超音频正弦波电子管放大器灯丝伺服电路的设计

材料的连接处时会产生电化学效应，造成电腐蚀。功率电子管的灯丝电流相当大，改为直流供电后灯丝和管脚引线的焊接处可能因直流电腐蚀而烧断，减少电子管的寿命令电子管过早损坏。

实际听音也证明灯丝交流供电比直流供电音色更好，灯丝寿命更长。所以直流灯丝供电并不是一个好的供电方案。

2 超音频正弦波电子管放大器灯丝伺服电路方案

上述两种传统供电方案不能完美的解决灯丝供电的干扰问题和灯丝寿命问题，加之灯丝在上电时承受大的冲击电流，容易造成灯丝冲击熔断，影响电子管寿命。基于以上的分析，本文章提出一种“超音频电子管放大器灯丝伺服电路”，配合开机软上电，在去除50Hz工频干扰改善音质的同时，也提高了灯丝的寿命。

2.1 实现思路

为灯丝提供超音频的纯正弦波的驱动电压去驱动灯丝，这样驱动灯丝电流的交流频率在人耳的听觉（ 20H-20KHz）以外，人耳无法觉察，因为是纯正弦波交流供电，上述直流供电的弊端均不复存在。交流供电不会对灯丝造成不良影响。为了避免上电时全部额定电压瞬间直接加到灯丝对灯丝的冲击，设计了软上电电路，用数字电位器实现，在上电时数字电位器置零，在上电后的十秒钟内线性平滑的调到最大值，实现灯丝电压由零到额定值的“软上电”，保护灯丝免受冲击，提高了灯丝的寿命，使电子管的寿命得以延长。

具体实现：正弦波信号发生采用直接数字式频率合成器（ Direct Digital Syhesizer）DDS数字技术实现。与传统的频率合成器相比，DDS具有高精度、高分辨率、低谐波干扰等优点，采用直接数字频率合成技术产生频谱纯净、幅值稳定的超音频正弦波信号，此信号经过功率放大，为灯丝提供纯净稳定激励电源。并在上电时为灯丝提供一个电压缓慢上升的软上电过程，减小灯丝的冲击电流，延长灯丝寿命。

2.2 电路实现

电路主要包括正弦波信号发生电路、数字电位器、低通滤波器、功率放大电路、CPU电路和电源电路。如图3所示：正弦波信号发生电路、数字电位器、低通滤波器、功率放大电路依次相连，正弦波信号发生电路产生的正弦波信号通过数字电位器分压后进入低通滤波器滤除高次谐波，得到25KHz的幅度稳定的正弦波进入功率放大电路进行功率放大，产生6.3VRMS、25KHz的正弦波为电子管放大器灯丝提供激励电压。

具體电路如图4所示：由正弦波信号发生芯片AD9833，数字电位器软上电电路AD5263，低通滤波器AD829，功率放大电路LM3886。DDS芯片产生的正弦波信号，通过数字电位器分压后进入二阶巴特沃斯低通滤波器滤除高次谐波，得到25KHz的幅度稳定的正弦波，之后进入LM3886构成的放大器进行功率放大，产生6.3VRMS，25KHz的正弦波为电子管灯丝提供激励电压。CPU电路如图5所示：STM32F030F4的硬件SPI口连接AD9833和AD5263，PA3、PA4为两芯片提供片选信号。

软件实现：软件功能较为简单，STM32F030F4上电后初始化SPI口，后将数字电位器置为最低，之后控制DDS芯片输出，再缓慢提高数字电位器输出，使功放输出合适的电压，提供给灯丝。这方面的文献、例程较多很容易获得，本文不再赘述。

本文章摒弃了传统的电子管灯丝供电方案，取代以超音频灯丝供电方式，这是使用现代数字化技术对传统电子管放大器进行性能提升的有益尝试。

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