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Grounded Grid前级的制作

 gan0099 2018-07-19
         我的OTL声音是非常高速的。如果在前端用上一些比较慢声的机种时,它们将永不能完全发挥其优点。市场上有很多真空管前级的特性慢得可怜。为了要能全面发挥OTL的特质,我起初要求客人起用一些优质的电子管前级。
真空管机种慢声,瞬变减慢挫圆而令到声音柔软,其实并没有绝对的先天特性。由于我要发展整个系列产品并要找一个好伴侣给OTL后级,于是研制出Grounded Grid前级。

 
虽然Grounded Grid放大级是很古老的电路,甚至被工业界违忘。它最初是用于电信仪器中。它优点是极之频宽,非常低的噪音,和很线性。这听来简直非常吸引,所以我满怀希望从那里去设计一个好电路架构。终于并没有令我失望并包括你在内。
 
频宽非常平直由几Hz直至300kHz。电压增益设定在12dB,这己是大部份前级的设定。失真与噪音并不全在。声音的细节和分析力已达到甚至超越一些优秀电子管前级。输出内阻低至300Ω,它足以推动任何东西。你很难令它过荷因为它能输出超过20V RMS。而它的声音还非常之好-自然和音乐感而不带任何音染。
  
功率扩大机是比较昂贵。它有比较大的电源供应,变压器,和机箱令到做价上升。前置放大器就不同了,这意味着它的做价低廉。很可惜,这情况并不常见,当你想买前级时以上问题时常环绕在你们心中包括我自己在内。
    我设计这前级的准则是将电路尽量简化。首先我找出大部份人的需要和不会时常用的功能之法,这样会帮助我较容易去设计和大大降低成本。这机没有音调和平衡制,录音监听,高低频滤波,与及非常重要的遥控器。我拥有遥控器多过我家中的碟。这世界快变成遥控的俘虏,我们要花很大量时间在寻找或调教,如果忘记放在那里你的系统就无用武之地,最后你还可能要往商店花钱配回代用品,有时真想知一些大电子商品公司有没有统计遗失遥控器的利润。

  我可以肯定有些人好想拥有以上的功能,但我目标是一部高质和低价,祇有几个输入讯源选择的前级。市场商人一定取笑这产品不能卖出还说"祇是一些新玩意和装饰品",不打紧,请看着这部机会令你不停地开动。
  当我完成设计后再回看电路架构,它简直就像电晶管的差动放大器。这并不是我原本意图想去模仿的,但我也不会感到奇怪,多年前在电晶世界里工程师也许遇上同一个问题而得出相同的结论并走上同一条或相似设计之路。
   栅极接地增益级是与一般传统增益级不同。由于所有真空管都是由栅阴电压差来控制,大多数是将阴极接地而取栅极来做控制,而栅极接地法是将栅极接地转用阴极来控制。甚至输入讯号的相位与屏极输出也变成同相了。最大问题(经常遇到的问题)是输入阻抗很低这会限制了它的应用,所以要利用缓冲级拥有高输入阻抗和低输出阻抗特性连接前端,找一个阴极随藕器就能切合需求。
    在未开始之前,看看我们怎样去结合它们。由于两声道均相同,所以过程中祇讲单声道。输入用一个双声道渐变式的50kΩ音量制,一个标准音量制已经相当好,你并不需要在此花多过5美元。一个昂贵音量制还很难将音量微调,而且在听感上改善并不明显,我听不上任何分别。当然有些人说能分别出,如果阁下拥有一双很灵敏与听觉分别出一些极低音量的音乐时,请选用优质的音量控制器。我选择50kΩ音量制是基于它比100kΩ音量制更便宜。
   决定选用50kΩ音量制可能是本人还遗留有音响发烧友剩余残迹。其实我们都会或多或少留下残迹,当然这部机是由我主哉决定去或留。当你用一个平常心能释放关于这些谬论并祇享受音乐,音响就变得更有趣。我听到令人动气的事是"请勿将手指接触真空管","请勿将接点重新焊接","勿踏上线上或会令线里结晶结构再重新排列"。请相信我,这祇是其中很少的毒素,这会令事情更加糟。或许遥控器已经植入你体内并将你洗脑成为必需品。如果有人与你说将会增加十倍价钱你会否觉得值得吗。

  当讯号经过R2,一个10kΩ电阻时,它能防止一些寄生于栅极中的细少振荡。再经过一个阴极随藕器V1A管,它屏极电压固定为75V。它的阴极还与下一级V1B管的阴极直接共享一只51kΩ电阻,就在这支管做增益放大。因为V1A管是阴极随藕器,所以讯号在这51kΩ电阻上产生,同时这电阻还连接着V1B管,所以这里是输入又是推动V1B增益管。有否留意阴极电阻有非常大之51kΩ而连着负200V。这负200V与地相隔很远,所以并不会影响音乐讯号。如想交连两级时要有好线性和更有效,阴极电阻就必须要加大。当电阻产生很大的压降时,负电压就起着很重要的作用,就是它能提供更大空间给与压降。或可以利用FET作为一个恒流源来代替,并将它变回单电源供电。或是将输入设定为交流藕合,但这较为不值得。由于现在线路十分可靠,声音还不错,所以放弃其它选择。
  
我利用另一只管作为V1B管之负载而代替屏阻,它是动态屏负载,这真空管直接架构成一个恒流源。它连接可好像FET管架成恒流源一样,而且不须要很高内阻也能达到恒流源功能。它好处是能保存电源供电电流,并且是直接藕合和提供低内阻输出。它工作像一个63KΩ的屏阻还十分线性。它的10kΩ栅阻连接着增益级的屏极作用也是减低寄生振荡。
  输出直接由负载管阴极取出并与输出端作交流藕合。V1B管的栅极接法很突别,由于输入管之栅极也是经由音量控制器然后再连接'地'端,所以它们的栅极也是同时通往'地'端,它们必须是同时参考对地电压来达至直流电流平衡的。于是将V1B管栅极连接由输出端至'地'端分压电阻上,由于输出讯号与推动讯号是正相,所以在这电阻上起着负回馈作用。100kΩ电阻产生7dB回馈。这已经足够消除输出端之微弱噪音。如果你还怀有发烧友的固执而认为心理上不能接受这少量回馈,你可以将它移去,当然我认为这设计是完美的包括这少量回馈在内,如取走后增益会增加至19dB同时输出内阻也会轻微上升,希望这时不会令人失望。
  灯丝由一棵稳压IC供应12V极低噪音电压给真空管,但记紧必需要装上散热片。请注意灯丝电源须要落地,它能有效地减少阴极与灯丝间之寄生振荡,因为在这两极间会产生一些容抗并且是噪声来源。由于后级的讯号电压增幅比前级少,所以在处理前级讯号时要特别少心,因为它们始终较容易受到感染。

   电源供电非常直接简单,它主要成本是来自两个120V电源变压器,并接成一正一负电压,所以它成本很低。每个变压器均能供应50mA电流并接成倍压。燃纳二极管在低电流中用作调节稳压表现非常出色甚至我的OTL也用得着,在这里优质的稳压器并不须要。就算你将真空管拔去或开关电源时而引起波动这调节稳压器也非常稳定。在我店内电压经常由115V至125V变动,它也能有效除去大量纹波而不需要倚赖高价的大电容。很多前置放大器拥有庞大电源变压器而祇供给很少mA电流。我猜想他们卖器材是根据重量,追随者均想拥有达90磅重的单端扩大机。
  保险丝是必备的零件,当有零件失效时它能有效保护你的器材。将0.1uF电容并接开关制用来防止开关时有"pop"声(爆裂声)。这里并不须要一些热敏调节器来限制电流,由于突波侵入时细小变压器反应是很慢。

测试
   
这机并不须要太多测试,插入所有真空管和装上保险丝然后开机。如果听到变压器发出啤啤声,这里就是短路。因为这里应该全无噪音。马上关机然后查看电容和整流子有没有装错方向。如果所有皆静,请测量灯丝电压,真空管应该正常地亮起来。现在量度线路图中刊出的电压,看看真空管导通能力与基本工作点有否正常。如果你拥有讯号产生器,请输入正弦波然后看看音量控制器有否接错方向。顺时针转动会令到起杆至地之电阻值增加。请确保左右声道并无换转。输出端并没有任何直流存在。
  还有一个预防是当用这部前级连接晶体管后级时请留意后级直流反应有否慢慢达至零。大约加热后五秒,输出端有否很快就将一些电压扰动完全消散。这是由于前级加热后输出电容充电时做成的。这电压扰动频率大约是0.5Hz,由于它动作非常慢所以实际上看成直流。它有可能推动后级满载达半秒之久,然后后级输出我破坏性大电流流入喇叭。破坏程度要看你的喇叭有几耐操和后级感染怎样的电压扰动。永远先开动前级再等15秒然后才开动后级就能防备以上的问题。真空管后级就没有这问题因为它并不会通过那些极低频讯号。工程师也可以加装静音制另到输出与地短路至15秒,当时间一过就将它再连接上后级。许多商品机种均使用类似电路来构建。现在请连接上你的系统器材然后欣赏音乐。
         

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