|
300B單端功放名聞遐邇，人見(jiàn)人愛(ài)，制作電路層出不窮，競(jìng)放異彩。本文介紹的電路比較簡(jiǎn)單傳統(tǒng)，主要著眼于降低燈絲交流供電所產(chǎn)生的交流聲來(lái)改善其聲音質(zhì)量。 一．電路介紹 300B是直熱式功率管，燈絲加熱有交流或直流供電兩種方式。兩種燈絲加熱方式各有所長(zhǎng)。一般認(rèn)為，就音質(zhì)而言，交流加熱比較有利，缺點(diǎn)是交流聲較直流加熱時(shí)大一些。因此，如果300B燈絲采用交流加熱時(shí)，設(shè)法最大限度地降低其殘留噪聲，那么就可能取得較好的音質(zhì)。為了降低300B殘留噪聲，最為簡(jiǎn)便的方法是避免采用取自輸出變壓器二次側(cè)繞組加至前級(jí)的負(fù)反饋回路，或者說(shuō)，盡量減小負(fù)反饋量，最好是取消負(fù)反饋回路。本電路對(duì)300B燈絲采用交流加熱，同時(shí)取消負(fù)反饋并注重電壓放大級(jí)的設(shè)計(jì)，以求獲得較好的音質(zhì)。 圖1為本機(jī)電路圖。除個(gè)別地方不同常規(guī)之外，可以說(shuō)是十分傳統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)。整個(gè)電路相當(dāng)簡(jiǎn)潔，盡量省去不必要的元件和電路，減少了器件數(shù)量。整機(jī)所用電子管的一般應(yīng)用值和特性見(jiàn)附表。 本功放采用兩級(jí)電壓放大，都采用SRPP電路結(jié)構(gòu)。SRPP原是為高頻放大而研制的電路，現(xiàn)在把它用于低頻放大電路，理所當(dāng)然可望獲得更為寬闊的頻率響應(yīng)。由于三極管放大的噪聲要比五極管小，所以本機(jī)兩級(jí)電壓放大均采用三極管。輸入級(jí)特意選用了雙三極管5814A，該管相當(dāng)于12AU7的高性能管，目的在于最大限度地減小輸入級(jí)的放大噪聲。由于5814A的放大因數(shù)(μ)低，采用SRPP電路能夠提高該級(jí)的增益和降低其輸出阻抗。第2級(jí)電壓放大采用12BH7A，該管適用于音頻放大、振蕩和脈沖放大，因而作為低頻應(yīng)用具有良好的性能保證。該級(jí)工作電流取得較大，目的是為300B提供足夠驅(qū)動(dòng)力。根據(jù)圖1中5814A、12BH7A陰極電壓和陰極電阻，可估算它們的靜態(tài)工作電流。 (1)5814A靜態(tài)工作電流 I=6.7(v)／3900(Ω)=0.0017(A)=1.7(mA) (2)12BH7A靜態(tài)工作電流 I=5.8(V)／1500(Ω)=0.0038(A)=3.8(mA) 上述兩級(jí)電壓放大的最大輸出電壓(削波點(diǎn)前)達(dá)到90V，足以滿(mǎn)足推動(dòng)300B的需要。此外，兩級(jí)電壓放大級(jí)的噪聲小，失真低，為整機(jī)采用無(wú)負(fù)反饋放大奠定了基礎(chǔ)。 功率輸出級(jí)300B采用初級(jí)阻抗為3.5k Ω的輸出變壓器，從圖l中實(shí)測(cè)陰極電壓可知其靜態(tài)電流為 I=64(V)／1000(Ω)=0.064(A)=64(mA) 由此可見(jiàn)，300B的工作狀態(tài)介于附表所示兩種工作狀態(tài)之間。根據(jù)陰極電壓可以估算出300B柵極推動(dòng)電壓為 U=64(V)×0.7=44-8(V)≈45(V)。顯然，該值比電壓放大級(jí)最大輸出電壓小得多，這有利于300B獲得足夠的驅(qū)動(dòng)且失真也較低。300B柵極與輸入級(jí)陰極之間的680k Ω(2W)電阻是電壓放大級(jí)之間的負(fù)反饋電阻，可減小電壓增益200左右，也能降低一些電壓放大級(jí)的失真。 為了監(jiān)視輸出級(jí)工作電流，300B陰極經(jīng)100kΩ電阻串有一只1mA電流表。這樣一來(lái)，使該電流表轉(zhuǎn)換成100V電壓表，由于300B陰極電阻為lkΩ，每伏讀數(shù)相當(dāng)于lmA電流。60V相當(dāng)于60mA靜態(tài)電流。該表設(shè)有轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，以分別監(jiān)測(cè)左、右聲道300B工作電流。 電源部分電路也很平常，但濾波元件數(shù)值對(duì)本機(jī)交流聲有一定影響，故應(yīng)予足夠重視。首先注意到濾波輸入電容的容量取得較小(4μF／600V油浸電容)，以防整流管流過(guò)的浪涌電流過(guò)大而損壞。同時(shí)也預(yù)防開(kāi)機(jī)瞬間出現(xiàn)過(guò)高的直流高壓損壞相關(guān)元囂件。為了減小高壓紋波，采用電感和電阻構(gòu)成的兩級(jí)兀型濾波電路，而且濾波電容的容量相當(dāng)大，制作時(shí)務(wù)必予以充分注意為了進(jìn)一步減少交流聲，特別是由燈絲交流供電產(chǎn)生的交流聲，在高壓B1與300B燈絲中心點(diǎn)之間跨接一只20uF／500V電解電容，從而達(dá)到一定的反相抵消作用。通過(guò)以上一些措施，使整機(jī)交流聲大為減小，即使把耳朵貼近音箱也完全聽(tīng)不到殘留的噪聲。濾波電解電容上所并聯(lián)的電阻R1和R2(每個(gè)用270kΩ／6W電阻2只并聯(lián)而成)為泄漏電阻，開(kāi)機(jī)可防止過(guò)高瞬時(shí)電壓，關(guān)機(jī)后則起到泄放高壓的作用。電壓放大級(jí)燈絲繞組通過(guò)0.1μF／600V電容接地，主要是起交流接地的作用。 二．器件和制作 有關(guān)電阻和電容的電氣規(guī)格要求已在圖l中標(biāo)明，未標(biāo)明的電阻均選用3w的氧化膜電阻，3w以上的均為琺瑯電阻。電源變壓器各繞組的要求也已在圖l中注明。輸出變壓器和濾波扼流圈均已注明型號(hào)，它們均為日本平田電機(jī)制作所的產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)不易購(gòu)得，為此列出它們的主要規(guī)格。 (1)輸出變壓器：額定輸出功率40w，一次側(cè)阻抗3．5kΩ，一次側(cè)直流電阻約66Ω，一次側(cè)電感最小20H(最大26H)，允許Dc電流170mA，頻率響應(yīng)20Hz～100kHz／-2dB(測(cè)試條件輸入4V，rp=Zp)。 (2)扼流圈：電感量15H，直流電阻165Ω，額定電流150mA(允許電流200mA)。仿制時(shí)可根據(jù)上述規(guī)格選用相近的產(chǎn)品或按上述要求委托加工定制。 圖2為底盤(pán)及其前、后部加工圖，可采用2．0mm厚的鋁板制作比較方便。當(dāng)然，具體加工前應(yīng)采購(gòu)齊所有器件，再根據(jù)使用器件的實(shí)際尺寸進(jìn)行適當(dāng)修改加工尺寸。為了有利300B良好散熱，特意為它加工了一塊小的安裝板，加工尺寸如圖3所示，板厚為1．5mm鋁板，300B及其安裝方式已在圖中表示得很清楚。 圖4為底盤(pán)下面主要元器件的布置圖。各管管座要注意安裝方向，圖4中用小箭頭來(lái)表示。對(duì)于300B和523，箭頭所指方向是管子燈絲的方向，即為管腳l和4之間的方向。對(duì)于5 8l 4A和12BH7A，小箭頭所指方向?yàn)楣苣_l和9之間的方向。底盤(pán)上安裝了兩處接地點(diǎn)，一為“信號(hào)接地點(diǎn)”，安排在信號(hào)輸入端子處；另一為“電源接地點(diǎn)”，安排在電源變壓器處，都在圖4中有所圖示。另外，在靠近5814A和12BH7A 4個(gè)電子管處，安排了一根長(zhǎng)的接地母線(可用1．5mm裸銅線)。應(yīng)注意的是，上述兩處接地點(diǎn)應(yīng)與底盤(pán)保證可靠的電氣接觸，一般應(yīng)把該處地盤(pán)仔細(xì)清除污垢，然后用螺絲把接地焊片緊緊加以固定死。對(duì)于接地母線則應(yīng)注意勿使之與底盤(pán)有電氣接觸。一般應(yīng)在母線兩端用與底盤(pán)絕緣的端子把母線“架空”起來(lái)。由于接地母線是“信號(hào)”地，所以接地母線需另用導(dǎo)線單獨(dú)接到“信號(hào)”接地點(diǎn)的焊片上去。 300B的柵極電阻(100kΩ)一端焊接在管座柵極焊片上，另一端焊接到固定在管座處的支架lLlP上，然后用導(dǎo)線再接到接地母線上。12BH7A與300B之間的耦合電容(1μ／400V)則直接跨接在兩管相應(yīng)的管腳上，由于該電容體積較大，要用金屬片繞合后予以固定起來(lái)(注意與底盤(pán)絕緣)。 300B屏極至輸出變壓器之間距離較遠(yuǎn)，最好用1．5mm以上塑料硬線加以連接比較美觀牢固。電源部分各元件的接地端子，電源變壓器高壓繞組中心抽頭等，可用1.2ram多股軟線分別接到“電源接地點(diǎn)”。輸出變壓器二次側(cè)，直流高壓部分的接線均用1．2mm多股軟線連接。其他部分的接線可視情況用0.5～0.75mm多股軟線連接。信號(hào)輸入端子與音量電位器之間照例采用屏蔽線連接，屏蔽線的屏蔽層則應(yīng)單獨(dú)接到“信號(hào)接地點(diǎn)”端子上，并注意外露的屏蔽層勿與底盤(pán)相互接觸。配線完成后，相同方向的引線可以捆扎起來(lái)，這樣顯得整齊美觀。 三．調(diào)整和測(cè)試 說(shuō)到本機(jī)調(diào)整，實(shí)際上由于電路簡(jiǎn)潔、工作狀態(tài)均由設(shè)計(jì)保證，因此只要安裝無(wú)誤，幾乎無(wú)需調(diào)整。如果覺(jué)得增益較高，只要稍調(diào)整兩級(jí)電壓放大級(jí)之間的負(fù)反饋電阻(680kΩ)即可。不過(guò)，安裝完成并通電之后，照例要測(cè)試一下各管電壓。從圖中實(shí)測(cè)電壓看，除左右聲道的輸入級(jí)略有不同外，其余各管的電壓左右聲道完全相同。接著，根據(jù)所測(cè)電壓可以計(jì)算一下各管的實(shí)際功耗(管壓降×靜態(tài)電流)。 [ol] 輸入級(jí)5814A P：6.7(V)／3900(Ω)×[143(V)-6.7(V)]=0.23(W) 驅(qū)動(dòng)級(jí)12BH7A P=5.8(V)／1500(Ω)x[140(V)-5.8(V)]=0.5(W) 輸出級(jí)300B P=64(V)／1000(Ω)×[395(v)-64(v)]=21.1(W) [/ol] 顯然，以上各值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于表1所示各管最高額定值P1os工作十分安全可靠的。 圖5為兩級(jí)電壓放大級(jí)本身的輸入／輸出特性。由圖可以看出削波點(diǎn)約90V。前已估算得知300B的最大驅(qū)動(dòng)電壓約45V。由圖5還可知道1V輸入時(shí)即可達(dá)到50V左右的輸出，充分說(shuō)明本機(jī)電壓放大級(jí)具備足夠的驅(qū)動(dòng)能力。 圖6為本機(jī)輸出級(jí)使用WE-300B時(shí)的整機(jī)輸入／輸出特性。制作時(shí)并未對(duì)該管進(jìn)行過(guò)挑選，大致可以認(rèn)為它反映了WE-300B的平均性能。由圖6可知，輸入1V信號(hào)電壓即可達(dá)到6W無(wú)削波輸出功率，而最大輸出可達(dá)8W以上。 圖7為整機(jī)頻率響應(yīng)曲線，輸出1W時(shí)曲線實(shí)際上與輸出變壓器本身特性幾乎相同，6W輸出時(shí)僅高頻端下降稍稍快一些。 圖8為本機(jī)阻尼系數(shù)特性曲線，在100Hz-20kHz范圍內(nèi)的阻尼系數(shù)為4，僅低頻端和高頻端略有下降。 圖9為失真特性，由于輸出級(jí)未加負(fù)反饋，呈軟失真特性，100Hz～10kHz失真曲線幾乎呈現(xiàn)同樣傾向。其中1kHz和10kHz失真幾乎相同，100Hz失真只是在輸出功率較小時(shí)(＜2W)才略為有所偏離lkHz和10kHz曲線。這種特性也可以說(shuō)是所有300B類(lèi)管子的共同傾向。 圖10是本機(jī)接上各種容性負(fù)載時(shí)的方波響應(yīng)(上面一條曲線)，使用10kHz方波進(jìn)行測(cè)試。圖中下面一條曲線為純阻負(fù)載時(shí)的方波響應(yīng)，以資比較。 由圖10(a)可知，0．1μF的容性負(fù)載幾乎與純電阻負(fù)載時(shí)響應(yīng)完全相同。0．5μF負(fù)載時(shí)方波響應(yīng)左角出現(xiàn)“振鈴”，但過(guò)沖很輕微。負(fù)載容量增加到lμF，波形振鈴處略微變鈍。當(dāng)負(fù)載容量增加至2μF時(shí)，波形進(jìn)一步變鈍呈現(xiàn)“圓角”。從以上測(cè)試波形可以看出，本機(jī)接上各種不同負(fù)載特性的音箱工作時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)異常振蕩現(xiàn)象，工作穩(wěn)定可靠。 四．性能對(duì)照. 本機(jī)的設(shè)計(jì)制作有兩個(gè)主要意圖。為了減小直熱式功率管的交流聲，現(xiàn)在的300B燈絲采用直流加熱的方式日趨普遍。本機(jī)的意圖之一是通過(guò)合理設(shè)計(jì)電路來(lái)降低其交流聲電平，還300B燈絲交流加熱時(shí)音質(zhì)的本來(lái)面目。同時(shí)，鑒于各科'300B單端功放的主觀音質(zhì)評(píng)價(jià)眾說(shuō)紛紜，莫衷一是，本機(jī)的意圖之二是在上述電路的基礎(chǔ)上，選擇幾種不同的300B進(jìn)行一些主要性能測(cè)試，看一看它們本身之間有什么異同，為主觀評(píng)價(jià)提供一些客觀依據(jù)。 在進(jìn)行性能對(duì)照前首先要說(shuō)明，前面給出的測(cè)試性能數(shù)據(jù)是采用WE-300B時(shí)的情況。雖說(shuō)是采用“wE”的型號(hào)，但已不是20世紀(jì)40年代美國(guó)WE(西電)生產(chǎn)的原裝品牌，而是性能指標(biāo)與原裝品牌最為接近的復(fù)制品。英國(guó)生產(chǎn)的STC-4300A在音色上與WE-300B不完全一致，但兩者的技術(shù)指標(biāo)基本一致。因此相對(duì)而言，其他國(guó)家生產(chǎn)的300B的音質(zhì)和性能如何，一般可以用上述兩種型號(hào)的300B作為基準(zhǔn)而進(jìn)行比較。 我國(guó)的發(fā)燒友對(duì)國(guó)產(chǎn)300B的音質(zhì)和性能十分關(guān)注，也是制作時(shí)的首選品牌。為此，下面給出國(guó)產(chǎn)300B應(yīng)用圖1電路時(shí)的實(shí)測(cè)性能，以作比較。當(dāng)然，對(duì)國(guó)產(chǎn)300B也未加挑選，這樣能夠反映出一般的質(zhì)量水平。 圖11是國(guó)產(chǎn)300B的輸入／輸出特性。顯然，它比WE-300B有較高的功率靈敏度。同樣在輸入信號(hào)為1V的條件下，國(guó)產(chǎn)300B輸出功率比WE-300B高出1W。 圖12為國(guó)產(chǎn)300B的頻率響應(yīng)。它從30kHz開(kāi)始起出現(xiàn)下降，而WE-300B則從50kHz起開(kāi)始下降。不過(guò)，兩者-3dB點(diǎn)均約為100kHz。 圖13為國(guó)產(chǎn)300B阻尼特性，曲線形狀與WE-300B很相似，阻尼系數(shù)大致上整體下降0．4左右。 圖14為國(guó)產(chǎn)300B的失真特性。它與WE-300B也十分相似，但在較低輸出功率國(guó)產(chǎn)300B失真稍微小一點(diǎn)，而在較大輸出功率時(shí)則剮相反，即WE-300B失真稍微小一點(diǎn)。 從以上4項(xiàng)測(cè)試性能看，與WE-300B相比。國(guó)產(chǎn)300B的內(nèi)阻和極間電容略大一點(diǎn)，但兩者還是十分相近。圖15是WE-300B與國(guó)產(chǎn)300B的波形對(duì)比。圖15(a)為6W輸出時(shí)的正弦波波形，未見(jiàn)削波，可見(jiàn)尚有一定裕量。 |
