽），其它尺寸要求如下图所示。

2、电源PCB板的设计：

（1）电路原理图

（2）PCB板采用单面板设计。

（3）FUSE1保险丝采用下图所示的装配方式的保险丝。

（4）“接AC280”接口，“接左声道电源”接口，“接右声道电源”，都用大2Pin插座，脚距为5mm。

（5）PCB板尺寸要求：

PCB板外框尺寸为92mm（长）×62mm（宽），其它尺寸要求如下图所示。

3、PCB样板：

（1）单端输出功放PCB板图：

（2）单端输出功放实物：

（3）功放电源PCB板图：

（4）功放电源板实物：

七、PCB板的制作

1、PCB板的制作

PCB板的制作请参阅：

讲义：

《音响产品设计与装配

（一）》的P59

2、PCB板的设计与制作考评：

按《PCB设计与制作考核评分细则》执行。