小型便宜电子管功放自行设计,design of vacuum tube amplifier

小型便宜电子管功放自行设计,design of vacuum tube amplifier

关键字：小型便宜电子管功放自行设计

 

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、300B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360V，作推挽输出有效功率约25W，作甲类单臂输出约6.5W，如若提高屏压，输出达10W。中档价位的KT66，屏压390V，作推挽输出有效功率约30W，作甲类单臂输出约10W。
五极输出管EL34（6AC7），屏压通常为370V，作推挽输出有效功率约48W，作甲类单臂输出约10W。
其他则是低价位的以速射四极管6P6或五极管6P14为输出管的小型胆机。推挽电路输出约10W，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屏蔽罩，就能够解决这种交流声，实际上因变压器安装在铁底上，屏蔽罩下端开口，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；但购置或定做的价格偏高。铝板没有导磁性，且具备电场屏蔽作用，是防止感应交流声的好材料。缺点是，无法焊接，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屏蔽作用的材料作底版，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100K－500K），尽管采用了屏蔽线或其他屏蔽措施，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6N11作前级放大最好。这是因为6N3和6N11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6N11高音频特性好，有利于通频带展宽。使用6N3和6N11，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10%。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20W，左右声道有效功率在10W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 10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10W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。更多内容见下一页。。。。

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