300B單端膽機(jī)的原理及制作

簡(jiǎn)潔至上，只要在推動(dòng)力足夠的前提下，盡量減少放大器的級(jí)數(shù)，這是筆者制作線路的基本原則。說(shuō)到300B，玩電子管的都知道有多種線路，也實(shí)作過(guò)多種線路。在制作過(guò)多款線路之后，筆者感覺(jué)有一款線路無(wú)論從實(shí)聽(tīng)效果還是線路結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)都是非常不錯(cuò)的，因此筆者特地把它寫了出來(lái)，希望喜愛(ài)300B的讀者能享受到其中的樂(lè)趣。

一．原理簡(jiǎn)介

甲類單端作為一種古老、低效、功耗大的放大器，它依然以其獨(dú)特而難以抗拒的魅力吸引著無(wú)數(shù)的音響愛(ài)好者。無(wú)論甲類石機(jī)還是甲類膽機(jī)，筆者對(duì)它們均情有獨(dú)鐘。大家都知道．一個(gè)放大器如果它的放大級(jí)數(shù)太多的話，無(wú)論你采取任何一種方式來(lái)減少失真，它的失真總的來(lái)說(shuō)絕對(duì)要比級(jí)數(shù)少的要大，而且放大的級(jí)數(shù)愈多，相移的可能性就越大，通頻帶就會(huì)越窄。

本文所介紹的是一款兩級(jí)的單端放大器，它就很好地避免了以上的一些情況。大家都清楚，電壓放大級(jí)的主要作用就是將音頻信號(hào)放大到足夠的振幅，以達(dá)到能夠推動(dòng)末級(jí)功率放大的目的，這就需要電壓放大級(jí)首先應(yīng)有足夠的放大倍數(shù)，即能達(dá)到整個(gè)音頻放大器所需要的靈敏度，其次還需要頻率

特性均勻，以及放大后的信號(hào)不失真。由于五極管具有放大系數(shù)大、驅(qū)動(dòng)力較強(qiáng)等特點(diǎn)，因此本機(jī)電壓放大級(jí)就選擇了五極管。

由于6J4P的特性曲線、屏壓、屏流以及放大系數(shù)均較符合做本機(jī)的電壓放大級(jí)（圖1為6J4P特性曲線圖），因此筆者選擇了6J4P作本機(jī)的推動(dòng)管。一般來(lái)說(shuō)五極管的失真比三極管要大一些，但是通過(guò)正確的設(shè)計(jì)和必要的措施，無(wú)論從實(shí)聽(tīng)還是從測(cè)試指標(biāo)上來(lái)說(shuō)，五極管并不遜色于三極管。功率放大則由300B擔(dān)任，具體的電路原理見(jiàn)圖2，圖3為300B的特性曲線圖。Rg1為電壓放大級(jí)的柵極電阻，Rg2為功率放大級(jí)的柵極電阻，這一柵極電阻有兩個(gè)作用：一是使下一級(jí)的電子管能將柵偏壓Eg通過(guò)Rg加到柵極上去，即作為Eg的直流通路，同時(shí)下一級(jí)電子管內(nèi)電子從陰極流向屏極的過(guò)程中，或多或少總有一些電子落到柵極上，Rg就給這些電子一個(gè)直流通路，使柵極的電位不至于越來(lái)越負(fù)從而影響放大器的正常工作，因此柵極電阻又叫柵漏電阻；作用二是將屏極回路輸出的交流信號(hào)電壓送到下一級(jí)去。

Rg電阻的取值不宜過(guò)大也不宜過(guò)小，當(dāng)該電阻過(guò)大時(shí)，電子從柵極泄漏到陰極就比較困難，且柵極易出現(xiàn)反柵流，由于Rg過(guò)大，極其微小的反柵流就會(huì)在Rg兩端產(chǎn)生較大的電壓降，它的正端就會(huì)加到柵極上，結(jié)果使柵極回路的柵偏壓值變小，甚至可能會(huì)使柵壓趨向正值，導(dǎo)致屏流猛增而損壞電子管。當(dāng)該電阻過(guò)小時(shí)，它對(duì)電子管屏極負(fù)載電阻Rg的分路作用就很大，這樣就會(huì)使電子管的放大倍數(shù)降低。同時(shí)，Rg的阻抗如果遠(yuǎn)大于耦合電容C的阻抗時(shí)，那么Ra上被放大的交流信號(hào)電壓就會(huì)有很大一部分直接作用在耦合電容C上，而實(shí)際加到下一級(jí)柵極上的交變信號(hào)電壓就會(huì)減少。該電阻的取值一般來(lái)說(shuō)應(yīng)該是屏極電阻的4～9倍。同時(shí)由該電阻產(chǎn)生的柵偏壓也有兩個(gè)作用：

一是使電子管在正常工作的過(guò)程中其柵極電位始終低于陰極電位而使電子不能由柵極跑到陰極，從而達(dá)到柵極回路中沒(méi)有柵流的目的；

二是通過(guò)柵偏壓來(lái)正確確定靜態(tài)工作點(diǎn)Q，只有當(dāng)Q點(diǎn)位于動(dòng)態(tài)特性曲線的直線都分中心的位置的時(shí)候屏流波形的正負(fù)半周才會(huì)對(duì)稱，也只有此時(shí)失真才是最小的。

Rk1為陰極電阻，其電路形式為自偏壓電路，主要作用是產(chǎn)生穩(wěn)定的柵偏壓。在此我們?nèi)∠岁帢O旁路電容Ck，其主要原因是考慮到該電容的加入對(duì)失真（主要是非線性失真和頻率失真）有一定的影響，并且在一定的工作電壓范圍內(nèi)，該電容的取消能夠使失真降低一半。雖然該電容的增加能夠提高增益，但作為五極管來(lái)說(shuō)，其增益已經(jīng)足夠，從利弊的角度出發(fā)，我們還是選擇了取消該電容，當(dāng)然這也要建立在電路穩(wěn)定、推動(dòng)電壓足夠的基礎(chǔ)上。

一般來(lái)說(shuō)五極管的陰極電阻Rk可以用下式來(lái)計(jì)算取值：Rk=Eg/（Iao+Ig2o）（Ig2o為簾柵的直流分量，Iao為屏流的直流分量，由于流過(guò)陰極電阻的電流除屏流外還有簾柵流，因此陰極電阻上電流應(yīng)該等于簾柵流和屏流的總和）。由于Rk的取值對(duì)增益有一定的影響，當(dāng)Rk取值過(guò)大時(shí)，增益偏小，當(dāng)Rk取值過(guò)小時(shí)，增益過(guò)高又會(huì)引發(fā)失真，因此該電阻的取值必須在以上公式的基礎(chǔ)上通過(guò)實(shí)踐來(lái)獲取。

Ra為屏極負(fù)載電阻。當(dāng)電子管柵極回路加入交流信號(hào)電源時(shí)，由于柵極的控制作用使原來(lái)恒定的陽(yáng)極電流變?yōu)殡S信號(hào)電壓而變的脈動(dòng)電流，從而產(chǎn)生了交流分量，并且屏流上的交流分量在陽(yáng)極負(fù)載電阻Ra上產(chǎn)生了交流電壓降，該壓降使屏極與陰極間得到了一個(gè)放大了的信號(hào)電壓。因此該電阻對(duì)放大倍數(shù)又有著一定的影響。該電阻的取值也不宜過(guò)大和過(guò)小。當(dāng)該電阻過(guò)大時(shí)，它對(duì)屏極電源電壓所產(chǎn)生的直流壓降，使真正加到電子管屏極上的電壓過(guò)低、屏流過(guò)小，這使得電子管工作點(diǎn)的位置大為降低而工作在特性曲線的彎曲部分。此時(shí)的電子管內(nèi)阻增大，放大倍數(shù)減少，同時(shí)又會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的非線性失真，并且屏極電阻過(guò)大時(shí)對(duì)高頻特性也有著不良的影響。當(dāng)屏極電阻過(guò)小時(shí)，耦合電容C的分流作用受到影響，雖然能夠減少高頻區(qū)的幅頻失真，但同時(shí)又使得中頻區(qū)的放大倍數(shù)減少了，因此該電阻也不能取得過(guò)小。所以該電阻的取值既要考慮放大倍數(shù)同時(shí)又要兼顧工作區(qū)域的幅頻失真。通常來(lái)說(shuō)，該電阻的取值應(yīng)該使得該管屏極的電壓值等于該管供電電壓的一半左右。

由簾柵極降壓電阻Rg2，簾柵極分壓分流電阻Rg3，和簾柵極旁路電容Cg2組成的降壓、限流、穩(wěn)壓的電路，為簾柵極提供了一個(gè)穩(wěn)定的直流工作電壓。電阻R1、R5設(shè)立的主要作用是用來(lái)消除寄生振蕩的能量，使寄生振蕩的幅度變得很弱，從而維護(hù)放大器的正常工作；另一個(gè)作用就是具有緩沖保護(hù)和隔離的作用。

Rk2為功率管的陰極電阻，Ck為功率管的陰極旁路電容，Rk2，Ck主要作用是用來(lái)產(chǎn)生負(fù)柵壓的，當(dāng)功率管的直流分量Iao過(guò)陰極電阻Rk2時(shí)，會(huì)在Rk2上產(chǎn)生一個(gè)大小為Iao×Rk2的直流電壓，這個(gè)電壓就是電子管柵極的負(fù)柵壓。而旁路電容Ck的作用是旁路屏流的交流分量，使它不會(huì)在Rk2上產(chǎn)生交流電壓降。因此要求旁路電容Ck的電容值要足夠大，因?yàn)殡娙葜翟酱笏鼘?duì)交流分量的阻抗就會(huì)越小，也就是說(shuō)Ck對(duì)音頻電流的阻抗必須要比Rk2的的阻值小得多。只有這樣，才能起到較大的旁路作用。W為300B燈絲電壓平衡調(diào)節(jié)電阻，調(diào)節(jié)該電位器可以降低本機(jī)的噪聲。

二．輸出變壓器

作為非常關(guān)鍵的一環(huán)，輸出牛的好壞直接影響到放音效果，而決定音頻輸出變壓器的幾個(gè)主要參數(shù)分別是自感（電感量）、效率、漏感、磁通密度、功率及工作頻率。

電感量直接影響和決定著低頻段的頻率響應(yīng)和低頻段的電壓波形失真，以及輸出阻抗。 輸出牛的效率不但影響著輸出牛的鐵心尺寸，而且對(duì)輸出牛的音色走向和通透度也起著較為重要的作用。

漏感量的大小直接決定著輸出牛的高頻端的頻率響應(yīng)，然而自感和漏感都是與圈數(shù)平方成正比的，在增大電感量的同時(shí)，漏感也會(huì)隨之而增大，此時(shí)就必須采用分層分段間繞的繞制方法。由于層段之間存在的分布電容將會(huì)隨著分層分段的增加而增加，分布電容也直接影響輸出牛高頻端的頻率響應(yīng)，因此妥善處理好電感、漏感、分布電容之間的關(guān)系是作為一個(gè)好的輸出牛的重要條件。同樣，在窗口面積一定的情況下，如果去追求大的電感量，就必須使用較小的銅線繞更多的圈數(shù)。這樣的結(jié)果是一次側(cè)的銅阻增大，效率降低，其放音效果也會(huì)受到一定的影響。不過(guò)不管怎樣，輸出牛的設(shè)計(jì)制作主要是為了聽(tīng)音樂(lè)、是為人服務(wù)的，而實(shí)際測(cè)試的參數(shù)只能作為一個(gè)重要的依據(jù)，只有通過(guò)不斷地實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)、實(shí)聽(tīng)，才能做出一個(gè)好的輸出牛。

影響音頻變壓器低頻段的波形失真不僅與電感量、空氣隙有關(guān)，而且與磁通密度和有無(wú)直流磁化有關(guān)，且磁化電流的波形失真系數(shù)與交流磁通密度之間的關(guān)系是非線性關(guān)系。

最低工作頻率不僅決定著鐵心尺寸的大小，而且是影響低頻響應(yīng)和電壓波形失真的一個(gè)重要的參數(shù)，通過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)，我們覺(jué)得使用進(jìn)口國(guó)標(biāo)鐵心、導(dǎo)磁率在16000～18000高斯的鐵心作輸出牛比較容易做出效果。

關(guān)于輸出牛的具體設(shè)計(jì)步驟許多書上均有介紹，筆者在此就不再重復(fù)。變壓器的制作如圖4所示。

三．選材與實(shí)作

一個(gè)好的線路相當(dāng)于一部好的電子管功放的一半。但花兒雖美仍需要綠葉來(lái)襯托，一個(gè)好的線路也同樣離不開(kāi)好的元器件，因此我們?cè)谶x擇元器件時(shí)必須謹(jǐn)慎認(rèn)真。

國(guó)產(chǎn)的大紅炮電阻的質(zhì)量及其放音效果，在音響界均有美譽(yù)，再加上其價(jià)格不貴，音色的表現(xiàn)也相當(dāng)不錯(cuò)，因此該項(xiàng)重任非它莫屬。電容首選無(wú)極性的電容，如國(guó)產(chǎn)的CZY油浸電容，CZM金屬化紙介電容，其次是有極性的電解電容。本機(jī)中有一個(gè)0.22uF的耦合電容，該電容是一個(gè)音頻信號(hào)耦合電容，該電容較為關(guān)鍵，建議選擇國(guó)內(nèi)外優(yōu)質(zhì)的油浸電容或者使用斯碧VQ油性銀膜電容。

電子管作為信號(hào)的放大和轉(zhuǎn)換的重要器件，它的好壞直接影響到整個(gè)放大器的放音效果。經(jīng)過(guò)我們的測(cè)試。南京早期生產(chǎn)的6Ж4C、6Ж8C，OTK產(chǎn)的6Ж4C以及曙光產(chǎn)的6J4P、6J8P等都有不錯(cuò)的表現(xiàn)，其中南京的產(chǎn)品物美價(jià)廉，其表現(xiàn)在本機(jī)中相當(dāng)不錯(cuò)，值得讀者一試。由于各個(gè)廠家生產(chǎn)的管相互之間均有一定的差異，只有設(shè)計(jì)好電子管的工作點(diǎn)，使其工作在最佳的工作電壓下，才能發(fā)揮出該管的最佳效果。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)過(guò)300B的廠家有3個(gè)，其中經(jīng)過(guò)測(cè)試對(duì)比之后，筆者較為欣賞的300B有早期柳州桂光廠生產(chǎn)的4300B金柵絲、4300B改良型發(fā)黑屏金柵絲、4300BLX以及長(zhǎng)沙曙光早期生產(chǎn)的300BA。最近曙光廠生產(chǎn)的300BS茄子形膽的表現(xiàn)也還可以，但給人的總體感覺(jué)像是多了點(diǎn)現(xiàn)代商業(yè)的氣息，少了些音樂(lè)的韻味。

材料選好之后，就可按照我們給出的圖紙安裝了，既可以搭棚安裝，也可以采用圖5的線路板來(lái)安裝。元器件安裝完畢后，檢查無(wú)誤后即可加電測(cè)試了，加電前最好在電源變壓器一次側(cè)加上一個(gè)2.5A的保險(xiǎn)管，和高壓開(kāi)關(guān)K2。

（1）首先不用裝電子管。加電首先測(cè)試電子管的燈絲電壓，當(dāng)燈絲電壓正確后就可以加上6J4P、274B電子管。合上高壓開(kāi)關(guān)K2，由于6J4P和300B的工作電壓都是相互獨(dú)立的，因此可以分別插管進(jìn)行調(diào)試。先加上6J4P，測(cè)試屏極的電壓A點(diǎn)的電位，應(yīng)該在236V。然后再測(cè)試簾柵極B點(diǎn)電壓。應(yīng)該在115V，此時(shí)陰極電阻的壓降應(yīng)該是1.9V，流過(guò)該管的屏流應(yīng)該是5mA左右。以上各點(diǎn)電壓均是對(duì)地實(shí)測(cè)電壓，如果與上面所測(cè)試的電壓有較大的出入，那就需要斷電檢查，看看電阻、連線有沒(méi)有錯(cuò)誤。如果測(cè)試的電壓與上面的電壓值相差不大，那就證明該級(jí)已經(jīng)工作正常了，調(diào)試成功了。

（2）300B工作點(diǎn)的調(diào)整。調(diào)試前輸出端要加負(fù)載，先加燈絲電壓預(yù)熱3min，然后再合上高壓開(kāi)關(guān)K2，測(cè)試300B的屏極電壓，就是D點(diǎn)對(duì)地的電壓。此時(shí)的電應(yīng)該是403V，然后測(cè)出陰極由阻的壓降應(yīng)該在70V左右。通過(guò)歐姆定律算出流過(guò)陰極電阻的電流，該電流即為流過(guò)300B的電流，測(cè)試300B管的壓降（D點(diǎn)與E點(diǎn)的電壓，該電壓約為328V）算出此時(shí)300B的屏耗，該屏耗應(yīng)該在40W以內(nèi)。筆者建議使屏耗小于或等于36W比較合適。40W為廠方給出的300B最大的屏耗，如果此時(shí)的電壓和屏耗均正常的，可以說(shuō)本機(jī)已經(jīng)基本調(diào)試完畢了，上電壓均為加負(fù)載之后的實(shí)測(cè)電壓。

（3）在調(diào)試本機(jī)時(shí)，由于本機(jī)的工作電壓較高，在調(diào)試的過(guò)程中一定要注意人身安全，對(duì)高壓的布線一定要使用高耐壓的電線。其次外層要加絕緣套管，如果采用的是搭棚安裝，在布線的過(guò)程中，燈絲要使用雙股絞線。就是將兩根電線緊密扭絞在一起，當(dāng)通過(guò)方向相反的電流時(shí)，輻射出的交流電場(chǎng)就會(huì)相互抵消．從而達(dá)到減小噪聲的目的。在布線的過(guò)程中一定要遵循一點(diǎn)星型接地，即電壓級(jí)以陰極電阻的接地點(diǎn)為中心，其他的接點(diǎn)都接到該點(diǎn)上，功率放大級(jí)以功率管的陰極電阻為中心接地點(diǎn)，其他的接地點(diǎn)也以該點(diǎn)為中心接地點(diǎn)，然后再將這兩個(gè)接點(diǎn)分別接到母地的中心點(diǎn)，即濾波電容的負(fù)極，最后在該點(diǎn)引一線接機(jī)殼，這樣就完成整個(gè)布線。由于布線的好壞直接影響到本機(jī)的信噪比，因此在布線的過(guò)程中一定要嚴(yán)格遵循一點(diǎn)星型接地法?？烧{(diào)電阻W也可以調(diào)節(jié)本機(jī)的噪聲，通過(guò)調(diào)整該電阻，可以使本機(jī)的噪聲更低。在燈絲的供電中，筆者采用了交流供電。如果使用直流供電，噪聲的處理相對(duì)來(lái)說(shuō)的確要比交流供電容易些，但筆者的感覺(jué)用直流供電音樂(lè)味要遜色于交流供電。

綜上所述，只要嚴(yán)格遵循上述的調(diào)試制作方法，筆者相信你一定能夠做出一部你滿意的300B功放。