图谋不轨

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805 - [音影]
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805是一只品质超群的胆管。HI-FI效果是大家追求的目标,大家在实作中取得了宝贵经验,但感觉许多在设计,选材等方面仍存在一些盲目性。我个人认为:1.要有一个明确的设计目标,如不失真输出功率大小,频响,信噪比等主要指标。2.要围绕这些目标设计电路,选取元器件,关键地方该用什么就用什么,不必顾忌太多。3.用作阴极推动应选取大电流,高跨导的胆管,三极管连接的6P6P阴极输出,用来推动805确有点勉强。4.电流,电压的取值决定了805的工作点,电压在800—1000V,电流在100—140MA较为合适。5.输出牛初级负载阻抗一般取5K左右比较合理,那些取10K,8K的,只会增加绕制难度,高阻抗的输出牛,总的效果是不会好的。6.直热胆管的灯丝是用交流好,还是用直流好?颇受争议。从音质上讲,直流点灯,背景宁静;交流点灯,除了多听一些交流哼声外,看不出明显的优势,当然直流点灯成本稍高些。7.805栅极供电处理不好,805功放的效果会大打折扣。8.合理的运用电压负反馈,会取得事半功倍的效果。http://old.tubebbs.com/add.php?forum=2&style=0&titid=296146&replyid=296146

有“青山不老”之称的直热式三极功率电子管FU-5,是功率放大管中物美价廉的一种。FU-5的国外型号为805,而曙光电子管厂近年来有生产出了不带屏帽的805,其型号为805A,用该管制作的各种功放,其声音浑厚有力,气势磅礴而音色又不失柔美细腻的一面,这两年来渐渐变为了一只热门的管子。
现在我将制作805A单端甲类胆机的制作过程写出,供广大胆机DIY者参考。
这次制作805A的总体思路是:
1、   注重电源部分,使用分体电源;
2、   使用耦合变压器推805A,推动管为2A3;
3、   不使用大环路的负反馈,而用局部的小环路负反馈;

一 功放电路部分的介绍
图(1)是805A功放部分的电路图

本功放的输入电压放大级由高放大系数双三极管6H9C(6N9P)和中放大系数双三极管6H8C(6N8P)分别组成SRPP电路。SRPP(Shunt  Regulated  Push  Pull)直译为“分路调整推挽”,又称单端并连推挽。这种电路原先用在VHF电视接收的高频放大器中,后来由日本引进到音频电路上。SRPP的点是高频线性理想,它兼具有共阴极放大与阴极跟随器的优点。其输入阻抗高,输出阻抗低,动态范围大,失真系数小,频响宽阔,高频瞬态响应佳;而音质清丽柔和,是目前非常流行的电路。
推动级是用2A3,因为2A3有其独特的优点,其灯丝功率大,优势直热式,电子发射的热效率高,同时其阳极电流的动态范围也大,特征曲线的线性区较普通功率管范围更宽,所以其失真小,而且其内阻极低,仅为800欧姆,是常见同功率束射四极管和五极管的百分只一,所以其阻尼特性也就极佳。虽然2A3有这么多优点,但要发挥它的的优势也并非易事。2A3需要前级要有较强的趋动能力,其需要的信号幅度为45Vp-p以上,虽然一般的三极管和五极管都可以输出45Vp-p以上的信号幅度,但是若真产生这么大的增益,其失真会达到或超过5%,2A3工作在甲类状态,其波谐失真为5%,当前级的失真已经达到5%时,2A3虽然失真小,但对于前级造成的失真已无法弥补,这样也就失去了2A3的优势了。
所以2A3的推动级是用两级SRPP电路,第一级是6H9C,其放大系数为:
G1=μ(1+SRk)/(2+SRk)=70(1+1.6·1.8)/(2+1.6·1.8)≈56
主要是电压放大,第二级是用6H8C,其放大系数为:
G2=μ(1+SRk)/(2+SRk)=20(1+2.6·1.2)/(2+2.6·1.2)≈16
这一级主要起推动作用。这样就有足够的能力推动2A3了,但这样信号的增益过高,所以加入了一个局部环路的负反馈,其信号取自6H8C的输出部分,通过一个3微法的电容耦合和200K的电阻衰减,然后加到6H9C的阴极上,这样既有了适当的增益,又可以改善信号的失真。
要发挥805的真正威力,用变压器推动是最好的了,本人在这之前也做过805的单端,但使用的是6P3P阴极加电感推动805,但功放的控制力稍逊一筹,虽然805并不需要很强的推动电压,这次使用的推动变压器和输出变压器都为自己绕制,
    推动变压器的饶制是分8层8段,使用的铁心是Z11的硅钢片,舌宽是2.5cm,叠厚是4.5cm,初级的扎数N1是2000,次级的扎数是1000,扎数比是2:1,初级阻抗Rp取3.6K,则次级阻抗为900,设变压器的效率是75%,2A3的屏流Io取60mA,由估算公式可以计算出推动变压器的初级电感
   Lp=N1•Sc/(45000•Io)=2000•2.5•4.5/(45000•0.06) ≈8.3(H)
则输出变压器的频率下限fD为
             fD=Rp/6.28•Lp=3600/6.28•8.3≈69(Hz)
但在实际的频响测试中,其低频响应远超过了计算出的指标,两只变压器的数据为下表:
输入电压为4伏的正弦信号。
    V    5     10    20    40    80    100    250    500    1K    2K    4K
1号   3.33   1.42   1.28   1.27   1.25   1.25   1.24   1.25   1.25   1.24   1.23
2号   3.32   1.44   1.28   1.27   1.24   1.24   1.23   1.24   1.24   1.23   1.22
     8K    12K    16K    20K      25K   30K    40K    50K    60K    80K      100K
1号   1.22   1.23   1.27   1.32   1.26   1.26   1.31   1.54   1.76   2.31   1.90
2号   1.21   1.21   1.24   1.28   1.23   1.23   1.33   1.44   1.44   3.09   2.96

根据表格中的数据,可以计算出变压器的频响范围是20Hz-30KHz 0.5dB,
10Hz-50KHz 2dB
虽然参数上2A3的输出变压器的阻抗是2.5K,取3.6K会减小其输出功率,但推805还是有足够的余量的,最重要的是,加大阻抗可以减小变压器的失真。次级的阻抗取900欧姆是因为805要求的不是很高的驱动电压,而是要有一定的驱动能力,而减小次级的阻抗正是为了增强其电流的驱动能力。
为了调节805的屏极电流,调节栅压的是一个10K的多圈电位器,由于屏极的最大屏耗是125W,现在屏极上的电压是1050伏,经过反复的调试,其电流控制在90MA-100MA较为合适。屏流太低,其输出功率会减小,而当屏流达到105MA时,屏极就有一点发红了,这样对管子的寿命会很不利,现在调在95MA,其栅压控制在3伏左右,这样屏极的耗散功率是100瓦,较为合适。
输出变压器的绕制也是采用Z11的硅钢片,舌宽是3.8CM,叠厚是8.0CM,初级N1是5400扎,分16层绕,次级是分8层绕制,每层都分4欧姆和8欧姆的抽头,最后在把这8层并联输出。取805的屏极电流Io是100MA,则变压器的初级电感是:
Lp=N1•Sc/(45000•Io)=5400 ••3.8•8/(45000•0.1) ≈36.5(H)
取初级阻抗Rp为5K,则输出变压器的频率下限fD为:
fD=Rp/6.28•Lp=5000/6.28•36.5≈22(Hz)
    实际测试的参数见下表:输入电压为40V的正弦信号。
 
V    5     10    20    40    80    100    250    500    1K    2K    4K
1号   1.72   1.45   1.40   1.40   1.40   1.40   1.39   1.40   1.40   1.40   1.39
2号   1.65   1.43   1.40   1.39   1.39   1.39   1.38   1.38   1.38   1.37   1.37
     8K    12K    16K    20K      25K   30K    40K    50K    60K    80K      100K
1号   1.37   1.49   1.45   1.51   1.45   1.45   1.47   1.00   0.88   0.05   0.04
2号   1.37   1.47   1.52   1.56   1.52   1.52   1.55   1.01   0.88   0.06   0.03
   计算出变压器的频响范围是10Hz-40KHz 1dB,应该说其性能是比较理想的。
二 功放电源部分的介绍
   对于功放来说,电源部分应该是至关重要的了,因为它是力之源泉,尤其是胆机,由于有输出变压器的存在,电源变压器的磁场很容易干扰到输出变压器。这次使用的是分体电源,由于电源部分和信号的放大部分是分开的,所以就几乎不存在电源部分对功放部分的干扰了。而且左右声道各有一个单独的电源,这样左右声道也互不影响,声道的隔离度也就很高了。电源部分的电路图如图(3)所示:

电源部分的变压器是请梁氏音响定做的,为2只250瓦的EI型变压器,一只提供高压,一只提供灯丝电压和次高压。另外两只为高压和次高压的电感,电感量这次做的很大,高压为200mA30H,次高压为100mA40H。高压的整流用了两只汞整流的管子,其型号为EG1-0.3/8.5,跟据其标号,我们可以看出其整流电流为300mA,最大反向耐压为8500V,其国外的型号为866。由于汞整流需要3分钟的延时,所以加了一个高压的开关,这样通过一段时间的灯丝预热后,再接通高压,对805也起到了一定的保护作用。高压的滤波是用π型CLC滤波,由于手头上有几只1000V4μF的油浸电容,所以这次正好用上,而后用了3只400V200μF的电解电容串联,使高压变的更加平滑。
次高压用了两只晶体二极管和5Z4P构成桥式整流,由于5Z4P是旁热式二极管,热的较慢,这样高压是缓慢加到2A3上去的,对其也起到了一定的保护作用。
805的灯丝是用直流供电这样可以很有效的抑制交流哼声。由于6H9C和6H8C采用的是SRPP电路,灯丝与阴极电压会超过100V,这样有可能会发生击穿,所以把灯丝绕组的中间抽头通过一个1.2K的电阻接在了805栅压的供电部分,使其电位提高约45V,这样既保证了灯丝与阴极之间的安全,又对噪声有很好的抑制作用。

三 外观的设计
这次805A的外观摆脱传统胆机方方正正的外壳,而使用的是三角形的外观,如图(4)所示,功放通过一块厚为8mm的正三角形铝板分为上下两层下层为阻容元件,上层为推动变压器、输出变压器和电流表。在三角形的三个顶点部分通过三个用樱桃木制作的脚钉把整个功放支撑起来,这样可以起到很好的防振作用,减少了胆机的麦克风效应。电流表的安装是通过把功放上面的三角形罩消去一个角,然后再通过一块樱桃木来固定。电流表的下面是可调栅压的多圈电位器。电子管的布局也是很重要的,为了使信号走最短的路径,我把所以的管子安排在三角形的一条边上,这样信号的走向构成了一条直线,距离也最短,而且也远离了输出变压器。
电源部分的布局设计如图(5),也是分为了上下两层,下层主要是变压器部分,四只变压器装在了8mm厚的铝板上,后面两只是电源变压器,前面两只是电感。上面的一层是电容和整流管,靠后的是电容,用一个小木盒罩起来,前面的三只整流管是按品形排列。由于个人加工的条件有限,加工很精确的外壳很是困难,这次我加工电源部分的外科并不是很精确,所以最终我在外科的表面贴了一层花梨木的木线条,感觉还不错,有点复古的味道。
电源部分和功放部分的连接是通过一个20针的航空插座连接,这样分开也很方便。

四 元件的选择与焊接
元件的选择这次全部都是选择比较平价的器件,因为声音的好坏关键在于电路的选择与各元件之间的搭配,805A和2A3都为曙光电子管厂近年生产,其中2A3为双屏的一种。电压放大管选用的是按苏联编号的6H8C和6H9C,都为南京电子管厂生产。其年代比较接近,分别是59年和60年,比较接近,个人感觉要好于70-80年代曙光生产的6N9P和6N8P。
电容也都是很普通的电容,高压滤波用的国产的油浸电容和RM(人民)牌电解电容。次高压用的是非利普兰色六角电解电容,虽然很便宜,但在广大发烧友中是很有口碑的了。
耦合电容的第一级为斯碧的MKT电容,第二级为国产的环球牌CZM油浸电容,开始我并没有看好这只电容,但当我换下其他的电容时,发现声音变的清澈了许多,解析力也很棒,而且韵味十足。退耦合电容也比较重要,使用的是SOUNDER的薄膜电容。
因为自己手头上有很多大红袍的电阻,所以这次的电阻几乎全部都是使用大红袍的电阻。其功率的余量比较大,2W的电阻可以当5W的使用。而且脚都是镀银的,对信号的传输会有很大的帮助。
这次使用的线比较讲究,高压和灯丝用的线是无氧铜的线,而信号经过的地方用的是特弗龙的线,电压放大部分用的是特弗龙纯银线,输出变压器的输出端用的是特弗龙无氧铜线。里的布线如图(6)和图(7)所示,在装配元件前为确保元件的可靠性,对电阻、电容、电位器、开关、接插件都进行了检查与测量。首先焊接的是灯丝部分的连线,为防止灯丝电流的交流信号产生干扰,灯丝的线一律绞合,而且尽量远离信号所经过的地方。使用了一个搭棚架,这样电阻和电容比较固定,而且更换也比较方便。接地的方式采用的是各放大级的地线接于一点,最后再将这些接地点接于一点再接地。外壳的接地是接在三角形的中心,这样噪声最小。高压部分的走线是悬空走线,这样对其它件的干扰也会减小许多。
六  褒机与试听
当前面的工作都完成之后,下面的阶段是褒机与试听了,这次使用的器材是惠普写真一号的音箱,信号源是NAD522的CD机,由于暂时没有电子管的前级,使用的是中胜的SL-11前级,试听室为自己设计,整套器材见图(8),
刚开机时,声音有点紧,没有舒展开来,但气势还是不错的。一个小时后,声音开始好转,变的柔顺起来。开机的第一天,我把声音开到9点,一直褒了十个小时。805A发出的热量很大,简直就是一个小火炉,试听室的温度升高的很快,所以我开了空调为其降火。第二天我开805A两个小时后,关掉空调,开始正式试听了。
整个声音的取向是声音厚实,充满力度但不乏柔美。以表现选约了人声见长。在试听雨果发烧十的第一轨《奈何》时,人声细腻,平滑,钢琴表现的非常通透。背景也很宁静,特别在第一轨终结时,连自己轻微的呼吸都能感觉出来。第12轨聆听《水边的萤火》时,口哨声飘扬而又婉转,弦乐富于质感。
再试听《阿姐鼓》时,低频是扑面而来,乐器和人声的定位准确,层次分明。蔡琴的《渡口》其低频可以说能考验很多的器材,许多器材打出来的鼓声是软而散,而遮藏是相当的结实,让我大吃一惊,因为我用新德克6800就没有听到这样的效果。
《夜深沉》、《加州旅馆》、《柴可夫斯基第六交响曲》都展现出了宽阔的声场、准确的定位和动态的磅礴,可见805A的控制力是相当的强的。
我想谁要是即追求直热式三极管的韵味,又想有足够的力度来爆棚,我想805A是最好的选择了。因为他可以输出40W的纯甲类功率,光这就可以诱惑我们众多的发烧友了。

七 制作后个人觉得对于我们广大的DIY爱好者来说,最困难的莫过于外壳的加工了,因为我们的条件太有限了,加工的设备过与简单,所以要做出精确而又漂亮的外观是一件很困难的事情。而找加工厂加工,因为数量少,别人要么不愿意,要么就是价格很高。这次做四分体的805A,花了我约两个月的时间,而大部分的时间是花在了做外壳上,但结果还是不能够让人满意,因为加工的精度不够。电源部分就是因为误差较大,外面才用木线条来做掩饰的。
而对于元件的选择,我认为关键在于搭配,不一定好的元件就能出好的声音,而应该跟据自己的喜好来慢慢的调校。我们DIY爱好者最大的优点是做我们自己喜欢的东西,我想这也是我们的乐趣所在了。



整机性能指标:
输出阻抗: 4Ω,8Ω
输出功率: 40W
频率响应: 20Hz-40KHz 2dB
噪声电压: 2mV


  发表于  2013-07-02 | 引用Trackback(0) | 编辑