如何制作膽機

如何制作膽機

一．電子管選型 1．功率管 功率電子管的選型與放大器輸出功率直接有關(guān)。電子管時代專供欣賞音樂用的高傳真音頻放大器大多是小功率放大器。20世紀60年代前期，筆者在上海工作，節(jié)假日喜歡到西藏中路音樂書店，在唱片柜臺前流連忘返，被那臺10W輸出的推挽放大器發(fā)出的“天籟之聲”深深吸引。那時候的紙盆紙折環(huán)揚聲器，靈敏度很高，而且音箱沒有分頻網(wǎng)絡(luò)的損耗。 本機為家庭欣賞休閑音樂之用，無需很大的輸出功率，每聲道用一只古典直熱式三極管300B已足夠。有關(guān)300B的文章大量見諸于許多音響雜志，在此不必贅述。但需要指出的是在使用功率電子管時，如何控制屏極耗散功率是非常重要的。超過最大屏耗將導致管子迅速燒毀，那是絕對不容許的，現(xiàn)實中這種情況也很少發(fā)生。相反，大多數(shù)發(fā)燒友過分愛惜管子，屏耗調(diào)得很低，只有最大屏耗的一半甚至1／3，那也是不恰當?shù)摹Ｕ_的做法是，實際屏耗控制在最大屏耗的80％～90％，這樣可以在管子壽命與輸出功率之間取得平衡。本機300B屏極一陰極(燈絲)之間電壓擬取300V，屏極電流73mA，耗散功率22w，保證有6W的有效輸出功率。 玩300B還存在另一個趣味問題：燈絲電源用交流電還是直流電?不少玩家從技術(shù)角度進行探討。筆者的意見是，這不是技術(shù)優(yōu)劣比較而是個人愛好取向。筆者用交流電點燃300B燈絲，是取其那種懷舊的氛圍！ 2．電壓放大管 輸入級電壓放大選用荷蘭產(chǎn)的Amperex牌7119，這是一個精選級高品質(zhì)雙三極電子管。管子為九腳花生管，直徑22．2mm，管高60ram。在計算機的電子管年代，7119多用于限幅電路中。燈絲電壓Uf=6．3V／12．6V，電流If=0．64A／0．32A，內(nèi)阻1．6k Ω，放大因數(shù)μ=24，屏極電流Ia=36mA，單屏最大屏耗Pa.1=4．5W，雙屏最大屏耗Pa.2=8w。低內(nèi)阻、大屏流、品質(zhì)控制嚴格、兩只三極管參數(shù)一致性好是選用該管的原因。類似的管子有5 6 8 7和E182CC。

推動管選用EL60，其特性與EL 34完全一樣，但管腳不同，EL 34是常見的帶插銷大八腳，EL60則是九針自鎖管腳，很特殊。EL60在本機中有雙重作用，既是300B的推動管又可以通過切換電路將其變成末級功率管。當用作功率管時，處于單端甲類放大狀態(tài)，EL60屏極電源電壓為250V，屏極電流100mA，簾柵極電流14mA，柵負壓一13V，最佳負載阻抗2．8kΩ，輸出功率10W。上述一組參數(shù)與EL60作甲乙類推挽放大時的工作參數(shù)有很大區(qū)別，設(shè)計電路時需多加留意。要指出的是：EL60在甲類狀態(tài)下具有很高的功率靈敏度，很容易推動。用一級7119作電壓放大，即可將其推至滿功率輸出。 3．整流管 作為一臺懷舊膽機，高壓直流電源采用電子管整流是唯一選擇。初步估算負載電流為220mA，整流管輸出電流應(yīng)按250mA考慮。直熱式整流管例如80、5U4等首先被排除在外。這類管子燈絲熱慣性小，開機后幾乎瞬間濾波電容器被充電至峰值，達不到軟起動效果。也考慮過EZ80、EZ8 l、528P等旁熱式管子，又嫌其外形與300B、EL60不配。經(jīng)再三權(quán)衡，最后選中非專用整流管EC360，管子直徑28mm、管高95mm，外形與EL60相似。由其編號可知該管是一種單三極管，燈絲電壓6．3V。橢圓形的陰極，表面積很大，柵絲緊貼陰極圍繞，外面被屏極包圍，屏極與陰極之間距離很近，大約只有2mm。這個距離對整流管十分重要，距離過大，管子內(nèi)阻高，整流效率低，反之，管子反峰壓低，易被擊穿。EC360屏柵距離2mm，耐受1 500V反峰壓不成問題。實際使用時，EC360柵極懸空不用(不要通過限流電阻接至屏極)，讓柵極處于自由電位，這樣管子更安全。本機高壓電源用了4只EC360 作全波整流，每臂用兩只，這樣既降低了電源內(nèi)阻又保證有足夠的整流電流輸出。實踐證明，當變壓器二次側(cè)高壓繞組電壓為300V、濾波輸入電容80“F，負載電流212mA時，。EC360整流輸出電壓達334V，管內(nèi)無跳火現(xiàn)象，實現(xiàn)安全高效運行。

二．本機電路

本機是傳統(tǒng)懷舊膽機，采用古典的線路：高壓電源部分用電子管全波整流配以LC濾波網(wǎng)絡(luò)，放大部分則為共陰極放大電路，圖l為本機的電路圖。圖中的開關(guān)處于EL60為推動管、300B為功率管的位置。 1．電源部分 左右聲道共用一個高壓電源變壓器T l及柵負壓電源變壓器T2，燈絲電源變壓器T3則左右聲道各有一個，電路圖只表示了一個聲道。 全機用110V供電：電子管7119、EL60和300B燈絲變壓器T3一次側(cè)繞組為110V。本來，將左右聲道兩只變壓器串聯(lián)就可以用220V電源，但是，這樣做會降低整機的安全性、增加左右聲道的不一致性，因此最終還是決定用110V供電。當然，發(fā)燒友在仿制時嫌麻煩，可以直接串連使用220V電源。 柵負壓采用晶體管整流獲得，以保證一開機300B便得到保護。 B+電源輸出電壓可調(diào)。濾波電容Cl和C2分別與開關(guān)Sl和S2相接，通過切換可實現(xiàn)電容輸入濾波電路與電感輸入濾波電路的相互轉(zhuǎn)換；此外，直流輸出電路接有大功耗可變電阻Rl。聯(lián)合使用以上兩種方法能夠在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)直流高壓輸出，以適應(yīng)不同功率管的需要。 濾波電路輸出端跨接電壓表V0：電壓表V0除了可監(jiān)控整流和濾波電路工作是否正常外還能判斷整機的直流電耗是多少。電壓表V0內(nèi)阻350kΩ，兼起泄放電阻作用。

2．放大部分 功率管切換電路中當功率管由300B切換到EL60時，EL60從三極狀態(tài)轉(zhuǎn)變成標準狀態(tài)，簾柵極通過電阻R7接至B+電源，柵極串入lk Ω的防振電阻R13，電阻R9則被短路。與此同時調(diào)低B+電壓至250V。請注意電路圖中推動管管腳標識是對EL34而言，因為筆者買不到EL60用的九針自鎖管座，只好用八腳管座代替。EL60的管腳標識為：1、9燈絲，8陰極，7控制柵極，6簾棚極，2抑制柵極，3屏極。 輸入阻抗變換電路中的輸入電位器兼作音量控制，由R3、R4組成，CD機輸出端已有隔離電容器。通常情況下可將R4短接，用R3調(diào)節(jié)音量。R3阻值47k Ω，對CD機來說屬較重的負載，但對電子管7119來說，柵極電阻偏低，不易感染雜音、信噪比較高但增益較低，反之，．R4．滑臂下移，增益升高，信噪比有所降低。 功率電子管屏極電流監(jiān)控部分的輸出變壓器T4一次側(cè)繞組兩端跨接電壓表Vl，已知一次側(cè)繞組電阻為203 n，可以通過電壓表讀數(shù)得知屏極電流。表的內(nèi)阻是50kΩ，與輸出變壓器并聯(lián)對輸出阻抗不會產(chǎn)生影響。 負反饋電阻R9不設(shè)旁路電容，使EL60用作推動管時有電流負反饋。除此之外全機再沒有負反饋電路。本機開環(huán)增益不高，通過準確選取電子管工作點，又有電壓表Vl的監(jiān)控，失真維持在較低的水平。300B內(nèi)阻很低，加上音箱的聲阻尼和揚聲器的機械阻尼，沒有使用負反饋增加放大器輸出阻尼系數(shù)的必要。要知道，300B區(qū)區(qū)的數(shù)瓦輸出彌足珍貴l 并聯(lián)式退耦電路采用并聯(lián)退耦方式，其性能優(yōu)于通常采用的串聯(lián)方式，放大器各級工作更穩(wěn)定。

三．元器件選用

制作懷舊膽機。關(guān)鍵在于元器件選用，在質(zhì)量保證、價格合理的前提下，盡可能采用古董零件，古董零件難求。要耐心搜羅，搜羅零件的過程也是一種樂趣。 1．電子管購買 筆者是業(yè)余無線電愛好者，喜歡逛電子跳蚤市場。荷蘭Amperex 7119電子管從地攤買得。在電子管大家族中，7119屬晚期產(chǎn)品，社會保有量少，難得遇見。EL60是荷蘭Philips生產(chǎn)的Miniwatt牌子，帶包裝盒的舊裝新管，筆者買了5只，經(jīng)實測，5只管的屏流相差不超過5％。至于EC360，音響發(fā)燒友可以從有關(guān)雜志中看到郵購消息，不過筆者的EC360卻是幾年前從電子攤檔購得，也是帶包裝盒的舊裝新管，前東德R．F．T牌子。圖2自左至右為電子管7119、EC360、EL34和EL60。大名鼎鼎的300B，市場上各種牌子琳瑯滿目，高低價格相差達兩個數(shù)量級，是否值得，見仁見智，本人選用國產(chǎn)曙光牌300B一98型。電子管制造多為手工工序，成品管子參數(shù)離散性很大，要找到性能相同的配對管很不容易，日后的整機調(diào)試也證實了這一點。為了追求左右聲道300B一98電子管性能盡量一致，筆者先后5次返回店家調(diào)換管子，最終兩管屏流相差小于5％。這還是靜態(tài)參數(shù)，至于動態(tài)參數(shù)，業(yè)余條件下則無法測定。

2．其余元器件 柵負壓變壓器T2為上海無線電二十七廠DB一20一167型變壓器，原為兩、三燈來復式交流收音機電源變壓器。一次側(cè)繞組220V，二次側(cè)高壓繞組210V，用在本機上一次側(cè)電壓110V，二次側(cè)經(jīng)晶體管整流獲得一148V電壓供給300B柵負壓。 電子管7l 19退耦回路中的扼流圈L3(兩聲道共用)亦為上無二十七廠的產(chǎn)品，是ZL一10一113型阻流圈。扼流圈L4左右聲道各一只，右聲道以上海牌163—7型六燈電子管交流收音機輸出變壓器代用，左聲道以上無二十七廠的CB一2—75型輸出變壓器代用。 高壓電源變壓器Tl是美國Federal Tel．Radio公司所生產(chǎn)的拆機品，質(zhì)量7．5kg。電子管7119、EL60、300B的燈絲電源變壓器T3也是美國制造的拆機品，由Saratog Industries公司生產(chǎn)，每聲道用一只，單只質(zhì)量4．3kg。濾波扼流圈Ll、L2為美國BendixRadio Division 0f Bendix Avia—tion公司所制，單只質(zhì)量5．5kg。 輸出變壓器T4出自民間音響發(fā)燒友之手。鐵心截面積為3．4cm(舌寬)×6cm(疊厚)，每只質(zhì)量3．9kg。用VC6240型數(shù)字式LC表測得一次側(cè)電感l(wèi) 8．8H／18．4H．，直流電阻兩只均為203。細心的讀者會發(fā)現(xiàn)，上面所述的七大電感元件——T1、2×T3、Ll、L2和2×T4的質(zhì)量總和達到35kg。 濾波電容C1和C2是思碧(sprague)夾圈固定式電解電容，Cl產(chǎn)于1951年12月，c2產(chǎn)于1952年2月，距今已經(jīng)超過半個世紀!C3是MaUory負極鋁殼老式插座電解電容帶原裝插座，C4是思碧油浸高壓紙質(zhì)罐裝電容。退耦電容C5(左右聲道各一只)、C6為三聯(lián)裝思碧負極鋁殼老式插座電解電容帶原裝插座。陰極旁路電容C9為西門子電解，C10是思碧老式紙殼電解。級間耦合電容C11為思碧的Vitamin Q電容，C12是West Cap電容。 電壓表V0為美國Weston公司產(chǎn)品，量程O～350V、．t000Ω／V，表盤直徑63mm。電壓表V1為美國AM儀器公司產(chǎn)品，量程0～50V、1000Ω／V，表盤直徑63ram。 音量控制電位器R3是ALPS 大型音響專用電位器，R4則為Noble老式鋼殼電位器。

四．安裝工藝 所有零件在裝配之前都必須進行測試，確認無誤才能上機，這一點很重要，可以為今后調(diào)試節(jié)省大量時間。對于電源變壓器Tl、T2、T3先測量各繞組的直流電阻，確認無短路，然后進行空載試驗。接上電源，測量各組電壓，注意空載電壓應(yīng)高出額定值5％～10％左右，空載試驗需持續(xù)2小時，觀察變壓器溫升是否正常。對于輸出變壓器T4、扼流圈L1、L2、L3和L4除測量電感量外還要測定線圈的直流電阻并記錄在案，以便日后據(jù)此算出通過該元件的電流值。全部電容器都必須進行電容值測定，不能抱有僥幸心理，老式電解電容漏電較嚴重者不能采用!可變電阻Rl為滑線電阻，功率不得小于50W。 DIY的音響發(fā)燒友都知道，底盤是膽機制作中最為頭疼的事。本機的底盤及面板源自一臺美國產(chǎn)的射頻儀。底盤尺寸為430mm×330mm×75mm，鋁合金，厚度2mm。必須裝在底盤上面的零件計有：10只電子管、4只電源變壓器、2只輸出變壓器、4只濾波和退耦電解電容、可變電阻Rl的調(diào)節(jié)旋鈕與及柵負壓電位器R2的旋軸。要再三比較，確定合理的布置方案，畫出圖紙，然后按圖對底盤進行加工。加工底盤全是鉗工活兒，在家庭條件下，缺乏精良的工具，又無專用的工作間，筆者在狹小的陽臺上，一張小板凳，一對廢棄音箱權(quán)且作為工作臺，鉆、鑿、鋸、磨、銼，三番五次，硬是把這塊骨頭給啃了下來! 底盤面積有限，放不下所有大型元件，濾波扼流圈Ll、L2，高壓油浸紙質(zhì)罐裝電容C4只好用外置式布置，通過接插件與主機相聯(lián)。3只電壓表則裝在面板上，便于監(jiān)控。 扼流圈L3、L4(左右聲道各一只)和大部分的阻容元件都裝在底盤下面。電子管外圍元件應(yīng)盡量緊靠管座焊接，使用絕緣支架將元件固定，元件勿緊貼底板，即俗語所說“搭棚式”結(jié)構(gòu)。對于非廠機而言，沒有必要將元件刻意排列成相互垂直還把導線捆扎一起。 電源變壓器Tl和T3(左右聲道各一只)體積龐大，呈品字形雄踞底盤三方。 眾所周知，電源變壓器是膽機交流聲的發(fā)源地，因此，防止交流聲和雜散磁場干擾是本機的重點，也是本機的難點。為此采取了以下措施： 燈絲回路是交流聲的重要來源。300B燈絲繞組中心抽頭必須接地，接地點緊靠300B管座，以平衡交流哼聲。7119及EL60的燈絲電源線必須是雙線絞合、緊貼底板且單線接地，但整流管EC360的燈絲千萬不要接地以免陰極燈絲之間的絕緣被擊穿! 輸入回路一旦感染了噪聲，經(jīng)以后各級放大形成嚴重后果，音量電位器外殼要良好接地，導線應(yīng)使用屏蔽線，屏蔽層一端接地。 接地點的選擇對交流聲很有影響，同一電子管的接地點應(yīng)集中一起接至底盤，使用螺絲螺帽和彈簧墊圈將接地焊片壓緊在鋁板上，盡量減少接地電阻。各級接地點應(yīng)按照信號流程順序布置。 所有元器件、插座和支架等在上機之前都必須預先徹底除銹上好焊錫。焊接膽機，一把電烙鐵是不夠的，除25W外，還得有一把75W電烙鐵。機內(nèi)線要用優(yōu)質(zhì)導線，要有一定的剛性以避免導線搖晃。筆者喜用喇叭電纜的內(nèi)導線，但需注意絕緣層是否足夠，必要時套以絕緣套管。 底盤下面的零件布置如圖3所示。裝配作業(yè)完工后的放大器頂視圖如圖4所示，一看就知道是一臺懷舊膽機。

五．整機調(diào)試 焊接完畢，必須再三核對電路，確認無誤，然后按以下步驟進行調(diào)試。事前需準備一臺自耦變壓器，電源通過自耦變壓器接入，慢慢提升電壓至l 10V，在升壓過程中密切注視機內(nèi)有無異常情況。 (1)不插電子管，接上電源，電壓調(diào)到1 10V，詳細測量各組電壓：交流高壓、各電子管燈絲電壓。注意此時柵負壓電路已工作，將R2調(diào)至最大負壓處，測量負壓，應(yīng)有一148V，需特別注意棚負壓的極性!旋轉(zhuǎn)R2轉(zhuǎn)軸，負壓應(yīng)平滑變化，不得有跳動。 (2)僅僅插上7119、EL60和300B，通電至110V，在已接上燈絲負載的情況下測量各個電子管的燈絲電壓。 (3)拔除7119、EL60}I]300B，插上EC360，用自耦變壓器緩慢升壓同時監(jiān)視電壓表V0，使其不得超過滿刻度350V，密切留意機內(nèi)有無跳火情況。 (4)將R置于最大負壓位置上，插上全部電子管，接上負載，緩慢通電升壓，當電壓表V0讀數(shù)到達300V時，暫停提升電源電壓。調(diào)節(jié)R2，慢慢減小(絕對值變小)柵負壓到一定數(shù)值，電壓表V1指針開始偏轉(zhuǎn)，表明300B有屏流出現(xiàn)。屏流出現(xiàn)后，電壓表V0指針有所回落，應(yīng)重新升高電源電壓至l。|0V，同時調(diào)節(jié)柵負壓使V1不超過1 5V，對應(yīng)的屏極電流為74mA。至此，整機進入工作狀態(tài)，接上音源，在正常情況應(yīng)能播放了。圖5是處于運行狀態(tài)的懷舊膽機，請留意面板上3只直流電壓表指針偏轉(zhuǎn)情況。 對于甲類放大器，正常工作下電壓表V1指針不應(yīng)該擺動。如果指針向右擺動，意味功率管柵負壓太低(絕對值太大)，應(yīng)小心調(diào)整R2使靜態(tài)屏流上升(注意勿超過管子的最大屏耗)，如果指針向左邊擺動則要進行反向調(diào)整。 (5)當需要將功放管由300B切換到EL60時，首先應(yīng)關(guān)閉電源，在斷電狀態(tài)下?lián)軇痈髑袚Q開關(guān)，濾波電路改為電感輸入式(電路圖中，開關(guān)Sl、s2向下接通)，可變電阻Rl調(diào)至最大值，然后開機。實踐證明，為了使EL60的B+電源為250V，只需將L1接成輸入電感、R1調(diào)至80Ω即可，此時電壓表V0讀數(shù)為250V，電壓表vl讀數(shù)為20V，對應(yīng)的EL60屏 流為99mA。 (6)當EL6011作功率管時，工作點由電阻R10控制，只要改變RlO的阻值并相應(yīng)地調(diào)節(jié)B+電源電壓就能夠進行多種功率管型號的代換，例女16F6、6V6、6L6、KT66、KT88和6GB8等，享受玩膽的樂趣。 調(diào)試完成，重新測量全機關(guān)鍵點電壓并記錄存檔，電路圖所標出的電壓值是功率管為300B時的數(shù)值。

六．音質(zhì)評價 任何一部新裝好的音頻放大器都需要一段試運轉(zhuǎn)過程才能達到穩(wěn)定狀態(tài)，就是發(fā)燒友俗稱的煲機。本機試用至今已超過半年，是對音質(zhì)作出評價的時候了。 1．系統(tǒng)簡述 系統(tǒng)配置圍繞懷舊這個主題進行：音源為Rorgers SC一8i激光唱機，放音系統(tǒng)采用上海無線電十一廠于20世紀70年代生產(chǎn)的專供高傳真系統(tǒng)用的飛樂牌YD5—2502型10英寸雙紙盆全音域電動揚聲器。音箱為低音倒相式落地箱，箱體尺寸自行設(shè)計，委托他人加工，喇叭的安裝及吸音材料的設(shè)計計算、選用粘貼都是自己動手。飛樂牌YD5—2502型揚聲器諧振頻率55Hz，有效放音范圍50Hz～12kHz，此范圍已覆蓋了絕大部分音樂頻譜。為了進一步拓展高頻段，筆者并聯(lián)了一對倒置的Dynaudio MSP—110MKⅡ書架箱。不必擔心兩對音箱并聯(lián)會影響與300B的阻抗匹配，因為300B是低內(nèi)阻三極管，對負載阻抗要求不嚴格，負載阻抗大些，輸出功率會小些，失真也小些；反之，負載阻抗用得小些，則輸出功率增加但失真也會大些。由于兩對音箱靈敏度相去較遠，聲音主要出白落地箱，書架箱的主要作用是增加高頻段的華彩。 聽音環(huán)境是普通的16m2家居客廳，不對稱格局，未經(jīng)聲學處理。