如何自行設(shè)計(jì)小型便宜膽機(jī)
更新：2008-6-24 10:48:25 稿件：中國(guó)視聽網(wǎng) 調(diào)整大小:【
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自行設(shè)計(jì)小型便宜膽機(jī)，筆者認(rèn)為應(yīng)認(rèn)真思考以下問題。
一、目前市面銷售的膽機(jī)還存在哪些問題。我們自行設(shè)計(jì)小型膽機(jī)能否解決這些問題。
二、花錢少，能不能取得好音質(zhì)？
首先，我們看看市場(chǎng)賣的膽機(jī)。目前市場(chǎng)賣的膽機(jī)有如下設(shè)計(jì)：
1.以直熱管為輸出管的膽機(jī)。
輸出管為直熱三極管膽機(jī)，多被賣家宣傳得為“膽王”，聲稱其音質(zhì)猶如“天籟之音”。筆者曾到過一些膽機(jī)店，聆聽2A3、300B等輸出管制作的膽機(jī)，但始終認(rèn)為，其造價(jià)與其效果來(lái)看，造價(jià)還是高了一些。
首先，直熱式三極電子管，是上個(gè)世紀(jì)早期設(shè)計(jì)的，一般內(nèi)阻低、放大系數(shù)低；在與其他輸出管同等輸出功率下，必然對(duì)前級(jí)信號(hào)推動(dòng)的幅度有更高的要求。因此其電壓放大通常為２級(jí)。從信號(hào)放大的角度來(lái)看，要求推動(dòng)的電壓幅度越高，電壓推動(dòng)級(jí)所產(chǎn)生的失真也應(yīng)該越大。
其次，采用直熱式輸出管，在交流供電的情況下，無(wú)論如何陰極采用何等平衡電路，都無(wú)法完全抑制交流聲。如再采用高靈敏度揚(yáng)聲器，接近3毫伏的背景交流聲輸出將使音箱在音樂靜態(tài)時(shí)，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(dǎo)致陰極發(fā)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(rèn)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(jī)。
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(dá)10W。中檔價(jià)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(jià)位的以速射四極管6P6或五極管6P14為輸出管的小型膽機(jī)。推挽電路輸出約10W，單臂甲類約4W。
這類膽機(jī)，以速射四極管為輸出的，聲音欠一點(diǎn)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(jié)合的功率放大機(jī)。
膽石結(jié)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(jí)采用集成電路，或場(chǎng)效應(yīng)管作輸出。
從聽機(jī)音色來(lái)看，低音澎湃有力，但中音和高音則失去了膽機(jī)特有韻味。且售價(jià)的利潤(rùn)比高于膽機(jī)。
綜上所述，我們自行設(shè)計(jì)的膽機(jī)，應(yīng)當(dāng)達(dá)到以下非儀器聽音標(biāo)準(zhǔn)。
1.無(wú)論如何，都不應(yīng)有背景交流聲；也不應(yīng)有前級(jí)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(yīng)澎湃有力、阻尼適當(dāng)，微有余音，但不影響清晰度；中音部分應(yīng)當(dāng)音色華美，尤其是聽女生歌唱，應(yīng)有甜美感；高音部分應(yīng)纖細(xì)透明，一定要杜絕高音部分發(fā)出“嘶嘶”噪音。
3.開到最大音量，不能有失真感。
欲達(dá)到上述要求，在自行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意哪些問題呢？
一、杜絕交流聲
1.機(jī)箱底版――業(yè)余制作，同常采用鐵制底版。筆者認(rèn)為，這是最不可取的。原因是鐵容易導(dǎo)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(wú)法克服的。拔掉輸出管，音箱照樣有細(xì)小的交流哼聲。有的人認(rèn)為給變壓器加鐵制的屏蔽罩，就能夠解決這種交流聲，實(shí)際上因變壓器安裝在鐵底上，屏蔽罩下端開口，仍然會(huì)有交變磁場(chǎng)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(gòu)機(jī)箱底版，多是不銹鋼制作。不銹鋼導(dǎo)磁性能比鐵底低得多，是較好的選擇；但購(gòu)置或定做的價(jià)格偏高。鋁板沒有導(dǎo)磁性，且具備電場(chǎng)屏蔽作用，是防止感應(yīng)交流聲的好材料。缺點(diǎn)是，無(wú)法焊接，地線樁只能夠靠銅螺絲與接線片旋緊來(lái)連線。雙面覆銅的厚度達(dá)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(jī)，有自制的外殼包裝，筆者認(rèn)為舊鋁飯盒拼接起來(lái)，也是很好的。總之，必須采用導(dǎo)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(duì)輸出變壓器的干擾。
2.前級(jí)和激勵(lì)級(jí)的設(shè)計(jì)――從筆者實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，6N2、6N9，陰極從燈絲感應(yīng)交流聲最強(qiáng)，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(jī)設(shè)計(jì)，對(duì)前級(jí)通常采用5V供電，或直流供電，以徹底解決前級(jí)交流聲。筆者認(rèn)為這給供電帶來(lái)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(fā)射電子被陰極吸收帶來(lái)交流聲，這對(duì)激勵(lì)級(jí)和輸出級(jí)比較有效，對(duì)前級(jí)放大效果有限，原因是前級(jí)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(chǎng)(來(lái)自于燈絲或電源變壓器)，還是會(huì)使輸入管柵極感應(yīng)微弱的交流信號(hào)，如將音量放大，則交流聲越明顯。我們希望輸入端在無(wú)信號(hào)和無(wú)連接任何音源設(shè)備（DVD\VCD\收音頭\聲卡）時(shí)，也無(wú)交流聲。這就需要我們?cè)诠に嚿�、選材上和電路上加以解決。
從選管來(lái)說(shuō)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)，筆者認(rèn)為6N3或6N11作前級(jí)放大最好。這是因?yàn)?N3和6N11原本設(shè)計(jì)在高頻電路中應(yīng)用，且采用的是直流串聯(lián)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(yīng)；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(jí)放大，能夠較好降低感應(yīng)交流聲。如果采用燈絲直流供電，則能夠完全避免感應(yīng)交流聲。
以上是對(duì)嚴(yán)格要求全膽的愛好者所說(shuō)的。如果我們換一個(gè)思路，即前級(jí)（第一電壓放大級(jí)）采用晶體管是否可行呢？經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，這是一個(gè)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(yīng)交流聲。
二、功率輸出與音箱
功率輸出是頭疼的事。這是因?yàn)樾麄鳎瑢⒛男┟懝苷f(shuō)的神乎其神。其實(shí)仔細(xì)看一下膽管的特性，我們大致可看出在推挽輸出時(shí)，直熱式管（三極管）在不加負(fù)回授時(shí)，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(fù)回授時(shí)，推挽失真通常為3%－5%，單臂失真近乎10%。從這些數(shù)據(jù)來(lái)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(dòng)的電壓高，因此在小音量時(shí)，效果并不十分理想；且有背景交流聲。有人撰文說(shuō)，沒有這種交流聲，就沒有膽味。筆者對(duì)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(rèn)為，采用電子分頻方式來(lái)設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)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(dá)20W，左右聲道有效功率在10W左右，那么使用現(xiàn)代音箱將沒有任何問題。
如果換一個(gè)思路，使用高靈敏度老式揚(yáng)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(hào)角式４寸高音），其效果放在膽機(jī)上比目前的低阻尼PC盆揚(yáng)聲器要?jiǎng)勇牭枚�，放聲也更自然。那么功率放大器就不需要那么大的功率，低�?0W即足以，中高音>3W就能夠滿足使用。在音箱設(shè)計(jì)方面，如體積足夠，也可以采用后背開口式，這樣放音更自然。
三、降低成本
1.電源變壓器
電源變壓器是膽機(jī)中較為昂貴的器件。筆者建議采用高低壓變壓器分別的方式。目前電子市場(chǎng)出售一種隔離變壓器，通常為環(huán)型，漏磁較��；初級(jí)220V，次級(jí)有110V的和220V。功率從40W至300W的均有。200左右的通常100元左右。用來(lái)作高壓變壓器比較合適。根據(jù)功率管的屏壓，自行設(shè)計(jì)晶體管整流電路。屏壓在250V－300V的，采用橋式整流，輸出峰壓為220×1.4=300V。若高于300V的，可采用全波倍壓整流，運(yùn)用濾波電阻和分流電阻以滿足需要（此類設(shè)計(jì)適合甲類放大）。
低壓變壓器可定制，根據(jù)所使用的電子管燈絲電流設(shè)計(jì)。由于無(wú)高壓，損耗小，因此在設(shè)計(jì)中可以減小余量。需要注意的是必須充分考慮變壓器初級(jí)電阻和次級(jí)電阻，變壓器空載燈絲，最好達(dá)6.8V，但最高不得超過7V，在滿載時(shí)，為標(biāo)準(zhǔn)電壓6.3V。
這樣設(shè)計(jì)電源變壓器，比購(gòu)置廠家的膽機(jī)電源變壓器要便宜得多。
2.輸出變壓器
輸出變壓器可在電子市場(chǎng)銷售變壓器的攤點(diǎn)定做。但一定要對(duì)硅鋼和繞法提出明確要求。從實(shí)踐來(lái)看，如果找的師傅好，是能夠繞出合格的輸出變壓器的，而價(jià)格比郵購(gòu)專用膽機(jī)輸出變壓器便宜。
四、電路的選擇
膽機(jī)電路形式多樣。到底什么算好呢？筆者從主觀聽音的感覺談一談。
1.推挽和單臂
近年來(lái)，很多文章都在宣傳單臂甲類放大器，認(rèn)為單臂甲類放大對(duì)保證聲音細(xì)節(jié)，有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。筆者認(rèn)為甲類單臂要達(dá)到足夠的輸出，那么必然要使用大功率管，現(xiàn)在生產(chǎn)的某些膽機(jī)，所用高壓有的已達(dá)近1000V。高壓過高，對(duì)機(jī)內(nèi)走線和器件的要求就越高。這明顯不利于業(yè)余愛好者制作。從實(shí)際放音來(lái)看，單臂甲類主要是偶次諧波成分高，音染效果突出。實(shí)際上失真更大了些。很多人認(rèn)為這就是膽味。推挽電路，如果平衡做得好，在不加負(fù)回授的情況下，輸出失真小于3%，其偶次諧波也有一定保留，即膽味并沒有完全消失。筆者認(rèn)為，業(yè)余制作，推挽來(lái)得實(shí)惠，且效果也不錯(cuò)。
2.負(fù)回授
大多數(shù)設(shè)計(jì)都有大環(huán)路負(fù)回授。通常設(shè)計(jì)認(rèn)為，負(fù)回授有效降低失真。筆者根據(jù)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為大環(huán)路負(fù)回授的效果，并不十分理想。①?gòu)妮敵鲎儔浩鞔渭?jí)引回負(fù)回授的同時(shí)，也可能引回交流聲。有的人認(rèn)為，負(fù)回授應(yīng)當(dāng)壓制交流聲和噪聲，為什么還會(huì)引回交流聲呢？這還是前面所說(shuō)的，由于電源變壓器感應(yīng)給輸出變壓器的交變電場(chǎng)是膽機(jī)的客觀存在，即使屏蔽得再好，或采用非導(dǎo)磁材料做底版，那也只能說(shuō)，最大限度地降低了交變磁場(chǎng)的影響，但不等于是零。當(dāng)音頻為負(fù)回授時(shí)，而交變感應(yīng)磁場(chǎng)的相位并非為負(fù)回授時(shí)，這樣就將微弱的交變信號(hào)傳輸給前級(jí)，經(jīng)放大，加劇了背景交流聲。有時(shí)是因?yàn)閺妮敵鲎儔浩鞯角凹?jí)負(fù)回授的引線過長(zhǎng)，若沒有采用屏蔽線，也會(huì)帶來(lái)感應(yīng)交流聲。②大環(huán)路負(fù)回授反饋信號(hào)，經(jīng)過了通常３級(jí)放大，第一電壓放大級(jí)、激勵(lì)級(jí)、功放級(jí)，對(duì)復(fù)雜的音頻信號(hào)來(lái)說(shuō)，其相位肯定要有失真，因此負(fù)回授中的信號(hào)有相位失真信號(hào)。因此大環(huán)路負(fù)回授會(huì)影響高音部分頻率特性。
因此筆者認(rèn)為，并經(jīng)聽音實(shí)驗(yàn)（大環(huán)路負(fù)回授影響放音自然，負(fù)回授越強(qiáng)，整體聽感，尤其音樂的強(qiáng)弱感就越差，高音容易干澀），主張電路不搞大環(huán)路負(fù)回授。如果需要，也僅加上本級(jí)電路的小回輸量的負(fù)回授。
3.推挽的倒相和激勵(lì)
推挽的倒相常見的為分壓式，即倒相管采用屏陰分割電阻為負(fù)載，進(jìn)行倒相。從實(shí)踐中看，一是增益低，二是輸出電壓并非完全平衡，實(shí)際上屏陰兩個(gè)電阻需要調(diào)整，才能趨近平衡。且陰極與燈絲存在電容，要達(dá)到高音段平衡則更為困難。另一種常見倒相電路為長(zhǎng)拖尾式，增益較高，不存在高音衰減，電路穩(wěn)定。筆者認(rèn)為電路比較經(jīng)濟(jì)，且有不錯(cuò)的效果。對(duì)于某些大功率管，為保證激勵(lì)電壓和電流，采用陰極輸出的方式進(jìn)行激勵(lì)。其好處是，起到阻抗變換的作用，輸出阻抗低，輸出電流大，適合大功率管激勵(lì)的需要。缺點(diǎn)是，信號(hào)從陰極引出，要防止燈絲泄漏帶來(lái)的交流聲。再有倒相采用輸入變壓器式，因質(zhì)量要求高，成本高，對(duì)頻響影響大，不適合業(yè)余制作。
綜上所述，筆者認(rèn)為，業(yè)余制作，采用如下結(jié)構(gòu)比較好。
方案一
晶體三極管做電壓放大（雙路左右聲道混合合并）――音頻濾波電路――6N3或6N11長(zhǎng)拖尾倒相激勵(lì)――6P3甲乙類推挽－低音音箱（BASS）
晶體三極管做電壓放大（單路左聲道）――音頻濾波電路――1/2-6N3激勵(lì)――EL34甲類單臂――中高音音箱
晶體三極管做電壓放大（單路右聲道）――音頻濾波電路――1/2-6N3激勵(lì)――EL34甲類單臂――中高音音箱
高壓變壓器――橋式整流――高壓延時(shí)繼電器――供高壓
低壓變壓器――３組――燈絲中心抽頭――抽頭接6P3陰極。
注：晶體管前級(jí)放大，采用EL34陰極電壓＋15V供電。集電極負(fù)載7.5K－10K，音量電位器10k-15k，偏置電阻兼負(fù)回授，從集電極接基極，約100K－150K。發(fā)射極電阻200Ω，不接旁路電容。集電極電流控制在1mA－0.08 mA。
推挽管，每只管簾柵極接300Ω電阻作本級(jí)負(fù)回授；EL34作超線性輸出，或采用本級(jí)屏柵負(fù)回授，以0.01μ耐壓600V無(wú)感電容串聯(lián)500K電阻，接在屏柵之間。
以上輸出功率，推挽低音為25w，左右聲道各為10W。
方案二
其他不變，推挽和單臂甲類功放，均采用6F6（俄式6Ф6C）。6Ф6C燈絲0.7A，甲乙類推挽屏壓360V，簾柵極250V，屏至屏負(fù)載10K，第一柵負(fù)壓19V，失真小于3%，輸出功率19W；當(dāng)屏壓250V時(shí)，輸出10W。單臂使用時(shí)，屏壓250V，負(fù)載7K，失真8%，加本級(jí)負(fù)回授后失真小于4％，輸出功率>３W。適合高靈敏度音箱。俄式6Ф6C為8腳葫蘆管，管壁無(wú)6P6那種黑色涂層，很美觀，為50年代進(jìn)口的積壓品，現(xiàn)電子市場(chǎng)售價(jià)為30—40元，是很好的選擇。6Ф6C為五極管，與6P6相比聲音更為華美。
方案三
其他不變，推挽采用6P6。甲乙類推挽屏壓300V，簾柵極250V，屏至屏負(fù)載10K，第一柵負(fù)壓15V，失真小于3%，輸出功率12W；當(dāng)屏壓250V時(shí)，輸出10W。左右聲道單臂放大，采用6P9，使用時(shí)屏壓300V，簾柵極100－150V，負(fù)載10K，失真10%，加本級(jí)負(fù)回授后失真小于4％,輸出功率3W。采用6P9，因該管為電視電路的視頻放大管，其放音高音部分纖細(xì)透亮。因其柵極負(fù)壓為3V，故有較高增益，通常采用１級(jí)前級(jí)低頻放大，就能夠保證足夠增益，故本方案，左右聲道前級(jí)所用晶體管電路取消，因僅有兩級(jí)放大，電路安排的好，可以杜絕交流聲。
方案四
采用電子管作左右聲道的中高音輸出，采用場(chǎng)效應(yīng)管“傻瓜王”電路塊作低音BASS輸出。這種方案，筆者認(rèn)為有如下好處：一是由于省去低音輸出變壓器，造價(jià)下降，低音效果突出。膽機(jī)最佳聽音效果是中音段，即人聲。所以用電子管作左右聲道。這樣低音的暴棚度，和中高音的華美、纖細(xì)、透亮均可得以兼顧。且造價(jià)也低。左右聲道采用EL34或6Ф6C，甲類單臂放大，采用高靈敏度揚(yáng)聲器，即可得到很好的放音效果。傻瓜王，輸出功率從10W到30、40W的均有，作BASS非常適合，電路簡(jiǎn)單，適合初學(xué)者使用。價(jià)格也比較便宜（30――100 ）
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