小型便宜电子管功放自行设计 (小型化电子管)

自行设计小型便宜电子管功放（胆机），笔者认为应认真思考以下问题。一、目前市面销售的胆机还存在哪些问题。我们自行设计小型胆机能否解决这些问题。二、花钱少，能不能取得好音质？首先，我们看看市场卖的胆机。目前市场卖的胆机有如下设计：1.以直热管为输出管的胆机。输出管为直热三极管胆机，多被卖家宣传得为“胆王”，声称其音质犹如“天籁之音”。笔者曾到过一些胆机店，聆听2A3、B等输出管制作的胆机，但始终认为，其造价与其效果来看，造价还是高了一些。首先，直热式三极电子管，是上个世纪早期设计的，一般内阻低、放大系数低；在与其他输出管同等输出功率下，必然对前级信号推动的幅度有更高的要求。因此其电压放大通常为２级。从信号放大的角度来看，要求推动的电压幅度越高，电压推动级所产生的失真也应该越大。其次，采用直热式输出管，在交流供电的情况下，无论如何阴极采用何等平衡电路，都无法完全抑制交流声。如再采用高灵敏度扬声器，接近3毫伏的背景交流声输出将使音箱在音乐静态时，能够听到讨厌的交流声。有的厂家，为了抑制交流声，采用直流给输出管阴极供电，但由于阴极两端存在直流压差，导致阴极发射电子流的密度有差异，从而影响输出管的寿命。因此，笔者不认为选用直热式输出管是最佳方案。2.以旁热阴极速射四极管或五极管为输出管的胆机。较为低廉输出管为6P3(6L6)，屏压通常为V，作推挽输出有效功率约W，作甲类单臂输出约6.5W，如若提高屏压，输出达W。中档价位的KT，屏压V，作推挽输出有效功率约W，作甲类单臂输出约W。五极输出管EL（6AC7），屏压通常为V，作推挽输出有效功率约W，作甲类单臂输出约W。其他则是低价位的以速射四极管6P6或五极管6P为输出管的小型胆机。推挽电路输出约W，单臂甲类约4W。这类胆机，以速射四极管为输出的，声音欠一点华美；以五极管为输出管的，则低音暴棚总似有些欠缺。3.以胆石结合的功率放大机。胆石结合，市面卖的通常是前胆后石电路。即用小型双三管作输入放大，末级采用集成电路，或场效应管作输出。从听机音色来看，低音澎湃有力，但中音和高音则失去了胆机特有韵味。且售价的利润比高于胆机。综上所述，我们自行设计的胆机，应当达到以下非仪器听音标准。1.无论如何，都不应有背景交流声；也不应有前级噪音。将放大器接高灵敏度音箱，开至最大音量，将耳朵贴在音箱上，听不见交流声和背景噪音。2.低音部分，应澎湃有力、阻尼适当，微有余音，但不影响清晰度；中音部分应当音色华美，尤其是听女生歌唱，应有甜美感；高音部分应纤细透明，一定要杜绝高音部分发出“嘶嘶”噪音。3.开到最大音量，不能有失真感。欲达到上述要求，在自行设计时，应注意哪些问题呢？一、杜绝交流声1.机箱底版――业余制作，同常采用铁制底版。笔者认为，这是最不可取的。原因是铁容易导磁，电源变压器的漏磁能够很容易的传输给输出变压器，造成大于2毫伏的交流声。而且这种交流声是无法克服的。拔掉输出管，音箱照样有细小的交流哼声。有的人认为给变压器加铁制的*罩，就能够解决这种交流声，实际上因变压器安装在铁底上，*罩下端开口，仍然会有交变磁场通过铁底传输。因此最佳方案就是不采用普通黑白铁作铁底。外购机箱底版，多是不锈钢制作。不锈钢导磁性能比铁底低得多，是较好的选择；但购置或定做的*偏高。铝板没有导磁性，且具备电场*作用，是防止感应交流声的好材料。缺点是，无法*，地线桩只能够靠铜螺丝与接线片旋紧来连线。双面覆铜的厚度达1mm以上的印刷电路板，制作小型底版，也是很好的材料，且加工容易。如果所制作的胆机，有自制的外壳包装，笔者认为旧铝饭盒拼接起来，也是很好的。总之，必须采用导磁低的且具有电*作用的材料作底版，可以有效防止电源变压器对输出变压器的干扰。2.前级和激励级的设计――从笔者实验结果看，6N2、6N9，阴极从灯丝感应交流声最强，且阴极与灯丝之间的绝缘比较薄，也容易漏电。因此有些胆机设计，对前级通常采用5V供电，或直流供电，以彻底解决前级交流声。笔者认为这给供电带来麻烦。有的电路采用灯丝悬空，用输出管阴极的正电相接，以防止灯丝发射电子被阴极吸收带来交流声，这对激励级和输出级比较有效，对前级放大效果有限，原因是前级输入阻抗很高，音量电位器的阻值也很高（通常K－K），尽管采用了*线或其他*措施，但微弱的交变电场(来自于灯丝或电源变压器)，还是会使输入管栅极感应微弱的交流信号，如将音量放大，则交流声越明显。我们希望输入端在无信号和无连接任何音源设备（DVD\VCD\收音头\声卡）时，也无交流声。这就需要我们在工艺上、选材上和电路上加以解决。从选管来说，经实验，笔者认为6N3或6N作前级放大最好。这是因为6N3和6N原本设计在高频电路中应用，且采用的是直流串联的栅极输入、屏极输出到阴极的栅极接地输出电路，其灯丝与阴极间的绝缘厚，降低了灯丝与阴极之间的感应；二是6N3与6N高音频特性好，有利于通频带展宽。使用6N3和6N，作前级放大，能够较好降低感应交流声。如果采用灯丝直流供电，则能够完全避免感应交流声。以上是对严格要求全胆的爱好者所说的。如果我们换一个思路，即前级（第一电压放大级）采用晶体管是否可行呢？经实验证明，这是一个比较好的方案。采用晶体高频管，有利于拓展通频带宽度，二由于没有灯丝，体积小，因此能够完全杜绝感应交流声。二、功率输出与音箱功率输出是头疼的事。这是因为宣传，将哪些名胆管说的神乎其神。其实仔细看一下胆管的特性，我们大致可看出在推挽输出时，直热式管（三极管）在不加负回授时，其失真一般为3%左右；单臂甲类一般为>5%。速射四极管或五极管，在不加负回授时，推挽失真通常为3%－5%，单臂失真近乎%。从这些数据来看，名胆管与一般胆管没有那么大的差异。从主观听音的角度看，直热式三极管需要推动的电压高，因此在小音量时，效果并不十分理想；且有背景交流声。有人撰文说，没有这种交流声，就没有胆味。笔者对此不感苟同。使用速射四极管和五极管在放音方面，确有差异。因此笔者认为，采用电子分频方式来设计，应当更好些。即采用速射管的推挽方式作低音炮；采用五极管甲类单臂作左右声道输出。如果低音炮有效功率达W，左右声道有效功率在W左右，那么使用现代音箱将没有任何问题。如果换一个思路，使用高灵敏度老式扬声器（低中音采用纯纸盆－如飞乐纸盆寸，低音；飞乐椭圆4×6英寸－中音，号角式４寸高音），其效果放在胆机上比目前的低阻尼PC盆扬声器要动听得多，放声也更自然。那么功率放大器就不需要那么大的功率，低音W即足以，中高音>3W就能够满足使用。在音箱设计方面，如体积足够，也可以采用后背开口式，这样放音更自然。三、降低成本1.电源变压器电源变压器是胆机中较为昂贵的器件。笔者建议采用高低压变压器分别的方式。目前电子市场*一种隔离变压器，通常为环型，漏磁较小；初级V，次级有V的和V。功率从W至W的均有。左右的通常元左右。用来作高压变压器比较合适。根据功率管的屏压，自行设计晶体管整流电路。屏压在V－V的，采用桥式整流，输出峰压为×1.4=V。若高于V的，可采用全波倍压整流，运用滤波电阻和分流电阻以满足需要（此类设计适合甲类放大）。低压变压器可定制，根据所使用的电子管灯丝电流设计。由于无高压，损耗小，因此在设计中可以减小余量。需要注意的是必须充分考虑变压器初级电阻和次级电阻，变压器空载灯丝，最好达6.8V，但最高不得超过7V，在满载时，为标准电压6.3V。这样设计电源变压器，比购置厂家的胆机电源变压器要便宜得多。2.输出变压器输出变压器可在电子市场销售变压器的摊点定做。但一定要对硅钢和绕法提出明确要求。从实践来看，如果找的师傅好，是能够绕出合格的输出变压器的，而*比邮购专用胆机输出变压器便宜。四、电路的选择胆机电路形式多样。到底什么算好呢？笔者从主观听音的感觉谈一谈。1.推挽和单臂近年来，很多文章都在宣*臂甲类放大器，认为单臂甲类放大对保证声音细节，有绝对的优势。笔者认为甲类单臂要达到足够的输出，那么必然要使用大功率管，现在生产的某些胆机，所用高压有的已达近V。高压过高，对机内走线和器件的要求就越高。这明显不利于业余爱好者制作。从实际放音来看，单臂甲类主要是偶次谐波成分高，音染效果突出。实际上失真更大了些。很多人认为这就是胆味。推挽电路，如果平衡做得好，在不加负回授的情况下，输出失真小于3%，其偶次谐波也有一定保留，即胆味并没有完全消失。笔者认为，业余制作，推挽来得实惠，且效果也不错。2.负回授大多数设计都有大环路负回授。通常设计认为，负回授有效降低失真。笔者根据实验，认为大环路负回授的效果，并不十分理想。①从输出变压器次级引回负回授的同时，也可能引回交流声。有的人认为，负回授应当压制交流声和噪声，为什么还会引回交流声呢？这还是前面所说的，由于电源变压器感应给输出变压器的交变电场是胆机的客观存在，即使*得再好，或采用非导磁材料做底版，那也只能说，最大限度地降低了交变磁场的影响，但不等于是零。当音频为负回授时，而交变感应磁场的相位并非为负回授时，这样就将微弱的交变信号传输给前级，经放大，加剧了背景交流声。有时是因为从输出变压器到前级负回授的引线过长，若没有采用*线，也会带来感应交流声。②大环路负回授反馈信号，经过了通常３级放大，第一电压放大级、激励级、功放级，对复杂的音频信号来说，其相位肯定要有失真，因此负回授中的信号有相位失真信号。因此大环路负回授会影响高音部分频率特性。因此笔者认为，并经听音实验（大环路负回授影响放音自然，负回授越强，整体听感，尤其音乐的强弱感就越差，高音容易干涩），主张电路不搞大环路负回授。如果需要，也仅加上本级电路的小回输量的负回授。3.推挽的倒相和激励推挽的倒相常见的为分压式，即倒相管采用屏阴分割电阻为负载，进行倒相。从实践中看，一是增益低，二是输出电压并非完全平衡，实际上屏阴两个电阻需要调整，才能趋*衡。且阴极与灯丝存在电容，要达到高音段平衡则更为困难。另一种常见倒相电路为长拖尾式，增益较高，不存在高音衰减，电路稳定。笔者认为电路比较经济，且有不错的效果。对于某些大功率管，为保证激励电压和电流，采用阴极输出的方式进行激励。其好处是，起到阻抗变换的作用，输出阻抗低，输出电流大，适合大功率管激励的需要。缺点是，信号从阴极引出，要防止灯丝泄漏带来的交流声。再有倒相采用输入变压器式，因质量要求高，成本高，对频响影响大，不适合业余制作。综上所述，笔者认为，业余制作，采用如下结构比较好。方案一：晶体三极管做电压放大（双路左右声道混合合并）――音频滤波电路――6N3或6N长拖尾倒相激励――6P3甲乙类推挽－低音音箱（BASS）晶体三极管做电压放大（单路左声道）――音频滤波电路――1/2-6N3激励――EL甲类单臂――中高音音箱晶体三极管做电压放大（单路右声道）――音频滤波电路――1/2-6N3激励――EL甲类单臂――中高音音箱高压变压器――桥式整流――高压延时继电器――供高压低压变压器――３组――灯丝中心*――*接6P3阴极。注：晶体管前级放大，采用EL阴极电压＋V供电。集电极负载7.5K－K，音量电位器k-k，偏置电阻兼负回授，从集电极接基极，约K－K。发射极电阻Ω，不接旁路电容。集电极电流控制在1mA－0.mA。推挽管，每只管帘栅极接Ω电阻作本级负回授；EL作超线性输出，或采用本级屏栅负回授，以0.μ耐压V无感电容串联K电阻，接在屏栅之间。以上输出功率，推挽低音为w，左右声道各为W。方案二：其他不变，推挽和单臂甲类功放，均采用6F6（俄式6Ф6C）。6Ф6C灯丝0.7A，甲乙类推挽屏压V，帘栅极V，屏至屏负载K，第一栅负压V，失真小于3%，输出功率W；当屏压V时，输出W。单臂使用时，屏压V，负载7K，失真8%，加本级负回授后失真小于4％，输出功率>３W。适合高灵敏度音箱。俄式6Ф6C为8脚葫芦管，管壁无6P6那种黑色涂层，很美观，为年代进口的积压品，现电子市场售价为—元，是很好的选择。6Ф6C为五极管，与6P6相比声音更为华美。方案三：其他不变，推挽采用6P6。甲乙类推挽屏压V，帘栅极V，屏至屏负载K，第一栅负压V，失真小于3%，输出功率W；当屏压V时，输出W。左右声道单臂放大，采用6P9，使用时屏压V，帘栅极－V，负载K，失真%，加本级负回授后失真小于4％,输出功率3W。采用6P9，因该管为电视电路的*放大管，其放音高音部分纤细透亮。因其栅极负压为3V，故有较高增益，通常采用１级前级低频放大，就能够保证足够增益，故本方案，左右声道前级所用晶体管电路取消，因仅有两级放大，电路安排的好，可以杜绝交流声。方案四：采用电子管作左右声道的中高音输出，采用场效应管“傻瓜王”电路块作低音BASS输出。这种方案，笔者认为有如下好处：一是由于省去低音输出变压器，造价下降，低音效果突出。胆机最佳听音效果是中音段，即人声。所以用电子管作左右声道。这样低音的暴棚度，和中高音的华美、纤细、透亮均可得以兼顾。且造价也低。左右声道采用EL或6Ф6C，甲类单臂放大，采用高灵敏度扬声器，即可得到很好的放音效果。傻瓜王，输出功率从W到、W的均有，作BASS非常适合，电路简单，适合初学者使用。*也比较便宜（――元）。