如何制作胆机

如何制作胆机

一．电子管选型    1．功率管     功率电子管的选型与放大器输出功率直接有关。电子管时代专供欣赏音乐用的高传真音频放大器大多是小功率放大器。20世纪60年代前期，笔者在上海工作，节假日喜欢到西藏中路音乐书店，在唱片柜台前流连忘返，被那台10W输出的推挽放大器发出的“天籁之声”深深吸引。那时候的纸盆纸折环扬声器，灵敏度很高，而且音箱没有分频网络的损耗。   本机为家庭欣赏休闲音乐之用，无需很大的输出功率，每声道用一只古典直热式三极管300B已足够。有关300B的文章大量见诸于许多音响杂志，在此不必赘述。但需要指出的是在使用功率电子管时，如何控制屏极耗散功率是非常重要的。超过最大屏耗将导致管子迅速烧毁，那是绝对不容许的，现实中这种情况也很少发生。相反，大多数发烧友过分爱惜管子，屏耗调得很低，只有最大屏耗的一半甚至1／3，那也是不恰当的。正确的做法是，实际屏耗控制在最大屏耗的80％～90％，这样可以在管子寿命与输出功率之间取得平衡。本机300B屏极一阴极(灯丝)之间电压拟取300V，屏极电流73mA，耗散功率22w，保证有6W的有效输出功率。     玩300B还存在另一个趣味问题：灯丝电源用交流电还是直流电?不少玩家从技术角度进行探讨。笔者的意见是，这不是技术优劣比较而是个人爱好取向。笔者用交流电点燃300B灯丝，是取其那种怀旧的氛围！   2．电压放大管    输入级电压放大选用荷兰产的Amperex牌7119，这是一个精选级高品质双三极电子管。管子为九脚花生管，直径22．2mm，管高60ram。在计算机的电子管年代，7119多用于限幅电路中。灯丝电压Uf=6．3V／12．6V，电流If=0．64A／0．32A，内阻1．6k Ω，放大因数μ=24，屏极电流Ia=36mA，单屏最大屏耗Pa.1=4．5W，双屏最大屏耗Pa.2=8w。低内阻、大屏流、品质控制严格、两只三极管参数一致性好是选用该管的原因。类似的管子有5 6 8 7和E182CC。  

 推动管选用EL60，其特性与EL 34完全一样，但管脚不同，EL 34是常见的带插销大八脚，EL60则是九针自锁管脚，很特殊。EL60在本机中有双重作用，既是300B的推动管又可以通过切换电路将其变成末级功率管。当用作功率管时，处于单端甲类放大状态，EL60屏极电源电压为250V，屏极电流100mA，帘栅极电流14mA，栅负压一13V，最佳负载阻抗2．8kΩ，输出功率10W。上述一组参数与EL60作甲乙类推挽放大时的工作参数有很大区别，设计电路时需多加留意。要指出的是：EL60在甲类状态下具有很高的功率灵敏度，很容易推动。用一级7119作电压放大，即可将其推至满功率输出。     3．整流管     作为一台怀旧胆机，高压直流电源采用电子管整流是唯一选择。初步估算负载电流为220mA，整流管输出电流应按250mA考虑。直热式整流管例如80、5U4等首先被排除在外。这类管子灯丝热惯性小，开机后几乎瞬间滤波电容器被充电至峰值，达不到软起动效果。也考虑过EZ80、EZ8 l、528P等旁热式管子，又嫌其外形与300B、EL60不配。经再三权衡，最后选中非专用整流管EC360，管子直径28mm、管高95mm，外形与EL60相似。由其编号可知该管是一种单三极管，灯丝电压6．3V。椭圆形的阴极，表面积很大，栅丝紧贴阴极围绕，外面被屏极包围，屏极与阴极之间距离很近，大约只有2mm。这个距离对整流管十分重要，距离过大，管子内阻高，整流效率低，反之，管子反峰压低，易被击穿。EC360屏栅距离2mm，耐受1 500V反峰压不成问题。实际使用时，EC360栅极悬空不用(不要通过限流电阻接至屏极)，让栅极处于自由电位，这样管子更安全。本机高压电源用了4只EC360 作全波整流，每臂用两只，这样既降低了电源内阻又保证有足够的整流电流输出。实践证明，当变压器二次侧高压绕组电压为300V、滤波输入电容80“F，负载电流212mA时，。EC360整流输出电压达334V，管内无跳火现象，实现安全高效运行。

二．本机电路  

本机是传统怀旧胆机，采用古典的线路：高压电源部分用电子管全波整流配以LC滤波网络，放大部分则为共阴极放大电路，图l为本机的电路图。图中的开关处于EL60为推动管、300B为功率管的位置。     1．电源部分     左右声道共用一个高压电源变压器T l及栅负压电源变压器T2，灯丝电源变压器T3则左右声道各有一个，电路图只表示了一个声道。     全机用110V供电：电子管7119、EL60和300B灯丝变压器T3一次侧绕组为110V。本来，将左右声道两只变压器串联就可以用220V电源，但是，这样做会降低整机的安全性、增加左右声道的不一致性，因此最终还是决定用110V供电。当然，发烧友在仿制时嫌麻烦，可以直接串连使用220V电源。     栅负压采用晶体管整流获得，以保证一开机300B便得到保护。  B+电源输出电压可调。滤波电容Cl和C2分别与开关Sl和S2相接，通过切换可实现电容输入滤波电路与电感输入滤波电路的相互转换；此外，直流输出电路接有大功耗可变电阻Rl。联合使用以上两种方法能够在大范围内调节直流高压输出，以适应不同功率管的需要。     滤波电路输出端跨接电压表V0：电压表V0除了可监控整流和滤波电路工作是否正常外还能判断整机的直流电耗是多少。电压表V0内阻350kΩ，兼起泄放电阻作用。  

2．放大部分   功率管切换电路中当功率管由300B切换到EL60时，EL60从三极状态转变成标准状态，帘栅极通过电阻R7接至B+电源，栅极串入lk Ω的防振电阻R13，电阻R9则被短路。与此同时调低B+电压至250V。请注意电路图中推动管管脚标识是对EL34而言，因为笔者买不到EL60用的九针自锁管座，只好用八脚管座代替。EL60的管脚标识为：1、9灯丝，8阴极，7控制栅极，6帘棚极，2抑制栅极，3屏极。   输入阻抗变换电路中的输入电位器兼作音量控制，由R3、R4组成，CD机输出端已有隔离电容器。通常情况下可将R4短接，用R3调节音量。R3阻值47k Ω，对CD机来说属较重的负载，但对电子管7119来说，栅极电阻偏低，不易感染杂音、信噪比较高但增益较低，反之，．R4．滑臂下移，增益升高，信噪比有所降低。   功率电子管屏极电流监控部分的输出变压器T4一次侧绕组两端跨接电压表Vl，已知一次侧绕组电阻为203 n，可以通过电压表读数得知屏极电流。表的内阻是50kΩ，与输出变压器并联对输出阻抗不会产生影响。     负反馈电阻R9不设旁路电容，使EL60用作推动管时有电流负反馈。除此之外全机再没有负反馈电路。本机开环增益不高，通过准确选取电子管工作点，又有电压表Vl的监控，失真维持在较低的水平。300B内阻很低，加上音箱的声阻尼和扬声器的机械阻尼，没有使用负反馈增加放大器输出阻尼系数的必要。要知道，300B区区的数瓦输出弥足珍贵l     并联式退耦电路采用并联退耦方式，其性能优于通常采用的串联方式，放大器各级工作更稳定。

三．元器件选用     

制作怀旧胆机。关键在于元器件选用，在质量保证、价格合理的前提下，尽可能采用古董零件，古董零件难求。要耐心搜罗，搜罗零件的过程也是一种乐趣。   1．电子管购买     笔者是业余无线电爱好者，喜欢逛电子跳蚤市场。荷兰Amperex 7119电子管从地摊买得。在电子管大家族中，7119属晚期产品，社会保有量少，难得遇见。EL60是荷兰Philips生产的Miniwatt牌子，带包装盒的旧装新管，笔者买了5只，经实测，5只管的屏流相差不超过5％。至于EC360，音响发烧友可以从有关杂志中看到邮购消息，不过笔者的EC360却是几年前从电子摊档购得，也是带包装盒的旧装新管，前东德R．F．T牌子。图2自左至右为电子管7119、EC360、EL34和EL60。大名鼎鼎的300B，市场上各种牌子琳琅满目，高低价格相差达两个数量级，是否值得，见仁见智，本人选用国产曙光牌300B一98型。电子管制造多为手工工序，成品管子参数离散性很大，要找到性能相同的配对管很不容易，日后的整机调试也证实了这一点。为了追求左右声道300B一98电子管性能尽量一致，笔者先后5次返回店家调换管子，最终两管屏流相差小于5％。这还是静态参数，至于动态参数，业余条件下则无法测定。  

  2．其余元器件     栅负压变压器T2为上海无线电二十七厂DB一20一167型变压器，原为两、三灯来复式交流收音机电源变压器。一次侧绕组220V，二次侧高压绕组210V，用在本机上一次侧电压110V，二次侧经晶体管整流获得一148V电压供给300B栅负压。     电子管7l 19退耦回路中的扼流圈L3(两声道共用)亦为上无二十七厂的产品，是ZL一10一113型阻流圈。扼流圈L4左右声道各一只，右声道以上海牌163—7型六灯电子管交流收音机输出变压器代用，左声道以上无二十七厂的CB一2—75型输出变压器代用。     高压电源变压器Tl是美国Federal Tel．&Radio公司所生产的拆机品，质量7．5kg。电子管7119、EL60、300B的灯丝电源变压器T3也是美国制造的拆机品，由Saratog Industries公司生产，每声道用一只，单只质量4．3kg。滤波扼流圈Ll、L2为美国BendixRadio Division 0f Bendix  Avia—tion公司所制，单只质量5．5kg。     输出变压器T4出自民间音响发烧友之手。铁心截面积为3．4cm(舌宽)×6cm(叠厚)，每只质量3．9kg。用VC6240型数字式LC表测得一次侧电感l 8．8H／18．4H．，直流电阻两只均为203。细心的读者会发现，上面所述的七大电感元件——T1、2×T3、Ll、L2和2×T4的质量总和达到35kg。     滤波电容C1和C2是思碧(sprague)夹圈固定式电解电容，Cl产于1951年12月，c2产于1952年2月，距今已经超过半个世纪!C3是MaUory负极铝壳老式插座电解电容带原装插座，C4是思碧油浸高压纸质罐装电容。退耦电容C5(左右声道各一只)、C6为三联装思碧负极铝壳老式插座电解电容带原装插座。阴极旁路电容C9为西门子电解，C10是思碧老式纸壳电解。级间耦合电容C11为思碧的Vitamin Q电容，C12是West Cap电容。     电压表V0为美国Weston公司产品，量程O～350V、．t000Ω／V，表盘直径63mm。电压表V1为美国A&M仪器公司产品，量程0～50V、1000Ω／V，表盘直径63ram。     音量控制电位器R3是ALPS 大型音响专用电位器，R4则为Noble老式钢壳电位器。

四．安装工艺     所有零件在装配之前都必须进行测试，确认无误才能上机，这一点很重要，可以为今后调试节省大量时间。对于电源变压器Tl、T2、T3先测量各绕组的直流电阻，确认无短路，然后进行空载试验。接上电源，测量各组电压，注意空载电压应高出额定值5％～10％左右，空载试验需持续2小时，观察变压器温升是否正常。对于输出变压器T4、扼流圈L1、L2、L3和L4除测量电感量外还要测定线圈的直流电阻并记录在案，以便日后据此算出通过该元件的电流值。全部电容器都必须进行电容值测定，不能抱有侥幸心理，老式电解电容漏电较严重者不能采用!可变电阻Rl为滑线电阻，功率不得小于50W。    DIY的音响发烧友都知道，底盘是胆机制作中最为头疼的事。本机的底盘及面板源自一台美国产的射频仪。底盘尺寸为430mm×330mm×75mm，铝合金，厚度2mm。必须装在底盘上面的零件计有：10只电子管、4只电源变压器、2只输出变压器、4只滤波和退耦电解电容、可变电阻Rl的调节旋钮与及栅负压电位器R2的旋轴。要再三比较，确定合理的布置方案，画出图纸，然后按图对底盘进行加工。加工底盘全是钳工活儿，在家庭条件下，缺乏精良的工具，又无专用的工作间，笔者在狭小的阳台上，一张小板凳，一对废弃音箱权且作为工作台，钻、凿、锯、磨、锉，三番五次，硬是把这块骨头给啃了下来!  底盘面积有限，放不下所有大型元件，滤波扼流圈Ll、L2，高压油浸纸质罐装电容C4只好用外置式布置，通过接插件与主机相联。3只电压表则装在面板上，便于监控。     扼流圈L3、L4(左右声道各一只)和大部分的阻容元件都装在底盘下面。电子管外围元件应尽量紧靠管座焊接，使用绝缘支架将元件固定，元件勿紧贴底板，即俗语所说“搭棚式”结构。对于非厂机而言，没有必要将元件刻意排列成相互垂直还把导线捆扎一起。     电源变压器Tl和T3(左右声道各一只)体积庞大，呈品字形雄踞底盘三方。     众所周知，电源变压器是胆机交流声的发源地，因此，防止交流声和杂散磁场干扰是本机的重点，也是本机的难点。为此采取了以下措施：     灯丝回路是交流声的重要来源。300B灯丝绕组中心抽头必须接地，接地点紧靠300B管座，以平衡交流哼声。7119及EL60的灯丝电源线必须是双线绞合、紧贴底板且单线接地，但整流管EC360的灯丝千万不要接地以免阴极灯丝之间的绝缘被击穿!     输入回路一旦感染了噪声，经以后各级放大形成严重后果，音量电位器外壳要良好接地，导线应使用屏蔽线，屏蔽层一端接地。     接地点的选择对交流声很有影响，同一电子管的接地点应集中一起接至底盘，使用螺丝螺帽和弹簧垫圈将接地焊片压紧在铝板上，尽量减少接地电阻。各级接地点应按照信号流程顺序布置。     所有元器件、插座和支架等在上机之前都必须预先彻底除锈上好焊锡。焊接胆机，一把电烙铁是不够的，除25W外，还得有一把75W电烙铁。机内线要用优质导线，要有一定的刚性以避免导线摇晃。笔者喜用喇叭电缆的内导线，但需注意绝缘层是否足够，必要时套以绝缘套管。    底盘下面的零件布置如图3所示。装配作业完工后的放大器顶视图如图4所示，一看就知道是一台怀旧胆机。

五．整机调试     焊接完毕，必须再三核对电路，确认无误，然后按以下步骤进行调试。事前需准备一台自耦变压器，电源通过自耦变压器接入，慢慢提升电压至l 10V，在升压过程中密切注视机内有无异常情况。   (1)不插电子管，接上电源，电压调到1 10V，详细测量各组电压：交流高压、各电子管灯丝电压。注意此时栅负压电路已工作，将R2调至最大负压处，测量负压，应有一148V，需特别注意棚负压的极性!旋转R2转轴，负压应平滑变化，不得有跳动。   (2)仅仅插上7119、EL60和300B，通电至110V，在已接上灯丝负载的情况下测量各个电子管的灯丝电压。   (3)拔除7119、EL60}I]300B，插上EC360，用自耦变压器缓慢升压同时监视电压表V0，使其不得超过满刻度350V，密切留意机内有无跳火情况。   (4)将R置于最大负压位置上，插上全部电子管，接上负载，缓慢通电升压，当电压表V0读数到达300V时，暂停提升电源电压。调节R2，慢慢减小(绝对值变小)栅负压到一定数值，电压表V1指针开始偏转，表明300B有屏流出现。屏流出现后，电压表V0指针有所回落，应重新升高电源电压至l。|0V，同时调节栅负压使V1不超过1 5V，对应的屏极电流为74mA。至此，整机进入工作状态，接上音源，在正常情况应能播放了。图5是处于运行状态的怀旧胆机，请留意面板上3只直流电压表指针偏转情况。     对于甲类放大器，正常工作下电压表V1指针不应该摆动。如果指针向右摆动，意味功率管栅负压太低(绝对值太大)，应小心调整R2使静态屏流上升(注意勿超过管子的最大屏耗)，如果指针向左边摆动则要进行反向调整。   (5)当需要将功放管由300B切换到EL60时，首先应关闭电源，在断电状态下拨动各切换开关，滤波电路改为电感输入式(电路图中，开关Sl、s2向下接通)，可变电阻Rl调至最大值，然后开机。实践证明，为了使EL60的B+电源为250V，只需将L1接成输入电感、R1调至80Ω即可，此时电压表V0读数为250V，电压表vl读数为20V，对应的EL60屏 流为99mA。   (6)当EL6011作功率管时，工作点由电阻R10控制，只要改变RlO的阻值并相应地调节B+电源电压就能够进行多种功率管型号的代换，例女16F6、6V6、6L6、KT66、KT88和6GB8等，享受玩胆的乐趣。   调试完成，重新测量全机关键点电压并记录存档，电路图所标出的电压值是功率管为300B时的数值。

六．音质评价   任何一部新装好的音频放大器都需要一段试运转过程才能达到稳定状态，就是发烧友俗称的煲机。本机试用至今已超过半年，是对音质作出评价的时候了。     1．系统简述     系统配置围绕怀旧这个主题进行：音源为Rorgers SC一8i激光唱机，放音系统采用上海无线电十一厂于20世纪70年代生产的专供高传真系统用的飞乐牌YD5—2502型10英寸双纸盆全音域电动扬声器。音箱为低音倒相式落地箱，箱体尺寸自行设计，委托他人加工，喇叭的安装及吸音材料的设计计算、选用粘贴都是自己动手。飞乐牌YD5—2502型扬声器谐振频率55Hz，有效放音范围50Hz～12kHz，此范围已覆盖了绝大部分音乐频谱。为了进一步拓展高频段，笔者并联了一对倒置的Dynaudio MSP—110MKⅡ书架箱。不必担心两对音箱并联会影响与300B的阻抗匹配，因为300B是低内阻三极管，对负载阻抗要求不严格，负载阻抗大些，输出功率会小些，失真也小些；反之，负载阻抗用得小些，则输出功率增加但失真也会大些。由于两对音箱灵敏度相去较远，声音主要出白落地箱，书架箱的主要作用是增加高频段的华彩。     听音环境是普通的16m2家居客厅，不对称格局，未经声学处理。