300B 单端的实作

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300B 单端的实作

    简洁至上,只要在推动力足够的前提下,尽量减少放大器的级数,这是笔者制作线路的基本原则。说到300B,玩电子管的都知道有多种线路,也实作过多种线路。在制作过多款线路之后,笔者感觉有一款线路无论从实听效果还是线路结构上来说都是非常不错的,因此笔者特地把它写了出来,希望喜爱300B的读者能享受到其中的乐趣。

一.原理简介
    甲类单端作为一种古老、低效、功耗大的放大器,它依然以其独特而难以抗拒的魅力吸引着无数的音响爱好者。无论甲类石机还是甲类胆机,笔者对它们均情有独钟。大家都知道.一个放大器如果它的放大级数太多的话,无论你采取任何一种方式来减少失真,它的失真总的来说绝对要比级数少的要大,而且放大的级数愈多,相移的可能性就越大,通频带就会越窄。
    本文所介绍的是一款两级的单端放大器,它就很好地避免了以上的一些情况。大家都清楚,电压放大级的主要作用就是将音频信号放大到足够的振幅,以达到能够推动末级功率放大的目的,这就需要电压放大级首先应有足够的放大倍数,即能达到整个音频放大器所需要的灵敏度,其次还需要频率
特性均匀,以及放大后的信号不失真。由于五极管具有放大系数大、驱动力较强等特点,因此本机电压放大级就选择了五极管。
    由于6J4P的特性曲线、屏压、屏流以及放大系数均较符合做本机的电压放大级(图1为6J4P特性曲线图),因此笔者选择了6J4P作本机的推动管。一般来说五极管的失真比三极管要大一些,但是通过正确的设计和必要的措施,无论从实听还是从测试指标上来说,五极管并不逊色于三极管。功率放大则由300B担任,具体的电路原理见图2,图3为300B的特性曲线图。Rg1为电压放大级的栅极电阻,Rg2为功率放大级的栅极电阻,这一栅极电阻有两个作用:一是使下一级的电子管能将栅偏压Eg通过Rg加到栅极上去,即作为Eg的直流通路,同时下一级电子管内电子从阴极流向屏极的过程中,或多或少总有一些电子落到栅极上,Rg就给这些电子一个直流通路,使栅极的电位不至于越来越负从而影响放大器的正常工作,因此栅极电阻又叫栅漏电阻;作用二是将屏极回路输出的交流信号电压送到下一级去。
 
 
 
    Rg电阻的取值不宜过大也不宜过小,当该电阻过大时,电子从栅极泄漏到阴极就比较困难,且栅极易出现反栅流,由于Rg过大,极其微小的反栅流就会在Rg两端产生较大的电压降,它的正端就会加到栅极上,结果使栅极回路的栅偏压值变小,甚至可能会使栅压趋向正值,导致屏流猛增而损坏电子管。当该电阻过小时,它对电子管屏极负载电阻Rg的分路作用就很大,这样就会使电子管的放大倍数降低。同时,Rg的阻抗如果远大于耦合电容C的阻抗时,那么Ra上被放大的交流信号电压就会有很大一部分直接作用在耦合电容C上,而实际加到下一级栅极上的交变信号电压就会减少。该电阻的取值一般来说应该是屏极电阻的4~9倍。同时由该电阻产生的栅偏压也有两个作用:
一是使电子管在正常工作的过程中其栅极电位始终低于阴极电位而使电子不能由栅极跑到阴极,从而达到栅极回路中没有栅流的目的;
二是通过栅偏压来正确确定静态工作点Q,只有当Q点位于动态特性曲线的直线都分中心的位置的时候屏流波形的正负半周才会对称,也只有此时失真才是最小的。
    Rk1为阴极电阻,其电路形式为自偏压电路,主要作用是产生稳定的栅偏压。在此我们取消了阴极旁路电容Ck,其主要原因是考虑到该电容的加入对失真(主要是非线性失真和频率失真)有一定的影响,并且在一定的工作电压范围内,该电容的取消能够使失真降低一半。虽然该电容的增加能够提高增益,但作为五极管来说,其增益已经足够,从利弊的角度出发,我们还是选择了取消该电容,当然这也要建立在电路稳定、推动电压足够的基础上。
    一般来说五极管的阴极电阻Rk可以用下式来计算取值:Rk=Eg/(Iao+Ig2o)(Ig2o为帘栅的直流分量,Iao为屏流的直流分量,由于流过阴极电阻的电流除屏流外还有帘栅流,因此阴极电阻上电流应该等于帘栅流和屏流的总和)。由于Rk的取值对增益有一定的影响,当Rk取值过大时,增益偏小,当Rk取值过小时,增益过高又会引发失真,因此该电阻的取值必须在以上公式的基础上通过实践来获取。
    Ra为屏极负载电阻。当电子管栅极回路加入交流信号电源时,由于栅极的控制作用使原来恒定的阳极电流变为随信号电压而变的脉动电流,从而产生了交流分量,并且屏流上的交流分量在阳极负载电阻Ra上产生了交流电压降,该压降使屏极与阴极间得到了一个放大了的信号电压。因此该电阻对放大倍数又有着一定的影响。该电阻的取值也不宜过大和过小。当该电阻过大时,它对屏极电源电压所产生的直流压降,使真正加到电子管屏极上的电压过低、屏流过小,这使得电子管工作点的位置大为降低而工作在特性曲线的弯曲部分。此时的电子管内阻增大,放大倍数减少,同时又会产生严重的非线性失真,并且屏极电阻过大时对高频特性也有着不良的影响。当屏极电阻过小时,耦合电容C的分流作用受到影响,虽然能够减少高频区的幅频失真,但同时又使得中频区的放大倍数减少了,因此该电阻也不能取得过小。所以该电阻的取值既要考虑放大倍数同时又要兼顾工作区域的幅频失真。通常来说,该电阻的取值应该使得该管屏极的电压值等于该管供电电压的一半左右。
    由帘栅极降压电阻Rg2,帘栅极分压分流电阻Rg3,和帘栅极旁路电容Cg2组成的降压、限流、稳压的电路,为帘栅极提供了一个稳定的直流工作电压。电阻R1、R5设立的主要作用是用来消除寄生振荡的能量,使寄生振荡的幅度变得很弱,从而维护放大器的正常工作;另一个作用就是具有缓冲保护和隔离的作用。
    Rk2为功率管的阴极电阻,Ck为功率管的阴极旁路电容,Rk2,Ck主要作用是用来产生负栅压的,当功率管的直流分量Iao过阴极电阻Rk2时,会在Rk2上产生一个大小为Iao×Rk2的直流电压,这个电压就是电子管栅极的负栅压。而旁路电容Ck的作用是旁路屏流的交流分量,使它不会在Rk2上产生交流电压降。因此要求旁路电容Ck的电容值要足够大,因为电容值越大它对交流分量的阻抗就会越小,也就是说Ck对音频电流的阻抗必须要比Rk2的的阻值小得多。只有这样,才能起到较大的旁路作用。W为300B灯丝电压平衡调节电阻,调节该电位器可以降低本机的噪声。

二.输出变压器
    作为非常关键的一环,输出牛的好坏直接影响到放音效果,而决定音频输出变压器的几个主要参数分别是自感(电感量)、效率、漏感、磁通密度、功率及工作频率。
    电感量直接影响和决定着低频段的频率响应和低频段的电压波形失真,以及输出阻抗。 输出牛的效率不但影响着输出牛的铁心尺寸,而且对输出牛的音色走向和通透度也起着较为重要的作用。
    漏感量的大小直接决定着输出牛的高频端的频率响应,然而自感和漏感都是与圈数平方成正比的,在增大电感量的同时,漏感也会随之而增大,此时就必须采用分层分段间绕的绕制方法。由于层段之间存在的分布电容将会随着分层分段的增加而增加,分布电容也直接影响输出牛高频端的频率响应,因此妥善处理好电感、漏感、分布电容之间的关系是作为一个好的输出牛的重要条件。同样,在窗口面积一定的情况下,如果去追求大的电感量,就必须使用较小的铜线绕更多的圈数。这样的结果是一次侧的铜阻增大,效率降低,其放音效果也会受到一定的影响。不过不管怎样,输出牛的设计制作主要是为了听音乐、是为人服务的,而实际测试的参数只能作为一个重要的依据,只有通过不断地实践、实验、实听,才能做出一个好的输出牛。
    影响音频变压器低频段的波形失真不仅与电感量、空气隙有关,而且与磁通密度和有无直流磁化有关,且磁化电流的波形失真系数与交流磁通密度之间的关系是非线性关系。
    最低工作频率不仅决定着铁心尺寸的大小,而且是影响低频响应和电压波形失真的一个重要的参数,通过多次的实验,我们觉得使用进口国标铁心、导磁率在16000~18000高斯的铁心作输出牛比较容易做出效果。
    关于输出牛的具体设计步骤许多书上均有介绍,笔者在此就不再重复。变压器的制作如图4所示。
 

三.选材与实作
    一个好的线路相当于一部好的电子管功放的一半。但花儿虽美仍需要绿叶来衬托,一个好的线路也同样离不开好的元器件,因此我们在选择元器件时必须谨慎认真。
    国产的大红炮电阻的质量及其放音效果,在音响界均有美誉,再加上其价格不贵,音色的表现也相当不错,因此该项重任非它莫属。电容首选无极性的电容,如国产的CZY油浸电容,CZM金属化纸介电容,其次是有极性的电解电容。本机中有一个0.22uF的耦合电容,该电容是一个音频信号耦合电容,该电容较为关键,建议选择国内外优质的油浸电容或者使用斯碧VQ油性银膜电容。
    电子管作为信号的放大和转换的重要器件,它的好坏直接影响到整个放大器的放音效果。经过我们的测试。南京早期生产的6Ж4C、6Ж8C,OTK产的6Ж4C以及曙光产的6J4P、6J8P等都有不错的表现,其中南京的产品物美价廉,其表现在本机中相当不错,值得读者一试。由于各个厂家生产的管相互之间均有一定的差异,只有设计好电子管的工作点,使其工作在最佳的工作电压下,才能发挥出该管的最佳效果。目前国内生产过300B的厂家有3个,其中经过测试对比之后,笔者较为欣赏的300B有早期柳州桂光厂生产的4300B金栅丝、4300B改良型发黑屏金栅丝、4300BLX以及长沙曙光早期生产的300BA。最近曙光厂生产的300BS茄子形胆的表现也还可以,但给人的总体感觉像是多了点现代商业的气息,少了些音乐的韵味。
    材料选好之后,就可按照我们给出的图纸安装了,既可以搭棚安装,也可以采用图5的线路板来安装。元器件安装完毕后,检查无误后即可加电测试了,加电前最好在电源变压器一次侧加上一个2.5A的保险管,和高压开关K2。
 
(1)首先不用装电子管。加电首先测试电子管的灯丝电压,当灯丝电压正确后就可以加上6J4P、274B电子管。合上高压开关K2,由于6J4P和300B的工作电压都是相互独立的,因此可以分别插管进行调试。先加上6J4P,测试屏极的电压A点的电位,应该在236V。然后再测试帘栅极B点电压。应该在115V,此时阴极电阻的压降应该是1.9V,流过该管的屏流应该是5mA左右。以上各点电压均是对地实测电压,如果与上面所测试的电压有较大的出入,那就需要断电检查,看看电阻、连线有没有错误。如果测试的电压与上面的电压值相差不大,那就证明该级已经工作正常了,调试成功了。
(2)300B工作点的调整。调试前输出端要加负载,先加灯丝电压预热3min,然后再合上高压开关K2,测试300B的屏极电压,就是D点对地的电压。此时的电应该是403V,然后测出阴极由阻的压降应该在70V左右。通过欧姆定律算出流过阴极电阻的电流,该电流即为流过300B的电流,测试300B管的压降(D点与E点的电压,该电压约为328V)算出此时300B的屏耗,该屏耗应该在40W以内。笔者建议使屏耗小于或等于36W比较合适。40W为厂方给出的300B最大的屏耗,如果此时的电压和屏耗均正常的,可以说本机已经基本调试完毕了,上电压均为加负载之后的实测电压。
(3)在调试本机时,由于本机的工作电压较高,在调试的过程中一定要注意人身安全,对高压的布线一定要使用高耐压的电线。其次外层要加绝缘套管,如果采用的是搭棚安装,在布线的过程中,灯丝要使用双股绞线。就是将两根电线紧密扭绞在一起,当通过方向相反的电流时,辐射出的交流电场就会相互抵消.从而达到减小噪声的目的。在布线的过程中一定要遵循一点星型接地,即电压级以阴极电阻的接地点为中心,其他的接点都接到该点上,功率放大级以功率管的阴极电阻为中心接地点,其他的接地点也以该点为中心接地点,然后再将这两个接点分别接到母地的中心点,即滤波电容的负极,最后在该点引一线接机壳,这样就完成整个布线。由于布线的好坏直接影响到本机的信噪比,因此在布线的过程中一定要严格遵循一点星型接地法。可调电阻W也可以调节本机的噪声,通过调整该电阻,可以使本机的噪声更低。在灯丝的供电中,笔者采用了交流供电。如果使用直流供电,噪声的处理相对来说的确要比交流供电容易些,但笔者的感觉用直流供电音乐味要逊色于交流供电。
    综上所述,只要严格遵循上述的调试制作方法,笔者相信你一定能够做出一部你满意的300B功放。

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