2×50W甲乙类6P3P功率放大器制作 《电子报》1995合订本下 李楠

电器维修

凡是欣赏过设计、制作优良的电子管功率放大器的人，对其醇美的音色多会产生一种好感和偏爱。在集成电路、晶体管统霸电子技术的今天，电子管还能占上一席之地，甚至于迷倒一群爱乐者，一定有其特殊的原因。

    对于时下复燃的胆机热，电子管在国内音响界的回潮．有评论家认为，这是人们怀念以往纯真年代的怀旧心理造成的。作为年轻人的我。不曾见识那个火红的电子管时代。对其产生兴趣并由此变得情有独衷．是在释读了<音响王国三黑马>以后。自己也参照对比一番开始的：现代的晶体管机一般有迅猛的速度感，听起来声音比较紧凑和清劲，还存在的较大不足是在声音的质感上显得比较浮躁一些，长听下去让人有种坐不住的躁动感；电子管机长处是美在音色上，声音特别甜润，容易使人联想到“皓月当空”的纯美意境，“绕梁三日”的赞美之词．在以往经典的电子管机上，在声音的表现上却容易出现“过肥”、“过慢”的特征，不太适合现代音乐的欣赏要求。在晶体管管族中．有“日立”产的LDMOS场效应功率管．音色上比它的大哥“双极性管”表现要纯洁得多，中、高音区的表现力几可与电子管相比．初初听下来如电子管般讨好于人，速度感的表现上与晶体管机的特性相近．基本上具有两机的所长。
    在进一步的听音比试中．还发现带输出变压器的传统型电子管机与时下流行的OCL、BTL式晶体管机在声音的饱满程度上也有区别．电子管机的声音充实一些、厚实一些．表现人声显得有底气，弦乐的刻划深刻许多，晶体管机在声音上明显要单薄一些．显得有力无气(底气、灵气)。这好比在下家居不远处的那眼“白沙”神泉，如果拿上一杯与普通白开水放在一起，肉眼下你是不可能区分它们的。但当你仔细品味过它们的口感后，你不难体验哪一杯是甘甜与醇厚的。胆机的妙处也多在如此。
    自打对胆机产生了好感，笔者焊装、实验了Dynaco、Quad、“金牛”、“极典”120等传统的线路，为了解胆的习性也与“曙光”的工程师结为了挚友。从中也发现，胆机虽然有难以取代的“醇厚”的长处，但是，对于播放起节奏强烈、快速的现代音乐来，它本身那种慢慢腾腾的脾气、产生出的不协调感，也让人难以满意。传统的胆机推一些“软”声的箱子碰到的问题是不少的。
    胆机快不起来的原因何在?围绕这个问题在下进行了一系列的实验和钻研，大致得出这样的结论：
    ①推动级输出内殂的影响，用一些低内阻的推动管．在声音的力度上可以获得改善；
    ②、电子管内真空程度的影响。管内真空度高，声音的表现上清脆、有力一些。
    这一点从理论上说可以认为是真空不良情况下，管内余气与电子碰撞后产生栅流，使输入电阻下降、栅极电压不稳定造成的．同样一个厂的电子管．在声音结实程度的排列顺序上6P3P好于EL34，EL34好于6550，6550好于KT88……，这在同样一个推动电路上可以听出来。这些管子在共性上相近不同点是玻壳的大小．它与声音的排列竟会相同。
    在笔者从推动电路入手进行的实验中，T1机在传统的“前放+长尾式倒相”电路中，采用N11、6N6等低阻管．胆机在速度上、力度上比以前获得提高，T2机中针对“长尾式倒相”存在电流型负反馈使本级输出内阻升高的问题．采用了“前置差动倒相+电压放大级”的模式。声音的力度上、速度上进一步获得显著提高。它在保留了电子管“谆厚”音色特点的情况下。速度感、“爆棚”能力获得了与晶体机相似的效果，成为一款名符其实的“现代之声”功率放大嚣(有关线路可参阅《实用电子文摘》94年5期；95年6期)。
    本文介绍的T3胆机是在快速、中性前提下对传统线路改进工作的继续，它的特点是在功放管的前面增加了一级直耦的阴极跟随镢，通过推动级内阻的降低．使功率管的输入讯号获得低内阻．恒压的特性。抵抗和吸收大功率电子管棚流的影响。从而使扩音机的声音更加地结实、有力。
    这个电路的另一个好处是：由于克服了电子管栅流的影响，电子管的工作范围可以十分可靠地工作在负偏压截止点到正偏压这较宽阔的线性跨导区内，从而突破了甲乙1类功率放大器不可超越栅偏区0伏过推动的禁忌，进一步利用阴极极限电流。阳极功耗的潜能，使扩音机的不失真输出功率成倍增加。
    如6P3P的不失真功率可以做到50W，EL34可以做到70W，KT88更可达100W以上。这三种常用电子管在甲乙类工作条件下的特性如附表所示。（注：电子管功率输出级的AB类放大，根据电子管的特性决定，分为0偏压条件下的“AB1”类和有部分工作区在产生了栅流的正偏压条件下的“AB2”两种放大类型，这只是说明两种电路对推动电路设计上需要不同的考虑和方法。并不能错误的认为AB1类的声音好于AB2类，这点从附表上各管的开环失真特性上可以看出来。-----笔者）

图1        
电路剖析
     在如图1所示的电路中，双三级管G1的两个管芯组成一个差动的（长尾式）倒相、放大级，使单相的输出讯号变为推动推挽式扩音机需要的推挽信号，在G1的两个阴极上接入了一只100欧的小阻值微调电位器，这主要是为了解决电子管生产工艺上“对称性”的参数而设计的。用于整机的交流平衡特性的调整和交流声的消除。双三极管G2是整机电压增益的主放大级，用于对从Gl屏极输出的分相讯号电压进一步的放大。
    这两级放大的结构与常见的经典胆机机有不同之处：
    一是“全推挽工作”的线路对于共模信号有较好的抑制特性。
    二是延袭上次T2胆机的做法，把长尾式倒相放在线路放大之前，克服该级存在的电流负反馈产生的高输出内阻特性在推动输出管方面的不利情况。在此也得说明的是，由于此机接入了“阴极跟随器”，这方面的影响就不存在了；
    三是，这种组合模式在推动级上用的管子不多，只比“前放+长尾式倒相”的传统电路增加了“半支”管子，却在整机增益上、灵敏度上要高出许多，这对于推动KT88、EL156之类的大功率管，在保证增益要求的情况下，在成本上得到降低．对比“威廉逊”电路．所用的成本差不多，但却减少了一级放大、同时也克服了“屏阴分翻倒相”输出特性不一致的不足，在失真度特性方面就可处理得更好些。
    这种电路的模式正在成为新一代胆机的主流．在各级放大间的耦合上采用了传统的RC耦合方式，这主要是考虑到双三极电子管在生产上都不可避免的存在些差别，电容隔直的耦合方式有利于排除各管间屏极电位不一致带来的装机、调整麻烦。像6N11、6N6等电子管的阴极热容量不同，从加热到进入正常工作的时问也不一样，隔直耦合的另一个好处是有利于保征电子管的寿命，只要RC算的常数定的低些，加上考虑到输出变压器的低频响应，RC耦合与直通的结果是一样的．没有必要以牺牲“胆寿“来盲目追求并不存在的”低端响应“。
    工作于AB2类、B类状态下的电子管功放级．为消除正偏压时栅流的影响．有变压器耦合和直耦前置阴极跟随器的两种输入方式。从减少工艺上的复杂性方面考虑，在此采用的是阴极跟随器的简单办法．对于这一级，图l中G3、G4、G5组成的电路是密不可分的。输出管静态电流的调校是通过调整 W2、W3两只微调确定．为防止滑片式可变电阻出现接触不良产生栅位增高、工作电流过大的问题．在电位器的负电位端与G3的栅极间接入了各l 50K的两只电阻，如果万一出现上述的故障，该电阻可使栅极电位强制拉向负偏压．使各管的电流截止，使功率管得到保护。
    功率放大管G4、G5工作在标准的束射四极管模式，这对于像6P3P、588l、KT66这类中等功率的电子管来说．有利于获得较大的输出功事．从而保证推动那些灵敏度在86dB～90dB的音箱在家庭听音方面有足够的声压级。G4、G5的帘栅极接有由大功率稳压晶体管提供的稳压电源．采帘栅压稳压的方式有利予保证输出级有很任的失真。


本机的电源供给有：

1、供电子管灯丝的6．3V交流电压，功率管的灯丝每声道用一组交流绕组，前级灯丝的供给采用带中心抽头的双3.15V绕组．中心脚在直流上接到一个相对地端较负的电位上，这样能保证并连后的各管灯丝与阴极间的电位差总小于灯丝一阴极间的极限击穿电压．抽头端在文流上由于旁路电容的作用，等效是接地的，这是减少旁热式电子管交流“哼”声的手法之一．实际的效果就阴极加热来讲，与直流点灯丝是一样的。交流点灯丝还有着音乐感、电子管寿命方面的多种益处。

2、阳极高压B+，采用晶体管整流、大电容滤波的方式．采用6P3P时．电压约在400伏多点，当果用EL34、KT88时．整流器的输入端应改接到交流330V的变压器输出端子上，使电压上升到460伏左右，并把输出级的放大电路改为“超线性(UL模式)”，以获得比6P3P时更大的输出功率．从目前国内市场上可以购到的电子管来说．6P3P是最容量寻得的管子之一，它有广大的供货市场．成本也低廉．这是设计本机时考虑到的一个最重要的因素。同时，这只管子的声音也是十分有弹性和饱满的。以国外产量WE350和6L6G的名气来说并不在发烧友们知道的KT88之下。

3、一组±135～140V的直流供电，负电源主要是为Gl 管差动电路的“长尾式”共阴极电阻和输出级偏压而设定的。正140V电压供阴极跟随器的阳极，使该管的阳－阴极电压保证在300V的极限数值内。采用这种单独的供电方式比起从B+上通过电阻降压的方式，在功耗上降低4～5瓦，在升高B+、更换高压大功率管的摩机时，也无需重新设计供电线路。

元器件的选择

电子管的代换：N11的同类管有ECC88、E88CC、E188CC、6DJ8等多种不同的叫法，可以直接代换；6N6的同类管名称不详，如果降低装机要求也可以用6N1、6H1π直接代替。功率管6P3P这是一种中国的命名，这只管子实际上是一个非常庞大的家族，国外型号有6L6G、6L6GC、6L6WGB、6π3C、5881、5881WA等等……，都可以直接代换，甚至还可以通过换管听出它们细微的差别来。稳压二极管2DW146是早些年专门的电子管仪器生产的10W功耗的稳压管，可以用型号为WY1、WY2的稳压电子管各一只串联后代替。

一台胆机除了电子管以外，起决定作用的是输出变压器，它将决定是否成功，是否好声。尽管自制变压器的资料在一些书籍中也有过介绍，在绕制时可以作为参考，然而，业余发烧条件下铁芯的质量、型号无法保证，绕线的技巧、屏蔽也是有一定难度的，要想一步登天获得高保真的效果也就难得，外购成品应该是比较理性的选择。本机的工作条件是AB2类，理想的负载电阻为4kΩ左右。用5.5kΩ:8Ω的商品输出变压器，换算的比值为4kΩ:5.6Ω。这个比值与一个用Hi-Vi喇叭装配的音箱的实际阻抗一致，可以获得满意的效果。笔者为本机设计的底板是按照“极典”公司的输出变压器尺寸为基础的。由曾德钧先生设计生产的输出变压器在发烧友中较有口碑，值得信赖。该公司出产有5.5kΩ规格的50W、75W两种型号，75W型通过材料、工艺等方面的改进，声音的表现上就明显要比以前定型的50W型要好许多。50W则比较经济、实惠。这两种变压器在铁芯的叠厚上有所不同，但好在固定的孔位是一致的，两种变压器到底选择哪一种可以由用家自行决定，安装上是不会出现问题的。电源变压器是选择山西“达声”的350W胆机专用环形变压器，尺寸上、各个绕组的参数符合本机的要求，再者是该公司的产品原多用于军工、航天方面。材料、工艺水平有这个前提作保证，在售价方面也比较实在。

电阻器的功率已在图上标明，小功率的采用进口的¼W电阻即可，3W的电阻可以使用色环的阻燃被覆金属膜电阻或国产的红色RJ型。电容量的选择要应以耐压、漏电两个方面为主，无极性讯号通路电容可以采用低损耗的CBB、MPK、MPP等，需要选择耐压在330V以上，好在这种电容多为彩行、电网滤波器用途，相对比晶体管机中的电容更容易找到。高压、小体积电解多是进口货，像Rubycon、Marcon、Nichicon等。

电子管座，大八脚的采用带固定环的高频高压瓷管座，九脚管需选用专门用于印板上焊装的PCB-9型的，以塑料座最为普通。电位器采用“风之声”出品的步进式KK210A100KΩ规格的。胆机的电压较高，印制电路板基板的抗电强度也不能小视，最好选用双氰或玻璃布环氧板。若是用低档的纸基板则需注意防潮处理。

安装与调试

胆机的焊装有印板、架棚两种方式，为使焊装的工艺由繁变简，笔者为此设计了印制板的焊装工艺，这也可以保证不会由于焊机者各自处理布局的技艺不同声音出现千差万别。整机的两块线路板如图2、图3所示，图2的主线路板上，电阻、管座焊在基板面，电阻需要倒卧的安装；电容器，微调电阻等立焊在铜箔面一侧，在焊装时同时也要考虑到“灯丝”、“电源引入线”在补焊时是否留有余地。图3所示的电源极焊装上也与主线路板的原则相一致，大尺寸的元件焊在铜箔面。大电解应采用尼龙线扎加以固定，在焊装时还要考虑的一个问题是：一些在调试、维修时需要测量的位置，元件的脚不妨留上3~5毫米，以利于测量时夹持鳄鱼夹。

业余条件下制作扩音机，最为麻烦的工作是做机壳。托朋友找上一台液压折板机折一个漂亮的担机壳子，调整机床所花的时间会远远超过拆钢板的那一、两下子，谁都不愿这么去做。笔者采用的是如图4所示的多板组装式方法，用一圈槽型铝合金做框架，上下的面板、底板用螺钉固定，两侧再镶上用上好木料制成的装饰护边，如果做工精细些，再用钢丝刷等土办法搞下表面的拉丝处理，式样也很漂亮，一眼是难以看出这是“土炮”的，整机的基板加工尺寸图如图5所示，采用的材料好避开铁磁材料，可以用1毫米左右的铜板或2~3毫米的铝合金板。笔者采用的是印刷制板用的锌合金板材，比重大，抗共振，而且十分的平整、光洁。它的机加工性能也是很好的。一把手电钻一把半圆的钢锉，做起来比较容易。

在图5所示的基板设计中，靠前的8个Ø3孔眼是用来固定主印板的，孔位要求准确，四只输出电子管的管座固定孔及输出变压器的固定孔都是用来兼做主机板、电源板的固定用的，尺寸上与电路板上的孔位要一一对应，不然在整机的安装上就会碰到麻烦。

总装时，印板的基板面靠近整机的基板安装，两者间的距离约为15毫米左右，可以用支柱撑起，或在两板间用螺帽旋实。

在总装和固定了机壳后，就可以进行跳线的焊接了。信号输入线须采用屏蔽线，灯丝的连接需采用铜芯面积不少于1.0平方毫米的塑胶绝缘电线，并且绞合起来走线。电源变压器、电源板、主线路板、输出管、输出变压器的跳线要一一对应焊装。公共线的处理一定不能一条线串连到底！而要各板，各点间单独向主机板上的接地点引线，汇成一点焊接。在焊装完整机后，架空的走线还应该用尼龙线扎捆固定。

胆机因是RC隔直耦合的机器，整机调整的难度和可能因失误造成的烧机等，相对要比OCL直耦下的晶体管要安全、容易。一个懂得焊接和电气知识的人要装响一台胆机也不会是什么难事。需要认真对待的是：1、胆机的机内电压高于晶体管，如果身体的两个部位同时接触到线路上就有可能出现电击！在调校中最好是通过绝缘工具，如螺丝刀等，测量电压等表笔最好是用鳄鱼夹。2、因空载时输出的信号电压与屏压叠加的高压有可能击穿输出变压器的原因，胆机在原则上不允许输出端开路。胆机不会输出直流，也就不存在烧喇叭的意外情况，在调整时可以直接接上音箱进行监听。

胆机的调整在遵循了以上两个原则后，第一步是不插电子管测量和检查供电的情况和元器件有无质量问题，重点是①输出管的负栅压的绝对值是否足够大，②灯丝电压是否正常，误差要小于±10%；B+供电是否正常，晶体整流管是否击穿，电容器是否击穿、漏液，跨接在屏，栅间的级间隔直电容有否漏电等。

如果以上的检查过关以后，你就可以借机小测一下手头输出管参数的配对情况：不插电压放大管，只插图1中的G3、G4、G5，即输出部分，通过调整栅偏压电位器W2、W3，使栅偏压对应于某管的屏流为40毫安。再调整W2、W3使推挽的两管栅极偏压与前相同，一致。这时，当你把手头所有的同型号管换插上去的时候，阴极取样电阻上不同的电压降的数值就向你告知该管的屏流情况。在屏压、栅压一致的条件下，屏流相近的输出管你就可以当“配对管”来用了。当然在操作上需要补充多言的是，每次换管都必须关机。屏流的测量读数，应该是在灯丝加热到阴极电流稳定时。

第三步是机器的调整，胆机的调整有工作点、交流平衡两个方面。在调整前先把输出管工作点的调整电位器旋向负电压端，使输出管能有效截止，再就是需要焊开输出接线柱上的负反馈引线。插上所有的放大电子管，开机约2分钟左右。调整W2、W3使对应的输出管的阴极取样电阻上的压差从0伏增加到0.3~0.4V，四只管子的调整完成以后，就可以输入音乐信号试试它是否能开声了。如果没有问题的话，这时应把先前焊开的负反馈引线搭接一下，如果声音降低说明变压器的相位接对了，如果出现哨叫自激，那么，就得把变压器初级的两臂对调焊牢。对于一些工艺存在问题的自制变压器，有可能因相位特性紊乱，使反馈在引入后始终存在音频或高频自激的问题，这就会非常的麻烦。

在调整了输出管的工作偏流、输出变压器相位的正确连接后，把负反馈的引线焊牢，下面进行调整的最后一步，交流平衡的校正。这款机器对于寄生有交流纹波的电源来说是全对称平衡工作的，当这种平衡较为理想时，机器的自身就完全抑制了交流声的存在。这方面通过仔细地微调W1，可以使交流声最小。

6N6电子管原来的用途不详，这种管子主要是出品的T级产品，测量工作点，参数时也发现双三极管的一致性做得极好。平衡和配对的参差多出在6N11J和6P3P上。如果光调W1尚不能使交流噪声完全消除，则可能是输出管的M值不对称，需要用W2、W3进行补助调整。从笔者多台焊机的经验来看，只要稍稍有点调整的经验，T2、T3胆机的交流声可以做到把耳朵贴在喇叭上听不到！

关于这款胆机的声音前面作了许多的探讨，从实际的听音感受中也证实了前面的话题和论点。这是一款快、慢兼得、收、放自如的胆机，从声音的匹配上也是针对两年前设计的“低频霸王”无胆不欢，有胆无力的毛病钻研出来的一种组合。对于以往打下的基础、获得的体会、存在的不足，我想基于这个基础进一步地加以改进和搭配，比起推倒重来，另起炉灶来是要事半功倍，也更容易获得稳步的提高。为此，我采取了音箱、扩音机改进两条腿走路的方法，就这一组合的声音等级来看，我也为自己付出的劳动感到欣慰。今借得贵刊得以与曾经喜爱、仿制过该箱的朋友们作一次交流，提供一种比较好声的实际搭配方案以供参考，也借此对于发烧友在来信来电中的热情以示报答。

扒衣广场

图文并茂，技术功底非常棒，点赞。