小型便宜電子管功放自行設計,design of vacuum tube amplifier

關鍵字：小型便宜電子管功放自行設計

自行設計小型便宜電子管功放（膽機），筆者認為應認真思考以下問題。
一、目前市面銷售的膽機還存在哪些問題。我們自行設計小型膽機能否解決這些問題。
二、花錢少，能不能取得好音質？
首先，我們看看市場賣的膽機。目前市場賣的膽機有如下設計：
1.以直熱管為輸出管的膽機。
輸出管為直熱三極管膽機，多被賣家宣傳得為“膽王”，聲稱其音質猶如“天籟之音”。筆者曾到過一些膽機店，聆聽2A3、300B等輸出管制作的膽機，但始終認為，其造價與其效果來看，造價還是高了一些。
首先，直熱式三極電子管，是上個世紀早期設計的，一般內阻低、放大系數低；在與其他輸出管同等輸出功率下，必然對前級信號推動的幅度有更高的要求。因此其電壓放大通常為２級。從信號放大的角度來看，要求推動的電壓幅度越高，電壓推動級所產生的失真也應該越大。
其次，采用直熱式輸出管，在交流供電的情況下，無論如何陰極采用何等平衡電路，都無法完全抑制交流聲。如再采用高靈敏度揚聲器，接近3毫伏的背景交流聲輸出將使音箱在音樂靜態時，能夠聽到討厭的交流聲。有的廠家，為了抑制交流聲，采用直流給輸出管陰極供電，但由于陰極兩端存在直流壓差，導致陰極發射電子流的密度有差異，從而影響輸出管的壽命。
因此，筆者不認為選用直熱式輸出管是最佳方案。
2.以旁熱陰極速射四極管或五極管為輸出管的膽機。
較為低廉輸出管為6P3(6L6)，屏壓通常為360V，作推挽輸出有效功率約25W，作甲類單臂輸出約6.5W，如若提高屏壓，輸出達10W。中檔價位的KT66，屏壓390V，作推挽輸出有效功率約30W，作甲類單臂輸出約10W。
五極輸出管EL34（6AC7），屏壓通常為370V，作推挽輸出有效功率約48W，作甲類單臂輸出約10W。
其他則是低價位的以速射四極管6P6或五極管6P14為輸出管的小型膽機。推挽電路輸出約10W，單臂甲類約4W。
這類膽機，以速射四極管為輸出的，聲音欠一點華美；以五極管為輸出管的，則低音暴棚總似有些欠缺。
3.以膽石結合的功率放大機。
膽石結合，市面賣的通常是前膽后石電路。即用小型雙三管作輸入放大，末級采用集成電路，或場效應管作輸出。
從聽機音色來看，低音澎湃有力，但中音和高音則失去了膽機特有韻味。且售價的利潤比高于膽機。
綜上所述，我們自行設計的膽機，應當達到以下非儀器聽音標準。
1.無論如何，都不應有背景交流聲；也不應有前級噪音。將放大器接高靈敏度音箱，開至最大音量，將耳朵貼在音箱上，聽不見交流聲和背景噪音。
2.低音部分，應澎湃有力、阻尼適當，微有余音，但不影響清晰度；中音部分應當音色華美，尤其是聽女生歌唱，應有甜美感；高音部分應纖細透明，一定要杜絕高音部分發出“嘶嘶”噪音。
3.開到最大音量，不能有失真感。
欲達到上述要求，在自行設計時，應注意哪些問題呢？
一、杜絕交流聲
1.機箱底版――業余制作，同常采用鐵制底版。筆者認為，這是最不可取的。原因是鐵容易導磁，電源變壓器的漏磁能夠很容易的傳輸給輸出變壓器，造成大于2毫伏的交流聲。而且這種交流聲是無法克服的。拔掉輸出管，音箱照樣有細小的交流哼聲。有的人認為給變壓器加鐵制的屏蔽罩，就能夠解決這種交流聲，實際上因變壓器安裝在鐵底上，屏蔽罩下端開口，仍然會有交變磁場通過鐵底傳輸。因此最佳方案就是不采用普通黑白鐵作鐵底。外購機箱底版，多是不銹鋼制作。不銹鋼導磁性能比鐵底低得多，是較好的選擇；但購置或定做的價格偏高。鋁板沒有導磁性，且具備電場屏蔽作用，是防止感應交流聲的好材料。缺點是，無法焊接，地線樁只能夠靠銅螺絲與接線片旋緊來連線。雙面覆銅的厚度達1mm以上的印刷電路板，制作小型底版，也是很好的材料，且加工容易。如果所制作的膽機，有自制的外殼包裝，筆者認為舊鋁飯盒拼接起來，也是很好的。總之，必須采用導磁低的且具有電屏蔽作用的材料作底版，可以有效防止電源變壓器對輸出變壓器的干擾。
2.前級和激勵級的設計――從筆者實驗結果看，6N2、6N9，陰極從燈絲感應交流聲最強，且陰極與燈絲之間的絕緣比較薄，也容易漏電。因此有些膽機設計，對前級通常采用5V供電，或直流供電，以徹底解決前級交流聲。筆者認為這給供電帶來麻煩。有的電路采用燈絲懸空，用輸出管陰極的正電相接，以防止燈絲發射電子被陰極吸收帶來交流聲，這對激勵級和輸出級比較有效，對前級放大效果有限，原因是前級輸入阻抗很高，音量電位器的阻值也很高（通常100K－500K），盡管采用了屏蔽線或其他屏蔽措施，但微弱的交變電場(來自于燈絲或電源變壓器)，還是會使輸入管柵極感應微弱的交流信號，如將音量放大，則交流聲越明顯。我們希望輸入端在無信號和無連接任何音源設備（DVD\VCD\收音頭\聲卡）時，也無交流聲。這就需要我們在工藝上、選材上和電路上加以解決。
從選管來說，經實驗，筆者認為6N3或6N11作前級放大最好。這是因為6N3和6N11原本設計在高頻電路中應用，且采用的是直流串聯的柵極輸入、屏極輸出到陰極的柵極接地輸出電路，其燈絲與陰極間的絕緣厚，降低了燈絲與陰極之間的感應；二是6N3與6N11高音頻特性好，有利于通頻帶展寬。使用6N3和6N11，作前級放大，能夠較好降低感應交流聲。如果采用燈絲直流供電，則能夠完全避免感應交流聲。
以上是對嚴格要求全膽的愛好者所說的。如果我們換一個思路，即前級（第一電壓放大級）采用晶體管是否可行呢？經實驗證明，這是一個比較好的方案。采用晶體高頻管，有利于拓展通頻帶寬度，二由于沒有燈絲，體積小，因此能夠完全杜絕感應交流聲。
二、功率輸出與音箱
功率輸出是頭疼的事。這是因為宣傳，將哪些名膽管說的神乎其神。其實仔細看一下膽管的特性，我們大致可看出在推挽輸出時，直熱式管（三極管）在不加負回授時，其失真一般為3%左右；單臂甲類一般為>5%。速射四極管或五極管，在不加負回授時，推挽失真通常為3%－5%，單臂失真近乎10%。從這些數據來看，名膽管與一般膽管沒有那么大的差異。
從主觀聽音的角度看，直熱式三極管需要推動的電壓高，因此在小音量時，效果并不十分理想；且有背景交流聲。有人撰文說，沒有這種交流聲，就沒有膽味。筆者對此不感茍同。使用速射四極管和五極管在放音方面，確有差異。因此筆者認為，采用電子分頻方式來設計，應當更好些。即采用速射管的推挽方式作低音炮；采用五極管甲類單臂作左右聲道輸出。
如果低音炮有效功率達20W，左右聲道有效功率在10W左右，那么使用現代音箱將沒有任何問題。
如果換一個思路，使用高靈敏度老式揚聲器（低中音采用純紙盆－如飛樂紙盆 10寸，低音；飛樂橢圓4×6英寸－中音，號角式４寸高音），其效果放在膽機上比目前的低阻尼PC盆揚聲器要動聽得多，放聲也更自然。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就能夠滿足使用。在音箱設計方面，如體積足夠，也可以采用后背開口式，這樣放音更自然。更多內容見下一頁。。。。

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