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第1章 电路分析基础1

1.1 数学符号1

1.2 电子及相关规定2

1.2.1 电池与灯泡4

1.2.2 欧姆定律4

1.2.3 功率5

1.2.4 基尔霍夫定律6

1.2.5 电阻的串联与并联7

1.3 分压器10

1.3.1 等效电路11

1.3.2 戴维南等效电路11

1.3.3 诺顿等效电路14

1.3.4 单位与倍乘系数15

1.3.5 分贝16

1.4 交流17

1.4.1 正弦波17

1.4.2 变压器19

1.4.3 电容、电感与电抗21

1.4.4 滤波器23

1.4.5 时间常数25

1.4.6 谐振26

1.4.7 RMS与功率27

1.4.8 方波28

1.4.9 方波波形与瞬变29

1.4.10随机噪声32

1.5 有源器件34

电子流动与通常所称的电流流动34

1.6 硅二极管34

电压基准35

1.7双极型晶体管37

1.7.1共发射极放大电路39

1.7.2输入输出电阻41

1.7.3射极跟随器42

1.7.4双管的达林顿接法43

1.8关于双极型晶体管的结构43

1.9反馈44

1.9.1反馈公式44

1.9.2反馈公式应用的实际限制45

1.9.3反馈术语及输入输出阻抗46

1.10运算放大器47

1.10.1反相器及虚地加法器47

1.10.2同相放大器及电压跟随器49

1.10.3积分器50

1.10.4电荷放大器50

1.10.5直流失调52

参考文献52

推荐阅读52

第2章 基本单元电路54

2.1三极管的共阴极放大电路54

2.1.1选择工作点所受的限制57

2.1.2工作点及相关状况59

2.1.3动态参数（交流参数）61

2.1.4阴极偏置64

2.1.5阴极偏置电阻没有被旁路时对交流状况的影响65

2.1.6阴极退耦电容66

2.1.7栅漏电阻值的选取68

2.1.8输出耦合电容值的选取70

2.1.9密勒电容71

2.1.10减小前一级电路的输出电阻72

2.1.11导栅（束射）三极管72

2.2四极管74

2.3束射四极管与五极管75

2.3.1五极管特性曲线的背后含义76

2.3.2小信号五极管EF86的运用77

2.4级联接法80

2.5电荷放大器88

2.6阴极跟随器89

2.7源、吸收源及相关术语93

2.8共阴极放大电路用作恒流源95

五极管用作恒流源96

2.9带有源负载的阴极跟随器98

2.10 White式阴极跟随器99

2.10.1自分相White式阴极跟随器的电路分析99

2.10.2 White式阴极跟随器用作输出级102

2.11 μ式跟随器103

2.11.1交流负载线的重要应用106

2.11.2 μ式跟随器上臂管子的选择107

2.11.3 μ式跟随器的不足之处107

2.12 SRPP（并联调整推挽）放大电路109

2.13β式跟随器112

2.14阴极耦合放大器114

2.15差分对116

2.15.1差分对电路的增益118

2.15.2差分对电路的输出电阻118

2.15.3差分对的AC平衡及阴极共接处的信号呈现119

2.15.4共模抑制比（CMRR）119

2.15.5电源抑制比（PSRR）121

2.16晶体管恒流源122

2.16.1晶体管恒流源用作电子管的有源负载125

2.16.2通过选择晶体管来优化恒流源的rout129

2.16.3场效应管恒流源131

2.16.4采用耗尽型场效应管DN2540N5的恒流源132

参考文献135

推荐阅读136

第3章 动态范围：失真与噪声139

3.1失真139

3.1.1失真的涵义139

3.1.2非线性失真的测量140

3.1.3失真测量及其正确运用141

3.1.4测量的选择142

3.1.5谐波失真测量的进化143

3.1.6谐波的权重143

3.1.7累加与变换145

3.1.8其他变换方式145

3.1.9噪声与THD＋N146

3.1.10频谱分析仪146

3.2数字化方面的有关概念147

3.2.1取样147

3.2.2量程变换148

3.2.3量化149

3.2.4数字的进制系统149

3.2.5精度150

3.3快速傅里叶变换（FFT）150

3.3.1周期性条件150

3.3.2加窗151

3.3.3作者是如何测量失真的152

3.4以低失真为目标的设计方法152

3.5信号幅度153

级联接法与失真155

3.6栅极电流156

3.6.1处于接触电势时栅流带来的失真156

3.6.2栅流和音量控制引致的失真158

3.6.3带有栅流的工作方式（A2类）158

3.7通过控制电路参数来降低失真160

3.8通过相互抵消来降低失真162

3.8.1差分对的失真抵消164

3.8.2推挽工作的失真抵消166

3.8.3西电公司的谐波均衡电路166

3.8.4谐波均衡电路产生的副作用168

3.9直流偏置170

3.9.1电阻式阴极偏置170

3.9.2栅极偏置（Rk=0）171

3.9.3充电电池式阴极偏置（rk=0）172

3.9.4二极管式阴极偏置（rk≈0）173

3.9.5恒流源式阴极偏置176

3.10电子管的选择177

3.10.1哪些电子管的设计确实是以低失真为目标的177

3.10.2外壳喷碳179

3.10.3电子偏转179

3.10.4通过测试寻找低失真电子管180

3.10.5测试电路180

3.10.6测试电平及频率181

3.10.7测试结果182

3.10.8测试结果评述183

3.10.9约定性称呼185

3.10.10其他中μ值管185

3.10.11计权失真结果186

3.10.12测试结果综述187

3.11级间耦合187

3.11.1响应中断188

3.11.2变压器耦合189

3.11.3低频提升网络190

3.11.4电平转移与DC耦合191

3.11.5用于驱动动圈耳机的DC耦合A类放大器193

3.11.6诺顿电平转移器的使用196

3.12失真与负反馈198

3.13碳质电阻与失真202

3.14噪声202

3.15 来自电阻的噪声202

来自电阻性音量控制器的噪声203

3.16来自放大器件的噪声204

3.16.1栅极电流噪声与泊松分布205

3.16.2静电计与栅极电流206

3.17 DC电压基准的噪声209

3.17.1作者如何测量DC电压基准的噪声209

3.17.2充气稳压管噪声的测量211

3.17.3充气稳压管噪声与工作电流的关系211

3.17.4半导体电压基准噪声的测量与叠加使用212

3.17.5齐纳管噪声与工作电流的关系213

3.17.6齐纳组合管与LM317的噪声比较214

3.17.7红色发光二极管的噪声215

参考文献215

推荐阅读216

第4章 元器件218

4.1电阻218

4.1.1标准值&-218

4.1.2发热219

4.1.3金属膜电阻220

4.1.4功率型电阻（绕线电阻）223

4.1.5绕线电阻的老化223

4.1.6绕线电阻的电感与噪声223

4.1.7无感厚膜功率型电阻226

4.2电阻的选择227

4.2.1误差227

4.2.2温度227

4.2.3额定电压227

4.2.4额定功率227

4.3电容227

4.3.1平板电容器228

4.3.2增大极板面积和减小间隙228

4.3.3介质229

4.4不同种类的电容230

4.4.1金属平板空气电容（εr≈1）231

4.4.2箔式极板塑料薄膜电容（2＜εr＜4）231

4.4.3金属化塑料薄膜电容234

4.4.4金属化纸介电容（1.8＜εr＜6）234

4.4.5银云母电容（白云母εr=7.0）235

4.4.6陶瓷电容235

4.4.7电解电容235

4.4.8铝电解电容（εr≈8.5）236

4.4.9钽电解电容（εr≈25）243

4.4.10随着频率而变的容量244

4.4.11电容器的虚部电容245

4.5电容的选择246

4.5.1额定电压246

4.5.2容量247

4.5.3温度247

4.5.4等效串联电阻（ESR）247

4.5.5漏电与损耗247

4.5.6话筒效应247

4.5.7旁路退耦249

4.6磁性元件249

4.7电感250

4.7.1空气芯电感251

4.7.2有间隙的芯体（仅AC用）253

4.7.3 AC/DC用的有间隙芯体（电源扼流圈）254

4.7.4自身电容255

4.8变压器257

4.8.1铁损257

4.8.2 DC磁化261

4.8.3铜损261

4.8.4静电屏蔽262

4.8.5磁致伸缩262

4.8.6输出变压器的反馈安排与扬声器配接262

4.8.7变压器模型264

4.8.8输入变压器的负载266

4.9为何要使用变压器268

4.10变压器的选择考虑269

4.11音频变压器的损坏270

4.11.1吉他放大器与电弧放电270

4.11.2其他原因造成的损坏271

4.11.3磁场屏蔽壳271

4.11.4铁芯材料的性能退化272

4.12热离子真空管272

4.12.1热离子真空管的发展历史272

4.12.2电子的发射274

4.12.3电子的撞击速度274

4.12.4电子的渡越时间275

4.13电子管各个组成部件276

4.13.1阴极276

4.13.2敷钍钨质灯丝的脆弱性279

4.13.3阴极直热与阴极旁热的对比280

4.13.4灯丝与阴极之间的绝缘隔离282

4.13.5关于阴极温度283

4.13.6灯丝及其供电284

4.13.7偏摆现象与灯丝功率286

4.13.8灯丝电压与电流288

4.13.9控制栅极290

4.13.10栅极电流291

4.13.11栅极电流引致的热失控291

4.13.12栅极发射291

4.13.13框架栅极式电子管292

4.13.14可变μ值管及其失真292

4.13.15其他栅极294

4.13.16阳极295

4.13.17真空度与电离噪声297

4.13.18消气装置298

4.13.19云母片与管壳温度300

4.13.20电子管插座及其漏电与噪声301

4.13.21电子管管座与锁式管座302

4.13.22玻壳与引脚303

4.13.23 PCB材质304

参考文献305

推荐阅读306

第5章 电源308

5.1电源的主要功能块308

5.2整流与滤波平滑309

5.2.1整流器/整流二极管的选择309

5.2.2不再使用的整流器件一（气体整流管）314

5.2.3不再使用的整流器件二（硒整流器）316

5.2.4不再使用的整流器件三（氧化铜整流器）317

5.2.5射频干扰/电压尖峰317

5.2.6单个储能电容滤波法318

5.2.7脉动电压318

5.2.8输出电压中脉动电压带来的影响319

5.2.9脉动电流与导通角320

5.2.10变压器铁芯的饱和323

5.2.11储能电容与变压器的选择324

5.2.12通过变压器接力法获得高压326

5.2.13倍压整流电路328

5.2.14扼流圈输入式电源330

5.2.15扼流圈输入式电源的最小负载电流331

5.2.16扼流圈的电流规格332

5.2.17扼流圈输入式电源的变压器电流规格334

5.2.18电压突峰与抑止器334

5.2.19采用小容量电容来降低HT电压339

5.2.20 PSUD2电源仿真软件340

5.2.21实用LC滤波器的宽带响应342

5.2.22宽带LC滤波器的频响估算348

5.2.23多级RC滤波器349

5.3稳压电路351

5.3.1串联稳压基本电路351

5.3.2双管串联稳压电路353

5.3.3加速电容354

5.3.4稳压电路输出感抗的补偿356

5.3.5可调式偏置电源稳压电路356

5.3.6 317型集成块稳压电路358

5.3.7 317型集成块用于HT稳压电源360

5.3.8电子管稳压电路361

5.3.9电子管稳压电路的优化363

5.3.10利用五极管的g2输入来抵消哼声363

5.3.11低成本扩流法364

5.3.12稳压电路的声音366

5.3.13电源输出电阻与放大器的声道间串扰367

5.3.14电源输出电阻与放大器的稳定性368

5.3.15统计学稳压器（the Statistical Regulator ）369

5.3.16统计学稳压器的输出并联电容372

5.3.17统计学稳压器的改进373

5.3.18灯丝电位的抬升374

5.4共模干扰377

5.4.1过去的灯丝供电方法377

5.4.2共模灯丝干扰如何窜入到音频信号中378

5.4.3电源变压器及其绕组间的电容378

5.4.4电源变压器绕组间电容的减小办法379

5.4.5电源变压器次级侧的共模干扰滤波器380

5.5实际应用上的考虑381

5.5.1变压器的稳定度381

5.5.2 HT电容及其电压规格381

5.5.3预防电容外壳带电所致的触电危险382

5.5.4开机冲击383

5.5.5电源保险管384

5.5.6电源开关385

5.6电源设计实例一（全平衡混合前置放大器的电源）386

5.6.1 HT稳压电路387

5.6.2 HT整流滤波电路（采用PSUD2软件辅助设计）388

5.6.3灯丝整流滤波电路（采用手工计算法设计）391

5.6.4灯丝稳压电路393

5.6.5市电滤波电路394

5.7电源设计实例二（EC8010唱片均衡放大器的电源）396

5.7.1 HT稳压电路396

5.7.2基准电位397

5.7.3 HT整流滤波电路（采用PSUD2软件辅助设计）397

5.7.4灯丝稳流电路399

5.7.5灯丝整流滤波电路（采用手工计算法设计）400

参考文献402

推荐阅读403

第6章 功率放大器404

6.1输出级404

6.1.1单端A类输出级404

6.1.2输出电阻较高带来的影响407

6.1.3变压器的缺陷408

6.2放大器的工作类别409

6.2.1 A类410

6.2.2 B类410

6.2.3 C类410

6.2.4 ＊1类（后缀为1的类别）412

6.2.5 ＊2类（后缀为2的类别）412

6.3推挽输出级及其输出变压器412

其他形式的输出变压器接法414

6.4无输出变压器（OTL）放大器418

6.5功放整机电路结构419

6.6驱动级419

6.7分相器421

6.7.1差分对（长尾对）分相器及其衍生电路422

6.7.2单管分相器427

6.7.3分相器与B类输出级的密勒电容431

6.8输入级431

6.9放大器的稳定性432

6.9.1主极点补偿433

6.9.2低频振荡（发出汽船声）434

6.9.3输出级的寄生振荡及栅极抑振电阻435

6.9.4超线性输出级的寄生振荡及g2抑振436

6.9.5寄生振荡与阳极抑振436

6.9.6高频稳定性与0V机箱接线437

6.9.7稳定裕量437

6.10经典的功放电路437

6.10.1威廉逊放大器437

6.10.2 Mullard5-20放大器440

6.10.3 QuadⅡ放大器445

6.11运用所学知识设计功放448

6.12单端功放的狂热448

6.13 “Scrapbox Challenge”6.8W单端功放448

6.13.1输出管的选择449

6.13.2输出管工作类别的选择449

6.13.3根据输出功率和失真选定DC工作点449

6.13.4输出变压器规格的确定451

6.13.5输出管的偏置451

6.13.6输出管阴极旁路电容452

6.13.7 HT电压的确定453

6.13.8 HT电源的平滑滤波453

6.13.9 HT电源的整流453

6.13.10 HT电源变压器454

6.14 HT电源扼流圈的适用性455

6.14.1供选用的HT稳压电路456

6.14.2放大器输出电阻的估算458

6.14.3对驱动级的需求459

6.14.4驱动级电路459

6.14.5驱动级电子管的选择460

6.14.6驱动级工作点的确定460

6.14.7驱动级偏置的设定461

6.14.8驱动级输出电阻和增益的验核461

6.14.9关于反馈问题462

6.14.10总体审视462

6.14.11初期的测试调整464

6.14.12聆听测试465

6.14.13作者的制作经验465

6.14.14得到的结果467

6.15输出功率大于10W的惯常做法468

6.15.1输出功率的诱惑与谎言468

6.15.2扬声器效率与功率压缩效应469

6.15.3有源分频器与茹贝尔网络470

6.15.4输出管并联与变压器设计471

6.16大功率输出级的驱动472

6.17 “Crystal Palace” 40W大功率推挽功放473

6.17.1 13E1工作状况的选定474

6.17.2驱动需求477

6.17.3寻找满足要求的驱动电路拓扑478

6.17.4恒流源电路的压差及其拓扑选择481

6.17.5 Va（max.）与HT正电源481

6.17.6摆幅对称性及HT负电源电压的确定482

6.17.7第二个差分对电路与输出级电流482

6.17.8为什么尾巴电流和HT负电压不需有很好的稳定度484

6.17.9第一个差分对的线性度及HT电源485

6.17.10电子管的匹配485

6.17.11重要的细节设计486

6.17.12级联式恒流源及其面对市电变动时的稳定度486

6.17.13 LM334Z恒流源与热稳定性488

6.17.14高频稳定性489

6.17.15HT稳压电路491

6.17.16功放构造与重量491

6.17.17电源电路设计492

6.17.18作者的设计制作体会492

6.17.19关于输出管超Vg2规格使用问题494

6.17.20关于改用GM70作为输出管494

6.17.21输出管工作电流Ik的监察494

6.17.22大环路负反馈495

6.17.23得到的结果498

6.18可增减输出管的“Bulwer-Lytton”并联推挽功放499

6.18.1设计初衷499

6.18.2用于驱动输出管的跟随器电路设计500

6.18.3阴极跟随器与FET源极跟随器的测试对比500

6.18.4输出级的偏置、平衡与耦合503

6.18.5增益的提供505

6.18.6增益级的恒流源及声道间的增益匹配506

6.18.7功率放大器的平衡式输入506

6.18.8音量控制与低音补偿507

6.18.9音频电路评注511

6.18.10电源电路511

6.18.11大环路负反馈512

参考文献512

推荐阅读513

第7章 前置放大器514

7.1输入选择515

7.1.1信号源之间的电平差异问题515

7.1.2相邻开关触点的寄生电容（信号源之间的串音问题）516

7.1.3开关触点与漏电电阻（噪声问题）517

7.1.4机电开关（继电器）的特有问题及其解决办法517

7.2音量控制518

7.2.1音量控制器阻值所受限制（频响改变问题）519

7.2.2对数曲线特性（调节音量时变化不均匀的问题）520

7.2.3开关式衰减器（两声道音量不一致的问题）520

7.2.4开关式衰减器的设计522

7.2.5运用电子表格软件进行音量衰减器的计算530

7.2.6数字有源分频器的音量控制533

7.2.7音量控制器阻值与噪声533

7.2.8栅漏电阻与音量控制535

7.2.9平衡式音量控制536

7.2.10利用光敏电阻作音量控制537

7.2.11利用变压器作音量控制538

7.3平衡控制539

衰减器特性曲线篡改539

7.4低失真单位增益线路放大级（电缆驱动器）543

7.4.1静态工作电流的选定543

7.4.2电子管的选择544

7.4.3电路设计上的实际考虑546

7.4.4低增益线路放大级548

7.4.5极性反转问题549

7.5音调控制550

7.6唱头信号的相关问题556

7.6.1模拟唱头电平与CD信号电平的比较556

7.6.2 RIAA均衡特性与唱片重放的“隆隆”声556

7.6.3机械问题557

7.6.4唱臂接线及唱头的DC电阻559

7.6.5哼声环路与非平衡输入级560

7.6.6拾音唱臂接线及其平衡接法560

7.7 RIAA唱片均衡电路的设计562

7.7.1设计需求562

7.7.2 RIAA均衡特性的要求565

7.7.3一体化均衡网络567

7.7.4分体式均衡网络568

7.7.5最终确定的均衡方案569

7.8设计实例：基本型唱片均衡前置放大器569

7.8.1输入级的噪声与输入电容569

7.8.2电子管的噪声573

7.8.3闪烁噪声574

7.8.4并联管子降噪法575

7.8.5电子管噪声综述575

7.8.6因RIAA均衡特性而获得的噪声改善576

7.8.7 RIAA均衡特性的实现与隐藏的元件576

7.8.8 75μs网络的元件值计算577

7.8.9 3180μs/318μs合并网络及其元件取值的牵扯问题578

7.8.10 3180μs/318μs合并均衡网络579

7.8.11元件的尴尬取值与元件的误差580

7.9 EC8010唱片均衡放大电路581

7.9.1输入级581

7.9.2让输入变压器工作于优化状态584

7.9.3第二级585

7.9.4输出级586

7.9.5根据灯丝供电来考虑管子的选用586

7.9.6 RIAA均衡特性的实现587

7.9.7栅流失真及RIAA网络的串联电阻587

7.9.8由密勒电容引致的3 180μs/318μs网络均衡误差588

7.9.9 75μs网络的摩改588

7.9.10运用CAD软件解决RIAA网络的设计难题589

7.9.11 3 180μs/318μ网络的调整要点589

7.9.12 75μs/3.18μs网络的调整要点590

7.9.13 75μs/3.18μs网络的实装考虑592

7.9.14直接测量RIAA均衡特性的存在问题593

7.9.15 产生的误差与元件的挑选594

7.9.16因电子管参数误差引致的RIAA均衡误差595

7.10平衡式胆石混合唱片均衡放大器595

7.10.1采用无升压变压器方案596

7.10.2半导体器件作为输入器件596

7.10.3密勒电容597

7.10.4 DC工作状况及增益情况598

7.10.5 JFET的噪声599

7.10.6 BJT的噪声599

7.10.7在BJT与JFET之间作选择及其相关影响600

7.10.8从实践角度考虑平衡电路方案的下一步设计目标601

7.10.9电路框图602

7.10.10单位增益电缆驱动器602

7.10.11决定HT电压603

7.10.12输入级BJT的密勒电容604

7.10.13 BJT工作电压与线性605

7.10.14输入电阻与偏置电流606

7.10.15 输入级的噪声607

7.10.16 RIAA均衡网络的计算608

7.10.17源极跟随器610

7.10.18恒流源610

7.10.19 HT电源612

7.10.20电路总增益及声道间的平衡612

7.10.21总评613

参考文献613

推荐阅读614

附录A615

A.1电子管数据资料615

A.1.1欧洲的电子管编号615

A.1.2美国的商用电子管编号617

A.1.3电子管引脚的排列顺序618

A.1.4热电子发射计算公式618

A.2标准元件值619

A.3 ResCalc电阻组合计算软件620

A.4电阻的颜色代码620

A.4.1四色环电阻621

A.4.2六色环电阻621

A.5塑料电容代码621

A.6电缆622

A.6.1同轴电缆的电容622

A.6.2美国线规（AWG）623

A.7方波波形下斜与f-3dB频率的对应关系623

A.8 78转唱片的放音625

A.8.1正确的转速625

A.8.2声槽的尺寸625

A.8.3唱臂的构造626

A.9均衡特性626

A.9.1各个时期模拟唱片的均衡特性626

A.9.2现代模拟密纹唱片的均衡特性628

A.9.3 CD唱片的均衡特性629

A.10元件购买之策629

A.10.1全新元件629

A.10.2二手元件等630

参考文献632

附录B（译者补充）633

实用电路目录633

QBASIC小程序目录637