單端甲類小膽機(jī)的制作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
單端甲類小膽機(jī)的制作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
1、現(xiàn)在很多自己動(dòng)手制作膽機(jī)的朋友很多都是按照一些參考電路來(lái)仿制,其對(duì)參考電路中的很多技術(shù)參數(shù)心中并不清楚,只是照葫蘆畫(huà)瓢,心中沒(méi)底自然設(shè)計(jì)出的成品就不一定能達(dá)到預(yù)期的效果。我根據(jù)自己的一點(diǎn)點(diǎn)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)與大家共同探討一些膽機(jī)設(shè)計(jì)、制作中的問(wèn)題。如有不妥望大家批評(píng)指正。本文主要探討單端甲類小功率膽機(jī)中的一些問(wèn)題,因?yàn)榧最悊味四憴C(jī)是音色最好的電路形式一,也是發(fā)燒友們自制較多的電路形式之一。
2、由于電子管電路及其應(yīng)用的知識(shí)是上個(gè)世紀(jì)五.六十年代的教科書(shū)中才有,以后基本上就沒(méi)有傳授電子管知識(shí)了。所以稍年輕一些的發(fā)燒友對(duì)電子管知識(shí)了解得不是很透徹。
輸出功率的考慮
1、輸出功率的計(jì)算方法有很多不同的版本,各版本的計(jì)算結(jié)果基本相同,只是計(jì)算所需的參數(shù)不同?,F(xiàn)提供一個(gè)比較簡(jiǎn)便的計(jì)算公式供大家參考:I2×R/2。式中I2為靜態(tài)電流的平方,R為輸出變壓器初級(jí)阻抗又稱負(fù)載阻抗。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐這個(gè)公式的結(jié)果是比較準(zhǔn)確和實(shí)用的。
2、甲類單端膽機(jī)這種形式一般采用單只功率管進(jìn)行放大,受功放管自身最大耗散功率的限制,輸出功率一般都不會(huì)很大,常見(jiàn)的電路中輸出功率一般在1W-15W之間。表1是一些常見(jiàn)功放管組成的甲類單端功放電路的輸出功率和一些常用參數(shù)。
表1中的輸出功率值與屏極工作電壓和負(fù)載阻抗(輸出變壓器初級(jí)阻抗)有很大關(guān)系,任何一個(gè)數(shù)據(jù)的變化都會(huì)引起輸出功率值的變化。適宜使用的場(chǎng)合與所用音箱的靈敏度有關(guān),靈敏度越高使用面積越大。
電子管型號(hào) 燈絲電壓燈絲電流 最大屏極耗散功率 管腳形式 電源變壓器功率 輸出功率 適宜使用的場(chǎng)合
KT88,6550 6.3V/1.6A 40W 8腳管座 150W 15W 30平米以上的房間
EL34,6CA7 6.3V/1.5A 25W 8腳管座 120W 11W 15-30平米的房間
6L6G,6P3P 6.3V/0.9A 19W 8腳管座 100W 8.5W 15-30平米的房間
807,FU-7 6.3V/0.9A 25W 5腳管座 100W 10W 15-30平米的房間
6P14,EL84 6.3V/0.76A 12W 小9腳管座 80W 5.4W 15平米以下的房間
6P15 6.3V/0.76A 12W 小9腳管座 80W 5W 15平米以下的房間
6V6,6P6P 6.3V/0.45A 12W 8腳管座 70W 3.8W 15平米以下的房間
6P1 6.3V/0.5A 12W 小9腳管座 70W 5W 15平米以下的房間
屏極工作電壓的考慮
在電子管手冊(cè)中我們都能查到功放管的典型應(yīng)用參數(shù),一般都有屏極工作電壓這個(gè)參數(shù),例如6P1電子管的屏極電壓手冊(cè)上推薦為250V,有很多制作圖紙和發(fā)燒友在實(shí)際制作中都按照這個(gè)參數(shù)來(lái)選擇電源變壓器的交流輸出電壓,實(shí)際上這樣是不好的,并不能很好的發(fā)揮功放管的性能,因?yàn)樵谄良?jí)回路中串有輸出變壓器。輸出變壓器的初級(jí)線圈是有直流電阻的,當(dāng)靜態(tài)電流流過(guò)初級(jí)線圈時(shí)便會(huì)產(chǎn)生電壓降,這時(shí)加到電子管屏極的直流工作電壓就會(huì)降低,其它參數(shù)隨著屏極電壓的改變也相應(yīng)變化,我用下面的圖1和表2給大家說(shuō)明。
從圖1中我們可以看到按照手冊(cè)上提供的屏極工作電壓接上輸出變壓器后,真正供到電子管屏極的工作電壓比手冊(cè)中的典型工作電壓下降了22V,下降了22V后整個(gè)功率管的其他參數(shù)有何變化呢?請(qǐng)看表2的對(duì)比。
手冊(cè)中參數(shù) 有輸出變壓器時(shí)的參數(shù)
屏極工作電壓V 250 屏極工作電壓V 228
簾柵壓V 250 簾柵壓V 228
柵負(fù)壓V 12.5 柵負(fù)壓V 11.4
屏極靜態(tài)電流mA 44 屏極靜態(tài)電流mA 38
最大屏極電流mA 88 最大屏極電流mA 76
簾柵電流mA 7 簾柵電流mA 6
屏內(nèi)阻KΩ 42.5 屏內(nèi)阻KΩ 44.5
跨導(dǎo)mA/V 4.9 跨導(dǎo)mA/V 4.67
輸出功率W 5 輸出功率W 3.97
從表2中可以看到其數(shù)據(jù)的變化,由于現(xiàn)在對(duì)輸出變壓器的頻響要求比早期要求更高,初級(jí)線圈的匝數(shù)也多,直流阻抗較大。所以我們?cè)谧灾颇憴C(jī)時(shí)屏極供電電壓一定要考慮輸出變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生的直流電壓降,這樣才能達(dá)到手冊(cè)中提供的應(yīng)用參數(shù)。
輸出變壓器的考慮
輸出變壓器是膽機(jī)的靈魂,如果沒(méi)有輸出變壓器的存在也就不會(huì)有所謂的膽味存在,在所有元器件參數(shù)不變的情況下更換不同廠家的輸出變壓器,其重放的聲音也是不一樣的。在自制電子管功放時(shí)輸出變壓器的設(shè)計(jì)制作就決定了最終重放聲音的結(jié)果。輸出變壓器的設(shè)計(jì)也有許多版本,下面例舉兩種計(jì)算方式供大家比較(見(jiàn)表3和圖2),我們以其中電感量(L)的計(jì)算為例做一說(shuō)明。
電感量的計(jì)算
率(單位Hz)。3.14為最低低頻頻響為-1dB時(shí)的常數(shù)。而第一種計(jì)算方式中的常數(shù)0.159是基于最低低頻頻響為-3dB時(shí)的數(shù)據(jù),所以要根據(jù)自己對(duì)最低低頻頻響的需求來(lái)選擇計(jì)算公式。從以上兩個(gè)計(jì)算公式可以看出不同版本的計(jì)算公式最終的結(jié)果是不相同的。
我們現(xiàn)在能在各種刊物上見(jiàn)到的輸出變壓器設(shè)計(jì)資料大多是很多年以前的資料,而且有些還不完整,各個(gè)廠家對(duì)輸出變壓器的數(shù)據(jù)是保密的,這就給一些想自己動(dòng)手的朋友帶來(lái)不少麻煩,所以在業(yè)余條件下自制的單端輸出變壓器成功率并不高。哪么在業(yè)余條件下能否制作出高品質(zhì)的輸出變壓器呢?回答是肯定的,我將自己制作輸出變壓器的一些經(jīng)驗(yàn)提供出來(lái)供大家參考,沒(méi)有詳細(xì)的計(jì)算公式。但這樣做出來(lái)的輸出變壓器性能已經(jīng)很好了。
最低重放低頻下限的確定:
甲類單端電子管功放的輸出功率都不是很大,選擇最低重低頻下限頻率應(yīng)根據(jù)輸出功率和所接音箱的低頻下限來(lái)綜合考慮。一般輸出功率低于5W時(shí)下限頻率選擇在50Hz,5W~10W時(shí)可選擇30Hz,10W以上可選擇下限頻率20Hz.
初級(jí)電感量的選擇:
初級(jí)電感量可以按-1dB時(shí)的公式
來(lái)計(jì)算。
平均磁路長(zhǎng)度的計(jì)算:
一般公式中計(jì)算平均磁路長(zhǎng)度都很麻煩,現(xiàn)提供一個(gè)最簡(jiǎn)單準(zhǔn)確的計(jì)算公式,5.57×舌寬=平均磁路長(zhǎng)度(EI鐵芯)
以上三種數(shù)據(jù)是保證輸出變壓器品質(zhì)的重要參數(shù),不論你用哪種設(shè)計(jì)計(jì)算公式都應(yīng)引起重視。
業(yè)余條件下鐵芯的選?。?br> 按照慣例制作單端輸出變壓器都是選取EI型鐵芯,但用EI型鐵芯在業(yè)余條件下制作輸出變壓器存在許多不便,線圈不易拉緊,而且各段線圈松緊不易保持均勻。裝好鐵芯浸漆后要想調(diào)整初次級(jí)線圈圈數(shù)時(shí)拆卸非常麻煩。所以我在業(yè)余制作輸出變壓器時(shí)都選用R型,C型或環(huán)形鐵芯,R型和C型鐵芯可以直接使用。環(huán)形鐵芯取材容易,舊電器市場(chǎng)上價(jià)格很便宜,早年生產(chǎn)的環(huán)形變壓器很多都是日本進(jìn)口0.35 mm冷軋硅鋼帶卷繞而成的性能很好。不過(guò)用環(huán)型鐵芯做單端輸出變壓器時(shí)一定要留空氣隙,我的方法是用電火花機(jī)床在環(huán)形鐵芯上切割0.1mm的縫做為空氣隙。另外在選環(huán)形鐵芯時(shí)要注意,有些鐵芯不是用一根硅鋼帶完整卷繞的,這種鐵芯不能用。
怎樣用環(huán)形鐵芯制作輸出變壓器
1、首先選擇兩只性能一致的環(huán)形變壓器,由于市場(chǎng)上環(huán)形變壓器的功率大都在50W以上,所以一般選擇50~100W這種規(guī)格的鐵芯。選好后仔細(xì)檢查鐵芯浸漆是否牢靠,這點(diǎn)很重要。如不牢靠,切割時(shí)因張力的作用很容易變形或散掉。確認(rèn)牢靠后,用黃色封口膠帶在鐵芯上像穿漆包線的方式纏繞兩三層,以確保切割后不變形。這時(shí)可用電火花機(jī)床對(duì)其切割,先切割一條0.1 mm的縫,看鐵芯是否變形,如沒(méi)有變形則墊入紙片用黃色封口膠帶沿鐵芯外園纏繞扎緊即可。如發(fā)現(xiàn)鐵芯變形就在相對(duì)面再切割一刀,將鐵芯一分為二,這就相似于C型鐵芯的兩半,稍加打磨后墊上0.1 mm的紙片,重新合攏纏上膠帶即可投入使用。
2、技術(shù)參數(shù)的確定:
輸出功率的確定:由于鐵芯較大(50~100W鐵芯)所以把輸出變壓器的功率確定為25W
功率頻響范圍:設(shè)定為(20Hz~30kHz,-1dB),己能夠勝任現(xiàn)代音源的要求
初級(jí)阻抗的設(shè)定:由于制作輸出變壓器還是比較麻煩的一件事情,所以初級(jí)可以設(shè)計(jì)成多抽頭形式以滿足不同功放管的需要,分別為500Q,2700Q,3500Q,5000Q
初級(jí)線徑的選擇.由于窗口足夠大,線徑稍選粗一點(diǎn)為0.23 mm(按2.5A/mm)
次級(jí)線徑的選擇:選用1.08mm線徑(按2.5A/mm2)
以上參數(shù)確定后即可進(jìn)行繞制了,在上面參數(shù)中我沒(méi)有給出初,次級(jí)線圈的圈數(shù),這個(gè)數(shù)據(jù)在繞制工藝?yán)锝淮?,繞制變壓器的工具和輔助材料就不詳敘了應(yīng)該都知道。但必須準(zhǔn)備一個(gè)交流調(diào)壓器和能測(cè)交流電流的萬(wàn)用表,這是很重要的工具。
3、繞制方法和工藝:
①先測(cè)量一下在鐵芯上繞一圈的長(zhǎng)度,再測(cè)量環(huán)形鐵芯內(nèi)圓的直徑,計(jì)算出內(nèi)圓的周長(zhǎng)。用周長(zhǎng)除以所用漆包線的線徑,即可知道第一層大約能繞的圈數(shù),按己知每圈的長(zhǎng)度將線裁到穿線梭上,按放射狀在鐵芯上平繞一層,不要重疊以便計(jì)數(shù)。繞好后接上交流調(diào)壓器和萬(wàn)用表交流電流檔,將調(diào)壓器輸出端歸零,然后通電慢慢往上調(diào)節(jié)輸出電壓,同時(shí)觀察電流的變化,當(dāng)電流達(dá)到10mA時(shí)停止調(diào)壓,這時(shí)測(cè)量調(diào)壓器的輸出電壓并計(jì)算出每伏交流電壓所需圈數(shù),甲類單端功放在工作時(shí)音頻電壓一般不超過(guò)250V,用己知每伏圈數(shù)×250=初級(jí)所需總?cè)?shù)。
②計(jì)算依據(jù)和公式:
電源供電問(wèn)題考慮
電子管功放的供電與普通晶體管功放不同,單端甲類電子管功放開(kāi)機(jī)后其靜態(tài)功耗占到總功耗的一半以上,而普通晶體管功放開(kāi)機(jī)后的靜態(tài)功耗不到總功耗的10%,所以兩者是有區(qū)別的。
圖2為一個(gè)典型的小功率電子管電源電路,從圖中我們可以看到,高壓部分為帶中心抽頭的兩組線圈,經(jīng)雙真空整流二極管6Z4進(jìn)行全波整流,由C1、L、C2組成CLC型電路進(jìn)行濾波,這種電路有兩個(gè)缺點(diǎn):(1)次級(jí)高壓需要兩組線圈,自制時(shí)繞的兩個(gè)線圈不易對(duì)稱,造成兩組線圈輸出交流電壓不一致。由于受到鐵芯窗口限制,一般線徑都較細(xì),所以線阻較大,帶上負(fù)荷后壓降也大。(2)由于受到6Z4整流管最大屏流的限制(300mA),C1的容量不能過(guò)大,因?yàn)殡娙萜鰿1的容量大時(shí),開(kāi)機(jī)時(shí)電容的瞬間充電電流可能超過(guò)6Z4整流管的最大屏流值,造成整流管6Z4的損壞。所以這種電路的濾波電容容量都選得較小,濾波效果也就不太理想。而且濾波電感L在業(yè)余條件下也不易做好。
圖3給出了一個(gè)整流濾波電路,該電路中變壓器次級(jí)高壓只有一個(gè)線圈,這樣在鐵芯窗口相等的情況下線徑可選粗一點(diǎn),繞制時(shí)也方便簡(jiǎn)單得多,高壓繞組先經(jīng)過(guò)晶體二極管進(jìn)行橋式整流,這樣電容器C1的容量就可增大至數(shù)百甚至上千uF,經(jīng)C1濾波后的直流再經(jīng)6Z4進(jìn)行二次整流,這樣做的目地是6Z4整流管具有高壓延時(shí)的作用,可防止對(duì)功放管屏極的損壞和省略高壓延時(shí)起動(dòng)電路,而且比單純用晶體二極管整流更具有膽味,電容器C2的容量一般選擇200u F以下,由于整個(gè)電路中濾波電容有足夠的容量并進(jìn)行了二次整流,這個(gè)電路輸出的直流電源紋波已經(jīng)很小了,這對(duì)保證整機(jī)裝好后有一個(gè)寧?kù)o的背景創(chuàng)造了條件。根據(jù)功放電路對(duì)電流的不同需求可選擇相應(yīng)的電子管整流管。
如果手中沒(méi)有合適的電源變壓器時(shí),可利用一些替代品來(lái)改制。業(yè)余條件下可用舊的電腦開(kāi)關(guān)電源來(lái)改制,一般現(xiàn)在淘汰下來(lái)的ATX電源功率都在200W以上,其輸出功率基本能滿足各種單端甲類膽機(jī)雙聲道功放的要求,現(xiàn)將改制方法介紹如下:圖4是一款經(jīng)典的ATX電源簡(jiǎn)化圖,從圖中可以看到整個(gè)開(kāi)關(guān)電源的核心為控制驅(qū)動(dòng)IC TL494或KA7500B,以上這兩種驅(qū)動(dòng)IC都具有輸出電壓可調(diào)的功能,拿到這種電源后,先在風(fēng)扇回路中串入三只硅二極管以防調(diào)整輸出電壓時(shí)損壞風(fēng)扇。然后找到與IC第1腳相連的分壓電阻,找到+5V輸出取樣電阻,將其拆下,用一個(gè)阻值稍大的可調(diào)電阻代替,通電后慢慢調(diào)節(jié)可調(diào)電阻使+5V端的電壓升至6.3V即可。這時(shí)測(cè)量可調(diào)電阻的阻值并用固定電阻重焊回去,這樣原5V輸出就變?yōu)?.3V,供應(yīng)所有電子管燈絲使用。完成上述步驟以后將變壓器拆下來(lái),記下每個(gè)繞組的引腳。然后將磁芯拆開(kāi),依次將原線圈拆除并詳細(xì)記錄每個(gè)繞組的圈數(shù)。由于原開(kāi)關(guān)電源磁芯窗口太小放不下高壓繞組,所以需要另外選擇磁芯窗口大一點(diǎn)。的,在舊的彩電開(kāi)關(guān)電源板上很容易找到,買(mǎi)一付新的磁芯和骨架也不貴,一般2-3元即可。
一般ATX電源的脈沖變壓器的繞組結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5,為了滿足5V/22A電流的需要,一般5V繞組采用三股0.83mm的漆包線并聯(lián)使用,12V/8A串聯(lián)于5V繞組上用雙線并聯(lián)使。而我們用于膽機(jī)供電時(shí),用不了那么大的電流,所以在重新繞制時(shí)需重選漆包線的線徑,具體的繞制參數(shù)見(jiàn)圖4中的標(biāo)注。將改繞好的脈沖變壓器頂部向下,用粘合劑粘在印板上固定,然后將初級(jí)線圈、5V、12V線圈分別連接到印板上原位置,高壓用的4只快恢復(fù)二極管采用搭焊方式,焊在脈沖變壓器的空置引腳上選擇所需電壓端的抽頭焊上。然后通電檢查5V端子看能否輸出6.3V的直流電壓,如能輸出6.3V直流電壓說(shuō)明脈沖變壓器改制成功,如電壓偏差在15%以內(nèi)可重新調(diào)整取樣電阻的阻值來(lái)滿足,如偏差太大則應(yīng)檢查脈沖變壓器繞制數(shù)據(jù),不行則需重新繞制。檢查散熱風(fēng)扇的電壓情況,根據(jù)情況增減串聯(lián)在風(fēng)扇電源電路中二極管的數(shù)量以保證電壓穩(wěn)定在12V,使風(fēng)扇能安全穩(wěn)定地工作。這樣改制的ATX電源就可以用于膽機(jī)的電源供應(yīng)了,當(dāng)然用開(kāi)關(guān)電源為膽機(jī)供電這個(gè)問(wèn)題在圈內(nèi)一直有爭(zhēng)議。這就看設(shè)計(jì)者自己怎么選擇了。根據(jù)我個(gè)人使用這兩種電源的情況來(lái)看,開(kāi)關(guān)電源對(duì)音質(zhì)并沒(méi)有什么影響,而且燈絲供應(yīng)還非常穩(wěn)定,不會(huì)受到市電變化的影響,重量也比鐵芯式變壓器輕很多。
與音箱的搭配問(wèn)題
甲類單端膽機(jī)的輸出功率都較小,在一與音箱搭配時(shí)應(yīng)考慮到這個(gè)因素?,F(xiàn)在生產(chǎn)的揚(yáng)聲器為了降低自身的失真大多靈敏度都偏低,對(duì)于甲類單端膽機(jī)來(lái)說(shuō),推起來(lái)有些困難。與甲類單端膽機(jī)搭配時(shí)最好選擇一些靈敏度較高的音箱,靈敏度的高低不僅與揚(yáng)聲器自身的靈敏度有關(guān),而且與音箱箱體的結(jié)構(gòu)形式有密切關(guān)系。在常見(jiàn)的幾種音箱箱體結(jié)構(gòu)形式中靈敏度從高到低依次為,號(hào)角式音箱,傳輸線式音箱,倒相式音箱,密閉式音箱。號(hào)角式音箱應(yīng)該是甲類單端膽機(jī)的首選。因?yàn)樵趽P(yáng)聲器單元不變的情況下,號(hào)角式音箱的靈敏度比密閉式音箱要高約10dB,這就意味著這只號(hào)角式音箱在輸入功率相同時(shí)所產(chǎn)生的聲壓比同等體積的密閉箱大10倍,這對(duì)甲類單端膽機(jī)重放高保真信號(hào)非常有利。但號(hào)角式音箱的制作難度較大,在自制時(shí)應(yīng)充分估計(jì)到其難度。下面給出一個(gè)音箱靈敏度與所需輸入功率的關(guān)系表供大家在選擇音箱式參考。
從音箱揚(yáng)聲器形式來(lái)說(shuō)我個(gè)人認(rèn)為還是選擇全頻式單元結(jié)構(gòu)為好,因?yàn)檫x擇兩分頻或三分頻結(jié)構(gòu)雖說(shuō)能擴(kuò)展高、低頻的功率頻響范圍,但增加分頻器后會(huì)增加插入損耗,使甲類單端膽機(jī)的負(fù)荷增加。另外整個(gè)頻響曲線都會(huì)受到分頻器的品質(zhì)影響。而且膽機(jī)受到輸出變壓器功率頻響曲線的限制,也不可能像晶體管功放那樣,能輸出低至幾Hz高至數(shù)+KHz的音頻功率。所以說(shuō)與甲類單端膽機(jī)配接的音箱沒(méi)有必要盲目的去追求超寬頻響的音箱,應(yīng)根據(jù)自已膽機(jī)輸出變壓器自身的頻響范圍來(lái)合理選擇音箱的頻響范圍。
附表 要達(dá)到105dB聲壓時(shí)輸入功率與音箱靈敏度的關(guān)系
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