如何自行設計小型便宜膽機
更新：2008-6-24 10:48:25 稿件：中國視聽網(wǎng) 調(diào)整大小:【
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自行設計小型便宜膽機，筆者認為應認真思考以下問題。
一、目前市面銷售的膽機還存在哪些問題。我們自行設計小型膽機能否解決這些問題。
二、花錢少，能不能取得好音質(zhì)？
首先，我們看看市場賣的膽機。目前市場賣的膽機有如下設計：
1.以直熱管為輸出管的膽機。
輸出管為直熱三極管膽機，多被賣家宣傳得為“膽王”，聲稱其音質(zhì)猶如“天籟之音”。筆者曾到過一些膽機店，聆聽2A3、300B等輸出管制作的膽機，但始終認為，其造價與其效果來看，造價還是高了一些。
首先，直熱式三極電子管，是上個世紀早期設計的，一般內(nèi)阻低、放大系數(shù)低；在與其他輸出管同等輸出功率下，必然對前級信號推動的幅度有更高的要求。因此其電壓放大通常為２級。從信號放大的角度來看，要求推動的電壓幅度越高，電壓推動級所產(chǎn)生的失真也應該越大。
其次，采用直熱式輸出管，在交流供電的情況下，無論如何陰極采用何等平衡電路，都無法完全抑制交流聲。如再采用高靈敏度揚聲器，接近3毫伏的背景交流聲輸出將使音箱在音樂靜態(tài)時，能夠聽到討厭的交流聲。有的廠家，為了抑制交流聲，采用直流給輸出管陰極供電，但由于陰極兩端存在直流壓差，導致陰極發(fā)射電子流的密度有差異，從而影響輸出管的壽命。
因此，筆者不認為選用直熱式輸出管是最佳方案。
2.以旁熱陰極速射四極管或五極管為輸出管的膽機。
較為低廉輸出管為6P3(6L6)，屏壓通常為360V，作推挽輸出有效功率約25W，作甲類單臂輸出約6.5W，如若提高屏壓，輸出達10W。中檔價位的KT66，屏壓390V，作推挽輸出有效功率約30W，作甲類單臂輸出約10W。
五極輸出管EL34（6AC7），屏壓通常為370V，作推挽輸出有效功率約48W，作甲類單臂輸出約10W。
其他則是低價位的以速射四極管6P6或五極管6P14為輸出管的小型膽機。推挽電路輸出約10W，單臂甲類約4W。
這類膽機，以速射四極管為輸出的，聲音欠一點華美；以五極管為輸出管的，則低音暴棚總似有些欠缺。
3.以膽石結合的功率放大機。
膽石結合，市面賣的通常是前膽后石電路。即用小型雙三管作輸入放大，末級采用集成電路，或場效應管作輸出。
從聽機音色來看，低音澎湃有力，但中音和高音則失去了膽機特有韻味。且售價的利潤比高于膽機。
綜上所述，我們自行設計的膽機，應當達到以下非儀器聽音標準。
1.無論如何，都不應有背景交流聲；也不應有前級噪音。將放大器接高靈敏度音箱，開至最大音量，將耳朵貼在音箱上，聽不見交流聲和背景噪音。
2.低音部分，應澎湃有力、阻尼適當，微有余音，但不影響清晰度；中音部分應當音色華美，尤其是聽女生歌唱，應有甜美感；高音部分應纖細透明，一定要杜絕高音部分發(fā)出“嘶嘶”噪音。
3.開到最大音量，不能有失真感。
欲達到上述要求，在自行設計時，應注意哪些問題呢？
一、杜絕交流聲
1.機箱底版――業(yè)余制作，同常采用鐵制底版。筆者認為，這是最不可取的。原因是鐵容易導磁，電源變壓器的漏磁能夠很容易的傳輸給輸出變壓器，造成大于2毫伏的交流聲。而且這種交流聲是無法克服的。拔掉輸出管，音箱照樣有細小的交流哼聲。有的人認為給變壓器加鐵制的屏蔽罩，就能夠解決這種交流聲，實際上因變壓器安裝在鐵底上，屏蔽罩下端開口，仍然會有交變磁場通過鐵底傳輸。因此最佳方案就是不采用普通黑白鐵作鐵底。外購機箱底版，多是不銹鋼制作。不銹鋼導磁性能比鐵底低得多，是較好的選擇；但購置或定做的價格偏高。鋁板沒有導磁性，且具備電場屏蔽作用，是防止感應交流聲的好材料。缺點是，無法焊接，地線樁只能夠靠銅螺絲與接線片旋緊來連線。雙面覆銅的厚度達1mm以上的印刷電路板，制作小型底版，也是很好的材料，且加工容易。如果所制作的膽機，有自制的外殼包裝，筆者認為舊鋁飯盒拼接起來，也是很好的�？傊�，必須采用導磁低的且具有電屏蔽作用的材料作底版，可以有效防止電源變壓器對輸出變壓器的干擾。
2.前級和激勵級的設計――從筆者實驗結果看，6N2、6N9，陰極從燈絲感應交流聲最強，且陰極與燈絲之間的絕緣比較薄，也容易漏電。因此有些膽機設計，對前級通常采用5V供電，或直流供電，以徹底解決前級交流聲。筆者認為這給供電帶來麻煩。有的電路采用燈絲懸空，用輸出管陰極的正電相接，以防止燈絲發(fā)射電子被陰極吸收帶來交流聲，這對激勵級和輸出級比較有效，對前級放大效果有限，原因是前級輸入阻抗很高，音量電位器的阻值也很高（通常100K－500K），盡管采用了屏蔽線或其他屏蔽措施，但微弱的交變電場(來自于燈絲或電源變壓器)，還是會使輸入管柵極感應微弱的交流信號，如將音量放大，則交流聲越明顯。我們希望輸入端在無信號和無連接任何音源設備（DVD\VCD\收音頭\聲卡）時，也無交流聲。這就需要我們在工藝上、選材上和電路上加以解決。
從選管來說，經(jīng)實驗，筆者認為6N3或6N11作前級放大最好。這是因為6N3和6N11原本設計在高頻電路中應用，且采用的是直流串聯(lián)的柵極輸入、屏極輸出到陰極的柵極接地輸出電路，其燈絲與陰極間的絕緣厚，降低了燈絲與陰極之間的感應；二是6N3與6N11高音頻特性好，有利于通頻帶展寬。使用6N3和6N11，作前級放大，能夠較好降低感應交流聲。如果采用燈絲直流供電，則能夠完全避免感應交流聲。
以上是對嚴格要求全膽的愛好者所說的。如果我們換一個思路，即前級（第一電壓放大級）采用晶體管是否可行呢？經(jīng)實驗證明，這是一個比較好的方案。采用晶體高頻管，有利于拓展通頻帶寬度，二由于沒有燈絲，體積小，因此能夠完全杜絕感應交流聲。
二、功率輸出與音箱
功率輸出是頭疼的事。這是因為宣傳，將哪些名膽管說的神乎其神。其實仔細看一下膽管的特性，我們大致可看出在推挽輸出時，直熱式管（三極管）在不加負回授時，其失真一般為3%左右；單臂甲類一般為>5%。速射四極管或五極管，在不加負回授時，推挽失真通常為3%－5%，單臂失真近乎10%。從這些數(shù)據(jù)來看，名膽管與一般膽管沒有那么大的差異。
從主觀聽音的角度看，直熱式三極管需要推動的電壓高，因此在小音量時，效果并不十分理想；且有背景交流聲。有人撰文說，沒有這種交流聲，就沒有膽味。筆者對此不感茍同。使用速射四極管和五極管在放音方面，確有差異。因此筆者認為，采用電子分頻方式來設計，應當更好些。即采用速射管的推挽方式作低音炮；采用五極管甲類單臂作左右聲道輸出。
如果低音炮有效功率達20W，左右聲道有效功率在10W左右，那么使用現(xiàn)代音箱將沒有任何問題。
如果換一個思路，使用高靈敏度老式揚聲器（低中音采用純紙盆－如飛樂紙盆 10寸，低音；飛樂橢圓4×6英寸－中音，號角式４寸高音），其效果放在膽機上比目前的低阻尼PC盆揚聲器要動聽得多，放聲也更自然。那么功率放大器就不需要那么大的功率，低音10W即足以，中高音>3W就能夠滿足使用。在音箱設計方面，如體積足夠，也可以采用后背開口式，這樣放音更自然。
三、降低成本
1.電源變壓器
電源變壓器是膽機中較為昂貴的器件。筆者建議采用高低壓變壓器分別的方式。目前電子市場出售一種隔離變壓器，通常為環(huán)型，漏磁較��；初級220V，次級有110V的和220V。功率從40W至300W的均有。200左右的通常100元左右。用來作高壓變壓器比較合適。根據(jù)功率管的屏壓，自行設計晶體管整流電路。屏壓在250V－300V的，采用橋式整流，輸出峰壓為220×1.4=300V。若高于300V的，可采用全波倍壓整流，運用濾波電阻和分流電阻以滿足需要（此類設計適合甲類放大）。
低壓變壓器可定制，根據(jù)所使用的電子管燈絲電流設計。由于無高壓，損耗小，因此在設計中可以減小余量。需要注意的是必須充分考慮變壓器初級電阻和次級電阻，變壓器空載燈絲，最好達6.8V，但最高不得超過7V，在滿載時，為標準電壓6.3V。
這樣設計電源變壓器，比購置廠家的膽機電源變壓器要便宜得多。
2.輸出變壓器
輸出變壓器可在電子市場銷售變壓器的攤點定做。但一定要對硅鋼和繞法提出明確要求。從實踐來看，如果找的師傅好，是能夠繞出合格的輸出變壓器的，而價格比郵購專用膽機輸出變壓器便宜。
四、電路的選擇
膽機電路形式多樣。到底什么算好呢？筆者從主觀聽音的感覺談一談。
1.推挽和單臂
近年來，很多文章都在宣傳單臂甲類放大器，認為單臂甲類放大對保證聲音細節(jié)，有絕對的優(yōu)勢。筆者認為甲類單臂要達到足夠的輸出，那么必然要使用大功率管，現(xiàn)在生產(chǎn)的某些膽機，所用高壓有的已達近1000V。高壓過高，對機內(nèi)走線和器件的要求就越高。這明顯不利于業(yè)余愛好者制作。從實際放音來看，單臂甲類主要是偶次諧波成分高，音染效果突出。實際上失真更大了些。很多人認為這就是膽味。推挽電路，如果平衡做得好，在不加負回授的情況下，輸出失真小于3%，其偶次諧波也有一定保留，即膽味并沒有完全消失。筆者認為，業(yè)余制作，推挽來得實惠，且效果也不錯。
2.負回授
大多數(shù)設計都有大環(huán)路負回授。通常設計認為，負回授有效降低失真。筆者根據(jù)實驗，認為大環(huán)路負回授的效果，并不十分理想。①從輸出變壓器次級引回負回授的同時，也可能引回交流聲。有的人認為，負回授應當壓制交流聲和噪聲，為什么還會引回交流聲呢？這還是前面所說的，由于電源變壓器感應給輸出變壓器的交變電場是膽機的客觀存在，即使屏蔽得再好，或采用非導磁材料做底版，那也只能說，最大限度地降低了交變磁場的影響，但不等于是零。當音頻為負回授時，而交變感應磁場的相位并非為負回授時，這樣就將微弱的交變信號傳輸給前級，經(jīng)放大，加劇了背景交流聲。有時是因為從輸出變壓器到前級負回授的引線過長，若沒有采用屏蔽線，也會帶來感應交流聲。②大環(huán)路負回授反饋信號，經(jīng)過了通常３級放大，第一電壓放大級、激勵級、功放級，對復雜的音頻信號來說，其相位肯定要有失真，因此負回授中的信號有相位失真信號。因此大環(huán)路負回授會影響高音部分頻率特性。
因此筆者認為，并經(jīng)聽音實驗（大環(huán)路負回授影響放音自然，負回授越強，整體聽感，尤其音樂的強弱感就越差，高音容易干澀），主張電路不搞大環(huán)路負回授。如果需要，也僅加上本級電路的小回輸量的負回授。
3.推挽的倒相和激勵
推挽的倒相常見的為分壓式，即倒相管采用屏陰分割電阻為負載，進行倒相。從實踐中看，一是增益低，二是輸出電壓并非完全平衡，實際上屏陰兩個電阻需要調(diào)整，才能趨近平衡。且陰極與燈絲存在電容，要達到高音段平衡則更為困難。另一種常見倒相電路為長拖尾式，增益較高，不存在高音衰減，電路穩(wěn)定。筆者認為電路比較經(jīng)濟，且有不錯的效果。對于某些大功率管，為保證激勵電壓和電流，采用陰極輸出的方式進行激勵。其好處是，起到阻抗變換的作用，輸出阻抗低，輸出電流大，適合大功率管激勵的需要。缺點是，信號從陰極引出，要防止燈絲泄漏帶來的交流聲。再有倒相采用輸入變壓器式，因質(zhì)量要求高，成本高，對頻響影響大，不適合業(yè)余制作。
綜上所述，筆者認為，業(yè)余制作，采用如下結構比較好。
方案一
晶體三極管做電壓放大（雙路左右聲道混合合并）――音頻濾波電路――6N3或6N11長拖尾倒相激勵――6P3甲乙類推挽－低音音箱（BASS）
晶體三極管做電壓放大（單路左聲道）――音頻濾波電路――1/2-6N3激勵――EL34甲類單臂――中高音音箱
晶體三極管做電壓放大（單路右聲道）――音頻濾波電路――1/2-6N3激勵――EL34甲類單臂――中高音音箱
高壓變壓器――橋式整流――高壓延時繼電器――供高壓
低壓變壓器――３組――燈絲中心抽頭――抽頭接6P3陰極。
注：晶體管前級放大，采用EL34陰極電壓＋15V供電。集電極負載7.5K－10K，音量電位器10k-15k，偏置電阻兼負回授，從集電極接基極，約100K－150K。發(fā)射極電阻200Ω，不接旁路電容。集電極電流控制在1mA－0.08 mA。
推挽管，每只管簾柵極接300Ω電阻作本級負回授；EL34作超線性輸出，或采用本級屏柵負回授，以0.01μ耐壓600V無感電容串聯(lián)500K電阻，接在屏柵之間。
以上輸出功率，推挽低音為25w，左右聲道各為10W。
方案二
其他不變，推挽和單臂甲類功放，均采用6F6（俄式6Ф6C）。6Ф6C燈絲0.7A，甲乙類推挽屏壓360V，簾柵極250V，屏至屏負載10K，第一柵負壓19V，失真小于3%，輸出功率19W；當屏壓250V時，輸出10W。單臂使用時，屏壓250V，負載7K，失真8%，加本級負回授后失真小于4％，輸出功率>３W。適合高靈敏度音箱。俄式6Ф6C為8腳葫蘆管，管壁無6P6那種黑色涂層，很美觀，為50年代進口的積壓品，現(xiàn)電子市場售價為30—40元，是很好的選擇。6Ф6C為五極管，與6P6相比聲音更為華美。
方案三
其他不變，推挽采用6P6。甲乙類推挽屏壓300V，簾柵極250V，屏至屏負載10K，第一柵負壓15V，失真小于3%，輸出功率12W；當屏壓250V時，輸出10W。左右聲道單臂放大，采用6P9，使用時屏壓300V，簾柵極100－150V，負載10K，失真10%，加本級負回授后失真小于4％,輸出功率3W。采用6P9，因該管為電視電路的視頻放大管，其放音高音部分纖細透亮。因其柵極負壓為3V，故有較高增益，通常采用１級前級低頻放大，就能夠保證足夠增益，故本方案，左右聲道前級所用晶體管電路取消，因僅有兩級放大，電路安排的好，可以杜絕交流聲。
方案四
采用電子管作左右聲道的中高音輸出，采用場效應管“傻瓜王”電路塊作低音BASS輸出。這種方案，筆者認為有如下好處：一是由于省去低音輸出變壓器，造價下降，低音效果突出。膽機最佳聽音效果是中音段，即人聲。所以用電子管作左右聲道。這樣低音的暴棚度，和中高音的華美、纖細、透亮均可得以兼顧。且造價也低。左右聲道采用EL34或6Ф6C，甲類單臂放大，采用高靈敏度揚聲器，即可得到很好的放音效果。傻瓜王，輸出功率從10W到30、40W的均有，作BASS非常適合，電路簡單，適合初學者使用。價格也比較便宜（30――100 ）
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