單端甲類小膽機的制作經驗總結
單端甲類小膽機的制作經驗總結
1、現在很多自己動手制作膽機的朋友很多都是按照一些參考電路來仿制，其對參考電路中的很多技術參數心中并不清楚，只是照葫蘆畫瓢，心中沒底自然設計出的成品就不一定能達到預期的效果。我根據自己的一點點知識和經驗與大家共同探討一些膽機設計、制作中的問題。如有不妥望大家批評指正。本文主要探討單端甲類小功率膽機中的一些問題，因為甲類單端膽機是音色最好的電路形式一，也是發燒友們自制較多的電路形式之一。
2、由于電子管電路及其應用的知識是上個世紀五．六十年代的教科書中才有，以后基本上就沒有傳授電子管知識了。所以稍年輕一些的發燒友對電子管知識了解得不是很透徹。
輸出功率的考慮
1、輸出功率的計算方法有很多不同的版本，各版本的計算結果基本相同，只是計算所需的參數不同?，F提供一個比較簡便的計算公式供大家參考：I2×R/2。式中I2為靜態電流的平方，R為輸出變壓器初級阻抗又稱負載阻抗。經過大量的實踐這個公式的結果是比較準確和實用的。
2、甲類單端膽機這種形式一般采用單只功率管進行放大，受功放管自身最大耗散功率的限制，輸出功率一般都不會很大，常見的電路中輸出功率一般在1W-15W之間。表1是一些常見功放管組成的甲類單端功放電路的輸出功率和一些常用參數。
表1中的輸出功率值與屏極工作電壓和負載阻抗(輸出變壓器初級阻抗)有很大關系，任何一個數據的變化都會引起輸出功率值的變化。適宜使用的場合與所用音箱的靈敏度有關，靈敏度越高使用面積越大。
電子管型號 燈絲電壓燈絲電流 最大屏極耗散功率 管腳形式 電源變壓器功率 輸出功率 適宜使用的場合
KT88,6550 6.3V/1.6A 40W 8腳管座 150W 15W 30平米以上的房間
EL34,6CA7 6.3V/1.5A 25W 8腳管座 120W 11W 15-30平米的房間
6L6G,6P3P 6.3V/0.9A 19W 8腳管座 100W 8.5W 15-30平米的房間
807,FU-7 6.3V/0.9A 25W 5腳管座 100W 10W 15-30平米的房間
6P14,EL84 6.3V/0.76A 12W 小9腳管座 80W 5.4W 15平米以下的房間
6P15 6.3V/0.76A 12W 小9腳管座 80W 5W 15平米以下的房間
6V6,6P6P 6.3V/0.45A 12W 8腳管座 70W 3.8W 15平米以下的房間
6P1 6.3V/0.5A 12W 小9腳管座 70W 5W 15平米以下的房間
屏極工作電壓的考慮
在電子管手冊中我們都能查到功放管的典型應用參數，一般都有屏極工作電壓這個參數，例如6P1電子管的屏極電壓手冊上推薦為250V，有很多制作圖紙和發燒友在實際制作中都按照這個參數來選擇電源變壓器的交流輸出電壓，實際上這樣是不好的，并不能很好的發揮功放管的性能，因為在屏級回路中串有輸出變壓器。輸出變壓器的初級線圈是有直流電阻的，當靜態電流流過初級線圈時便會產生電壓降，這時加到電子管屏極的直流工作電壓就會降低，其它參數隨著屏極電壓的改變也相應變化，我用下面的圖1和表2給大家說明。
從圖1中我們可以看到按照手冊上提供的屏極工作電壓接上輸出變壓器后，真正供到電子管屏極的工作電壓比手冊中的典型工作電壓下降了22V，下降了22V后整個功率管的其他參數有何變化呢？請看表2的對比。
手冊中參數 有輸出變壓器時的參數
屏極工作電壓V 250 屏極工作電壓V 228
簾柵壓V 250 簾柵壓V 228
柵負壓V 12.5 柵負壓V 11.4
屏極靜態電流mA 44 屏極靜態電流mA 38
最大屏極電流mA 88 最大屏極電流mA 76
簾柵電流mA 7 簾柵電流mA 6
屏內阻KΩ 42.5 屏內阻KΩ 44.5
跨導mA/V 4.9 跨導mA/V 4.67
輸出功率W 5 輸出功率W 3.97
從表2中可以看到其數據的變化，由于現在對輸出變壓器的頻響要求比早期要求更高，初級線圈的匝數也多，直流阻抗較大。所以我們在自制膽機時屏極供電電壓一定要考慮輸出變壓器初級線圈產生的直流電壓降，這樣才能達到手冊中提供的應用參數。
輸出變壓器的考慮
輸出變壓器是膽機的靈魂，如果沒有輸出變壓器的存在也就不會有所謂的膽味存在，在所有元器件參數不變的情況下更換不同廠家的輸出變壓器，其重放的聲音也是不一樣的。在自制電子管功放時輸出變壓器的設計制作就決定了最終重放聲音的結果。輸出變壓器的設計也有許多版本，下面例舉兩種計算方式供大家比較(見表3和圖2)，我們以其中電感量(L)的計算為例做一說明。
電感量的計算
率(單位Hz)。3.14為最低低頻頻響為-1dB時的常數。而第一種計算方式中的常數0.159是基于最低低頻頻響為-3dB時的數據，所以要根據自己對最低低頻頻響的需求來選擇計算公式。從以上兩個計算公式可以看出不同版本的計算公式最終的結果是不相同的。
我們現在能在各種刊物上見到的輸出變壓器設計資料大多是很多年以前的資料，而且有些還不完整，各個廠家對輸出變壓器的數據是保密的，這就給一些想自己動手的朋友帶來不少麻煩，所以在業余條件下自制的單端輸出變壓器成功率并不高。哪么在業余條件下能否制作出高品質的輸出變壓器呢?回答是肯定的，我將自己制作輸出變壓器的一些經驗提供出來供大家參考，沒有詳細的計算公式。但這樣做出來的輸出變壓器性能已經很好了。
最低重放低頻下限的確定：
甲類單端電子管功放的輸出功率都不是很大，選擇最低重低頻下限頻率應根據輸出功率和所接音箱的低頻下限來綜合考慮。一般輸出功率低于5W時下限頻率選擇在50Hz，5W～10W時可選擇30Hz，10W以上可選擇下限頻率20Hz.
初級電感量的選擇：
初級電感量可以按-1dB時的公式
來計算。
平均磁路長度的計算：
一般公式中計算平均磁路長度都很麻煩，現提供一個最簡單準確的計算公式，5.57×舌寬=平均磁路長度(EI鐵芯)
以上三種數據是保證輸出變壓器品質的重要參數，不論你用哪種設計計算公式都應引起重視。
業余條件下鐵芯的選?。?br> 按照慣例制作單端輸出變壓器都是選取EI型鐵芯，但用EI型鐵芯在業余條件下制作輸出變壓器存在許多不便，線圈不易拉緊，而且各段線圈松緊不易保持均勻。裝好鐵芯浸漆后要想調整初次級線圈圈數時拆卸非常麻煩。所以我在業余制作輸出變壓器時都選用R型，C型或環形鐵芯，R型和C型鐵芯可以直接使用。環形鐵芯取材容易，舊電器市場上價格很便宜，早年生產的環形變壓器很多都是日本進口0.35 mm冷軋硅鋼帶卷繞而成的性能很好。不過用環型鐵芯做單端輸出變壓器時一定要留空氣隙，我的方法是用電火花機床在環形鐵芯上切割0.1mm的縫做為空氣隙。另外在選環形鐵芯時要注意，有些鐵芯不是用一根硅鋼帶完整卷繞的，這種鐵芯不能用。
怎樣用環形鐵芯制作輸出變壓器
1、首先選擇兩只性能一致的環形變壓器，由于市場上環形變壓器的功率大都在50W以上，所以一般選擇50～100W這種規格的鐵芯。選好后仔細檢查鐵芯浸漆是否牢靠，這點很重要。如不牢靠，切割時因張力的作用很容易變形或散掉。確認牢靠后，用黃色封口膠帶在鐵芯上像穿漆包線的方式纏繞兩三層，以確保切割后不變形。這時可用電火花機床對其切割，先切割一條0.1 mm的縫，看鐵芯是否變形，如沒有變形則墊入紙片用黃色封口膠帶沿鐵芯外園纏繞扎緊即可。如發現鐵芯變形就在相對面再切割一刀，將鐵芯一分為二，這就相似于C型鐵芯的兩半，稍加打磨后墊上0.1 mm的紙片，重新合攏纏上膠帶即可投入使用。
2、技術參數的確定：
輸出功率的確定：由于鐵芯較大(50～100W鐵芯)所以把輸出變壓器的功率確定為25W
功率頻響范圍：設定為(20Hz～30kHz，-1dB)，己能夠勝任現代音源的要求
初級阻抗的設定：由于制作輸出變壓器還是比較麻煩的一件事情，所以初級可以設計成多抽頭形式以滿足不同功放管的需要，分別為500Q，2700Q，3500Q，5000Q
初級線徑的選擇．由于窗口足夠大，線徑稍選粗一點為0.23 mm(按2.5A/mm)
次級線徑的選擇：選用1.08mm線徑(按2.5A/mm2)
以上參數確定后即可進行繞制了，在上面參數中我沒有給出初，次級線圈的圈數，這個數據在繞制工藝里交待，繞制變壓器的工具和輔助材料就不詳敘了應該都知道。但必須準備一個交流調壓器和能測交流電流的萬用表，這是很重要的工具。
3、繞制方法和工藝：
①先測量一下在鐵芯上繞一圈的長度，再測量環形鐵芯內圓的直徑，計算出內圓的周長。用周長除以所用漆包線的線徑，即可知道第一層大約能繞的圈數，按己知每圈的長度將線裁到穿線梭上，按放射狀在鐵芯上平繞一層，不要重疊以便計數。繞好后接上交流調壓器和萬用表交流電流檔，將調壓器輸出端歸零，然后通電慢慢往上調節輸出電壓，同時觀察電流的變化，當電流達到10mA時停止調壓，這時測量調壓器的輸出電壓并計算出每伏交流電壓所需圈數，甲類單端功放在工作時音頻電壓一般不超過250V，用己知每伏圈數×250=初級所需總圈數。
②計算依據和公式：
電源供電問題考慮
電子管功放的供電與普通晶體管功放不同，單端甲類電子管功放開機后其靜態功耗占到總功耗的一半以上，而普通晶體管功放開機后的靜態功耗不到總功耗的10%，所以兩者是有區別的。
圖2為一個典型的小功率電子管電源電路，從圖中我們可以看到，高壓部分為帶中心抽頭的兩組線圈，經雙真空整流二極管6Z4進行全波整流，由C1、L、C2組成CLC型電路進行濾波，這種電路有兩個缺點：(1)次級高壓需要兩組線圈，自制時繞的兩個線圈不易對稱，造成兩組線圈輸出交流電壓不一致。由于受到鐵芯窗口限制，一般線徑都較細，所以線阻較大，帶上負荷后壓降也大。(2)由于受到6Z4整流管最大屏流的限制(300mA)，C1的容量不能過大，因為電容器C1的容量大時，開機時電容的瞬間充電電流可能超過6Z4整流管的最大屏流值，造成整流管6Z4的損壞。所以這種電路的濾波電容容量都選得較小，濾波效果也就不太理想。而且濾波電感L在業余條件下也不易做好。
圖3給出了一個整流濾波電路，該電路中變壓器次級高壓只有一個線圈，這樣在鐵芯窗口相等的情況下線徑可選粗一點，繞制時也方便簡單得多，高壓繞組先經過晶體二極管進行橋式整流，這樣電容器C1的容量就可增大至數百甚至上千uF，經C1濾波后的直流再經6Z4進行二次整流，這樣做的目地是6Z4整流管具有高壓延時的作用，可防止對功放管屏極的損壞和省略高壓延時起動電路，而且比單純用晶體二極管整流更具有膽味，電容器C2的容量一般選擇200u F以下，由于整個電路中濾波電容有足夠的容量并進行了二次整流，這個電路輸出的直流電源紋波已經很小了，這對保證整機裝好后有一個寧靜的背景創造了條件。根據功放電路對電流的不同需求可選擇相應的電子管整流管。
如果手中沒有合適的電源變壓器時，可利用一些替代品來改制。業余條件下可用舊的電腦開關電源來改制，一般現在淘汰下來的ATX電源功率都在200W以上，其輸出功率基本能滿足各種單端甲類膽機雙聲道功放的要求，現將改制方法介紹如下：圖4是一款經典的ATX電源簡化圖，從圖中可以看到整個開關電源的核心為控制驅動IC TL494或KA7500B，以上這兩種驅動IC都具有輸出電壓可調的功能，拿到這種電源后，先在風扇回路中串入三只硅二極管以防調整輸出電壓時損壞風扇。然后找到與IC第1腳相連的分壓電阻，找到+5V輸出取樣電阻，將其拆下，用一個阻值稍大的可調電阻代替，通電后慢慢調節可調電阻使+5V端的電壓升至6.3V即可。這時測量可調電阻的阻值并用固定電阻重焊回去，這樣原5V輸出就變為6.3V，供應所有電子管燈絲使用。完成上述步驟以后將變壓器拆下來，記下每個繞組的引腳。然后將磁芯拆開，依次將原線圈拆除并詳細記錄每個繞組的圈數。由于原開關電源磁芯窗口太小放不下高壓繞組，所以需要另外選擇磁芯窗口大一點。的，在舊的彩電開關電源板上很容易找到，買一付新的磁芯和骨架也不貴，一般2-3元即可。
一般ATX電源的脈沖變壓器的繞組結構見圖5，為了滿足5V/22A電流的需要，一般5V繞組采用三股0.83mm的漆包線并聯使用，12V/8A串聯于5V繞組上用雙線并聯使。而我們用于膽機供電時，用不了那么大的電流，所以在重新繞制時需重選漆包線的線徑，具體的繞制參數見圖4中的標注。將改繞好的脈沖變壓器頂部向下，用粘合劑粘在印板上固定，然后將初級線圈、5V、12V線圈分別連接到印板上原位置，高壓用的4只快恢復二極管采用搭焊方式，焊在脈沖變壓器的空置引腳上選擇所需電壓端的抽頭焊上。然后通電檢查5V端子看能否輸出6.3V的直流電壓，如能輸出6.3V直流電壓說明脈沖變壓器改制成功，如電壓偏差在15％以內可重新調整取樣電阻的阻值來滿足，如偏差太大則應檢查脈沖變壓器繞制數據，不行則需重新繞制。檢查散熱風扇的電壓情況，根據情況增減串聯在風扇電源電路中二極管的數量以保證電壓穩定在12V，使風扇能安全穩定地工作。這樣改制的ATX電源就可以用于膽機的電源供應了，當然用開關電源為膽機供電這個問題在圈內一直有爭議。這就看設計者自己怎么選擇了。根據我個人使用這兩種電源的情況來看，開關電源對音質并沒有什么影響，而且燈絲供應還非常穩定，不會受到市電變化的影響，重量也比鐵芯式變壓器輕很多。
與音箱的搭配問題
甲類單端膽機的輸出功率都較小，在一與音箱搭配時應考慮到這個因素?，F在生產的揚聲器為了降低自身的失真大多靈敏度都偏低，對于甲類單端膽機來說，推起來有些困難。與甲類單端膽機搭配時最好選擇一些靈敏度較高的音箱，靈敏度的高低不僅與揚聲器自身的靈敏度有關，而且與音箱箱體的結構形式有密切關系。在常見的幾種音箱箱體結構形式中靈敏度從高到低依次為，號角式音箱，傳輸線式音箱，倒相式音箱，密閉式音箱。號角式音箱應該是甲類單端膽機的首選。因為在揚聲器單元不變的情況下，號角式音箱的靈敏度比密閉式音箱要高約10dB，這就意味著這只號角式音箱在輸入功率相同時所產生的聲壓比同等體積的密閉箱大10倍，這對甲類單端膽機重放高保真信號非常有利。但號角式音箱的制作難度較大，在自制時應充分估計到其難度。下面給出一個音箱靈敏度與所需輸入功率的關系表供大家在選擇音箱式參考。
從音箱揚聲器形式來說我個人認為還是選擇全頻式單元結構為好，因為選擇兩分頻或三分頻結構雖說能擴展高、低頻的功率頻響范圍，但增加分頻器后會增加插入損耗，使甲類單端膽機的負荷增加。另外整個頻響曲線都會受到分頻器的品質影響。而且膽機受到輸出變壓器功率頻響曲線的限制，也不可能像晶體管功放那樣，能輸出低至幾Hz高至數+KHz的音頻功率。所以說與甲類單端膽機配接的音箱沒有必要盲目的去追求超寬頻響的音箱，應根據自已膽機輸出變壓器自身的頻響范圍來合理選擇音箱的頻響范圍。
附表 要達到105dB聲壓時輸入功率與音箱靈敏度的關系
非常好我支持^.^
(0) 0%
不好我反對
(0) 0%
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