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电子管放大器的自制与调试 {转帖}

 曾经agqdjgzda5 2024-05-06 发布于安徽
制作电子管放大器时应重点把握以下几个方面的问题。

一、供电系统

供电系统的优劣直接影响到系统的稳定性和功放电路各项性能的良好发挥。

1.电源变压器。 在电子管放大器中,功放管(耗电大户)对电源变压器索取的是高电压与小电流,通常情况下其功率就取在功放满功率输出时的2倍以上。对电源变压器应重点加强屏蔽措施,因为高电压输出的电源变压器比低电压输出的电源变压器的辐射干扰能力大得多。

2.整流、滤波电路。 在电子管放大器电路中,一般做法是整个电路共用一组直流电源。整流器的耐压和整流电流应选择得高一些,耐压一般应在电源电压的1倍以上,通过电流应在整机满功率时输出电流的2倍以上。直流电源滤波应尽量选择π型、LC型以及滤波性能优异的并联谐振型滤波器或设置电子稳压电路。因为电子管功放中的主电压通常设计得较高(一般在200V以上),所以必须注意在整流、滤波后的直流电源与地间并联一只合适功率与阻值的电阻(泄放电阻),以便在关机状态下对整流器进行调整、检修时及时泄放掉滤波电容内存储的电荷。另外还应充分做好各级之间的电源隔离与退耦工作。

3.灯丝电源。 在电子管放大器中,灯丝的50Hz干扰早已判为是造成整机信噪比过低的罪魁祸首,解决问题的途径有三:一是采用直流电压为灯丝供电;再者就是灯丝交流电压供电,但必须采用悬浮供电的方式。做法是把变压器次级为灯丝供电绕组的中心抽头接地,在灯丝电压输出端子之间加入交流声平衡电路,即在两端子间跨接一只阻值合适的线绕电位器,将其中心滑动片接地,通过调整此交流声平衡电位器来达到降低或消除交流声的目的;三是将电子管灯丝任意一端接地,另一端接变压器灯丝绕组的一个端点(假设此端为A,另一端为B接地),通过改变市电交流插头插入电源插座的方向和A、B两点之间的交换,此时监听扬声器中50Hz交流声的干扰会出现明显的变化。当判定某种接法的交流声最小时,即可将此连接方式固定下来,并记住交流电源插头插入电源插座中的方向。然后再通过仔细改变灯丝绕组接地端的接地位置,以把50Hz交流声干扰降至极限为最终目的。

二、功放电路

1.电子管。 输入级、前级或推动级可选用常见的6N系列的管子,如6N1、6N2、6N3、6N11、6N8P等,功放级可以使用性能指标较高的6P1、6P14、6P15、6P3P以及FU7、FU-25等型号的电子管。

2.耦合电容。 耦合电容应尽量选择高耐压值、低漏电流及无极性的CBB电容或其他优质电容,且其容量一般选择在0.1μF~1μF之间为宜。

3.阳极电阻。 电子管阳极电阻的阻值在其阳极电压确定后也随之确定。在保证阻值符合管子正常工作的前提下,其功率也应留出相当的余地,以减少在工作时的发热量。

4.栅极电阻。 栅极电阻的作用是为目标管传递偏压。为了提高整机信噪比,此电阻应选用较高质量的金属膜电阻,其功率可以使用小一些的。

5.阴极电阻。 在电子管的阳极电压和栅偏压确定以后,其阴极电阻的阻值决定着该管阳极电流的大小,选取时应尽量使用推荐值,阴极电阻的功率应选择得大一些。

6.输出变压器。 性能的优劣对整机有着极大的影响。建议购买有知名度的成品输出变压器(且有屏蔽罩附售),应采用分层、分段及交叉绕制的方法精心制作。


三、制作工艺

1.结构与布局。 通常情况下,电子管机一般都设计成金属基座并且为敞开式结构。即电子管、电源变压器、输出变压器以及滤波电容等体积较大的器件安置在基座的上部,而其它小体积的阻容件及连接导线则在基座内部设置。

在安排各元器件在基座上(内)部的位置时,应遵循音频信号由小到大的顺序作合理布置,不可将大、小信号的元器件交叉设置,以免引起“交叉感染”。一般做法是,基座最前方是信号输入(信号输入座也可用屏蔽线引到机后安装)电路,再按照信号流程将元器件依次向后排列安放。

2.焊接与布线。 在进行各元件的焊接时,采取传统而又发烧的搭棚焊接工艺。即直接将元器件和各部引线焊接于电子管座相应的管脚上。在两焊接点跨度较大时应加入相应的支撑(如塑料支架或双面胶带)与过渡(如接线板)物体。在元器件上机以前,应该用数字三用表对元器件进行严格的测试与筛选,保证所选元器件参数与设计值相符。再把选中的元器件引脚上的氧化层用锋利的刀片刮净并做搪锡处理。还应注意尽量将元件引脚剪短,以防引入干扰。在用导线进行元器件之间的连接时,注意电源引线应尽量避开音频信号通道,以防电源辐射造成音频信号的劣化。另外机内的交流电源线(包括交流供电时的灯丝电源线)应作绞合处理。交、直电压与电压、电流不同的电源引线不可以平行设置或绞合在一起,而是二者应尽量远离或作交叉设置。再者就是机内连接电子管各极的引线应以不同颜色(阳-红、黄-栅、绿-阴、黑-地)加以区分,以方便辨认并以短、粗为宜。机内连线在不相互影响的前提下用尼龙扣收紧并做合理固定。

3.屏蔽措施。 电源变压器和输出变压器是整机中最大的电磁干扰源,要利用金属物体将其与其他器件隔离或作屏蔽处理。同时,机内音频信号传输中两点的间距在超过20mm时,就应该使用质量上乘的双芯屏蔽线作为级间连接,并且做到屏蔽层单端接地。担任信号输入与前级放大的管子应使用专用金属屏蔽罩罩住,以防止外界杂散电场的袭击。

整机最好采取一点接地方式,具体做法是除电路中零电位的一根引线与机壳相通之外,电路中其他部位不得与机壳有任何相通或阻值过小之处(包括信号输入与功率输出端子)。并且此接地线是从各单元板上用粗壮的黑色导线以最短的距离汇集于一点并就近接地。经验得知,电子管放大器的接地点在一般情况下是选择在整流滤波电路或信号输入座附近。

四、系统调试

首先在不插入电子管的情况下接通交流电源并将电源开关扳至开启位置。探察(注意方法,勿遭电击)机内有无冒烟及温度过高之处,同时利用万用表测量电路中各关键点交直流空载电压值,并与设计电压值相比较,如果上述检查确无异常情况,可将整机电源切断,待几分钟后,再把各电子管插入相应位置并在功放两输出端接上假负载(与输出变压次级输出阻抗相匹配的大功率感性负载)开机(禁止空载开机,以免击穿价昂的输出变压器)。开机后(手不要离开电源开关),及时审视机内有无异常情况,并观察电子管灯丝是否正常点亮。同时用万用表测量整机电流和各电子管的阳极电压、电流及栅负压是否在设计值以内。

在上述步骤走完之后,下一步就可以撤去假负载,接入扬声器(关机操作)进行下面更为简单的调试。在开机后如监听到扬声器中有交流声或高频噪声干扰,一般是电源滤波及退耦不良、电路接地不好或位置不正确以及屏蔽措施不得力。可以通过提高电源滤波及退耦的能力、改善地线的接地状况或改变其接地位置以及加强电磁屏蔽等措施加以克服。

所有工作都做完了,最后就是连接音源试听。 888.jpg
随着近年来数码音源的普及,电子管放大器(一般称为胆机)从昔日悄然隐退到如今成为适合播放数码音源的“知音”,从而再度辉煌。想得到满意的胆机播放效果。要选择理想的电路结构图。整机安装结束后,进入关键的胆机调试阶段。检查电路焊接有无质量问题,焊接工艺有无不当之处。地线及排线是否合理,是提高调试胆机成功率及提高胆机质量的重要因素。
1 通电前的测量直流高压电源对地(高压电路两端)电阻,数值应接近或等于泄放电阻的阻值。测量交流进电电路与地之间的阻值,数值应该无穷大。测量输出有无开路(阻值无穷大)或短路(阻值约为零),正常数值应接近负载的直流电阻。测量电压放大级、推动级电源对地电阻,数值应大于泄放电阻。
2 通电后的测量不插功放管通电后,测量供给功放级阳极的直流电压值,空载数值应是交流电压有效值的1.2~1.4倍。测量次高压电压,空载直流电压应接近或等于阳极电压(用稳压电路应等于稳压器输出值)。测量供给功放管栅极偏压(使用固定偏压),数值应接近预定电压值。同时应将每只功放管的栅极负压调至最大值(负)。测量供给电压放大级、推动级电压值,每级阳极电压应接近或等于设置的工作电压值。调整功放管静态电流,插上功放管接好音箱。断开环路负反馈电路。通电开机,将直流电压表接在功放管的阴极上(将黑表笔插在机箱的螺丝孔内红表笔接阴极),调整固定栅偏压可调电阻,边调边观察电压读数。这个过程中一定要细心,动作要慢,每次调整电位器的幅度一定要小。用电压表的读数除以阴极电阻值,即是管子的静态电流。特别要注意的是,调试电子管放大器时不得使用假负载(改变晶体管电路使用假负载的传统观念),应接上音箱。因为使用假负载时,正反馈啸叫会使较强的超声频率振荡得不到及时发现,在很短的时间内会引起功放管阳极电流急剧增大,导致输出变压器初级绕组过流而烧毁,同时功放管也因超过最大阳极耗散功率导致阳极发红。开机时手不要离开电源开关,防止突然发生的异常情况,导致不必要的人为损失。由于电子管的阴极加热后才能发射电子.阳极才会有阳流产生.所以,在从预热状态至正常工作状态有几秒的过渡时间。在这个时间内用眼睛看,耳朵听的办法观察被调试胆机的变化,一旦发现异常现象,要立即关闭电源排除故障。输出变压器初级与功放管阳极不得开路,否则会使帘栅极电流增大导致帘栅极发红烧坏电子管。输出变压器次级不得与音箱开路,否则会因反射到初级的电阻变大,在电子管阳极电流发生变化时,产生极高的感应电压击穿绝缘层烧毁输出变压器。输出变压器次级不得长时间短路,否则会因为负载过重引起功放管阳极过流发红烧毁功放管。固定栅偏压电路不得开路、短路或有其他异常状况,否则会因功放管无栅极偏压或出现正电压在很短时间内阳极发红烧毁。自给栅偏压电路功放管阴极旁路电容的耐压值一定要大、可靠性高。否则一旦击穿短路使栅阴极同电位引起阳流增大烧毁功放管。如果能够严格地按照上述的方法操作.对于保护输出变压器及功放管是很有帮助的。对胆管寿命影响较大的因素是共阴极的工作状态,如果在阴极不预热或预热不充足时就给屏极、帘栅极加上高压电,会造成胆管在冷阴极场发射电子,经常在冷阴极电场发射电子会加速胆管阴极中毒和过早老化。如果不采取有效的控制方法,会缩短胆管的使用寿命。为延缓胆管阴极的衰老和灯丝免受开机时大电流的冲击,保护胆管,应该加装保护电路。开机时,调控高压延时启动和灯丝的软启动。避免在开机时电源冲击对胆管的损伤,达到利用控制电路保护胆管,延长胆管的使用寿命。总之,要想制作理想的电子管放大器,需要制作者深入了解胆机的原理,反复调整每级工作点及级间增益,更换不同的放大管进行搭配,需要经过多次比较试听以求得最理想的性能指标、最佳的声响效果
这个鹰太有神气了,希特勒办公室里的?
引用: 原帖由 轻风 于 2010-9-6 23:20 发表
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这个鹰太有神气了,希特勒办公室里的?

呵呵,过奖了, 是我十二年前手工雕刻的,一个翅膀有一米多长,现在还在家里摆着呢!

[ 本帖最后由 王超 于 2010-9-6 23:33 编辑 ]
随着近几年来数码音源的普及,电子管放大器从昔日的悄悄隐退,发展到至今最适合播放数码音源的'知音',使得它今日再显辉煌。
   
目前,介绍胆机基础理论知识资料比较少,使得胆机新手对于电子管电路知识较为缺乏,往往是找一电路图依葫芦画瓢,最后的成功率、满意率很低,也浪费了许多精力、财力,同时也降低了对制作胆机的爱好和兴趣。对此,本文将对胆机的组成部分、装配调试要点、维修方法以及对电子管电路经常使用的部分术语加以解释同时对于一些常用电子管性能基本参数及代换列表以供参考。
      
电子管放大器的特点:
    优点是:电子管热稳定性好,不会在瞬间击穿;瞬态互调失真极小,无须很深的负反馈;信号过载能力强,不需要很大的功率储备;放大器是*输出变压器偶合,有无保护电路均可;对推挽配对管要求不高,一般使用军品J(尽量使用同一批号的产品)即可。缺点是:体积大,重量大,承受的机械冲击能力差,电源的热损功率消耗大,能量转换效率低。胆机和石机相比有着明显的优势它具有:开环增益小、非线性失真小、性能稳定、电路简单、制作容易等。一台设计合理、元器件质量上乘的胆机甚至可以不用负反馈,这就大大提高了胆机放声的保真度。虽然电子管放大器的总体指标不如晶体管,但胆机有着自身独有温暖、质厚的放声韵味,声音耐听并具更大众化被人们所接受。。
     
晶体管放大器与电子管放大器的根本区别在于:这两种管子的工作方式是不同的。晶体管放大是一种电流驱动工作方式,电子管则是一种电压驱动工作方式。
   
一、胆机电路的基本组成:
   
1,电源供给:
   
(1)电源变压器是一种通过电磁的作用把交流电压升高或降低的器件,它担负着整机电源能量的供给。要求它:所供给每级负载的电压值要准确、稳定,允许偏差不得超过所需值的 5% ,带负载的能力要强,电源内阻要小,即使负载工作在峰值状态时电压也应该保持不变或基本不变。在长时间工作时,不得有过热、振动或其他异常现象。电源变压器在整机担负着重要使命,它的品质优劣直接影响了放大器的安全性稳定度以及信躁比、动态范围的指标。使用在胆机中的电源变压器,大多以环型、E I型、C 型等种类,这几种铁芯对功率的转换效率有所不同,在设计和运用时应加以注意。
     
(2)整流器是利用二极管的单向导电特性,把交流电压转换为脉动的直流电。它可分为电子管整流和晶体管整流。
     电子管整流分为半波整流(图 1 .1 )和全波整流(图 1 .2 )。电子管全波整流需要两个高压绕组,还要一组电流较大的整流管灯丝电压,这样增加了变压器的功耗;半波整流器效率低,在胆机电路里只适用于电流波动较小的栅极电路里。由于电子管自身的特性(内阻较大、热损消耗大),所以现在商品机大多不采用。当然也有追求纯胆(无半导体器件)放大器的发烧友仍在使用。
      晶体管整流则分为半波整流(图 1.3),全波整流(图 1.4 ),桥式整流(图 1.5)及倍压整流(图 1.6 )。桥式整流和全波整流则以效率高(输出的电压是交流电压有效值的 0.9 倍)、内阻小(压降 0.7 伏)、反应速度快,桥式整流只需一个高压绕组等优点。目前使用较为广泛。
      
(3)滤波器是把经过整流后的脉动直流电变为较平稳的直流电。它的电路组成有;
单只电容式又称C 型滤波器(图 2 .1);即在负载两端并联一只容量较大的电容器,这种滤波器的滤波效果与电容器的容量、负载电流大小有关,容量越大它所储存的电荷能量就越大,释放给负载的能量越大;相反,电容量越小,加在负载两端的脉动成分越大。它还和负载电阻的大小有关,负载电阻越大滤波效果越好。由于电容容抗的原因,纹波频率高(电容器充放电的次数增加)滤波效果就好。但电容器的容量并不是可以无限的增大,过大的容量会造成在开机的瞬间因电容器充电电流过大损坏整流管或变压器绕组,况且电容器储存的电荷到达一定程度时,再增加容量已无任何实际意义了。
      阻流圈(扼流圈)输入式滤波器又称 L - C 型滤波器(图 2 .2 ),这种滤波器由阻流圈与负载串联,电容与负载并联组成的。由于电容积累电流的波动,电感阻滞电流波动。加入了阻流圈后电感对交流所呈现的感抗甚大,使整流后的脉动成分大部分被阻流圈分取,同时在电容的作用下,输出给负载两端的电压较为纯净。
     电容输入式滤波器又称Π型滤波器也称CLC型滤波器(图 2.3 );它是前两个滤波器的合成,这种滤波器吸收了 C 型,L-C 型的优点,滤波效果好,它输出的直流电压大约是输入交流电压有效值的 1.2 倍左右。由于电感抗及电感线圈内阻的作用下,输出的电压比较稳定,所以,是目前在胆机放大器中,使用最多的一种滤波器。电感的感抗越大滤波效果越好同时阻流圈的体积、重量也同样增加,内阻也会随着增加,取值应在 8 -10 H 较好。
     阻容式滤波器(图 2.4 );由于电阻对交流电和直流电的阻力一样,电阻在此很难起到阻交流成分的作用。否则,就要加大电阻值,这样,电阻两端的电压降就大,同时增加的负载内阻。这种电路适合于使用电流较小的前置放大器电路。
     
(4)稳压器是能够将电源输出电压保持的数值不随负载电流的变化而变化。可以通过调整它的基准电压为负载提供所需的电压值。稳压器可分为电子管稳压器、晶体管稳压器。
     电子管稳压器(图 3 .1)使用的是冷阴极充气式稳压管。所谓冷阴极,就是不需灯丝为阴极加热,无热损功耗。工作时,稳压管内会产生紫红色的辉光并随着输出电流的大小而闪烁。它的使用也较灵活,既可以单只或多只串联(图 3 .2)以达到负载所需电压值,也可以并联(图3.3)向负载提供两稳压管之和的电流。电子稳压管有品种型号较少、体积大、稳定电流小等缺点。
     (图 3.4)是晶体管简单的串联型稳压器。它是在单管稳压的基础上增加了一只电压调整扩流管。它有输出的纹波系数小、内阻小、输出电流较大、体积小、电路简单使用方便等优点。在胆机电路里,稳压器主要供给电压放大和推动倒相及功率管屏栅极等电路里。不过,在目前商品机中使用稳压器的极少(可能是由于增加了半导体器件会缺少'胆'味)。
     
(5)灯丝电路同样非常重要使用不当会引起50赫兹的交流声,图4.1、4.2、4.3、是处理交流灯丝噪音的几种通用接法。图4.4是直流灯丝电路,主要用在前放放大管电路,虽然它能有效的克服由灯丝产生的交流声,但由于使用了一套直流电源电路则容易出现直流转换速率慢,使用不当还容易出现100赫兹的交流声或由于增加了电源电路的元件引起噪音。
   
(6)高压延时保护器它是为了让放大管在得到了充分预热状态下,才接通高压。在刚开机时,阴极没有得到充分的预热而阳极就开始吸收电子,这样会加速电子管的老化。由于胆机机箱内的温度较高,尽量不要使用象 555 时基控制电路,它的可*性较差。在使用继电器延时,因为触点打火或自然氧化会引起触点电阻增大或接触不良,这样对高压的传导更为不利。在实际应用中,使用旁热式阴极功率管的放大器无需加延时器,实在有必要,非用不可时不如直接将高压、低压用开关分别控制。如果碍于面板美观,可不设低压开关,则更方便、可*。
     为了提高放大器的部分性能指标,改善胆机的解析力,在前置电路也可以使用开关电源供电。现在市场上有 21 寸彩电用的开关电源出售,价格低、体积小、重量轻只要将开关变压器线圈匝数稍加改动即可。这种高频电源的特点是:电压波动小、纹波小、反映速度快、能量的转换效率高。缺点是:声音不及使用工频电源更具音乐化,可*性较低。但信噪比高,作为一种新的尝试有动手能力的朋友不妨一试。
    报刊杂志上曾介绍过一些无高压变压器的电路,它是通过 220 伏的电源经整流、滤波后直接使用于放大器高压电路。由于无电源变压器隔离,在使用时,为了安全必须将 220 伏的地端接机壳地。这种形式初看上去是省缺了较大体积和较高成本的高压变压器又无变压器的自损,减小的机箱体积、重量;但它对于人体存在着极大的安全隐患,一旦电源相位发生变化或空气潮湿、漏电轻则被电击重则会危及操作者的生命。况且,无变压器的胆机电源污染大,信躁比低,声音干、硬、涩。这种做法实在不值得提倡。
2,电压放大器是将微弱的信号电压按一定倍数放大到下一级所需的信号电压推 动值。
电压放大器在设计、选管、调试时,是绝对不可敷衍的,它直接影响了整机的性能指标。放大电路应工作在甲类状态,工作点Q应选在栅压-屏流特性曲线线性段的中间,视其不同放大管工作时的阳极静态阳流ρ∪≡诖斯苎艏?缌鞯?0%-60%之间以杜绝产生交越失真。现在使用比较好的电路有:单管共阴极电压放大器(图5.1)和并联推挽的 SRPP 电压放大器(图5.2)。这两种电路都具有:输入阻抗高,输出阻抗低,线路简单、动态范围大、控制力强、失真小、解析力强好等特点,目前被广泛应。
    电压放大器对于输入信号按一定倍数放大时不加重原输入信号的非线性失真是很容易做到的但在信号无失真的同时,想不随信号混入噪音则很难做到(电路分布电容,电子管本身噪音等)所以对于这一级选管非常严格,选取正确时可达到'事半功倍'的效果,应选用:高跨导(Ma/V):改善信噪比、提高解析力;放大系数(U)适中:减小由电子管自身产生的噪音同时只需要引用少量负反馈或无负反馈以增强声场的动态范围;阳极电压(Ua)低:可以减小在高压下电子热运动产生的热噪音;阳流(Ia)适中:是为了设置工作点方便;由于五极管自身的噪音及热噪音比三极管大很多,所以还应该注意选用低噪声、宽频带、高频电压放大三极管。常用的国产双三极管6N11、6N3等,单三极管有6C3、6C4、6C12、6C16等。
    前置电压放大部分如果选管不当,即使使用的材料优质上乘,声音的表现也不会好到那里去,把好这一关就象电子管栅极控制阳流的能力要比阳压控制阳流的能力大百倍。所以在仿制这类电路时,电路里使用低频、高U、高压电压放大管时一定要慎重一旦忽视了这个概念,最后很有可能连问题出在那也不知道(当然这也失去了发烧的意义了)。
    3,推动(激励)倒相器:将一个全波电信号分成幅值相等而相位相反的两个半波信号,分别推动两只推挽管交替工作。倒相电路的形式有:电容长尾式倒相、屏阴分割式倒相、减生式倒相、变压器输入式倒相、分压式倒相。在推挽电路中大多使用电容长尾式到相(图6.1)等和屏阴分割式倒相器(图6.2)。这两种电路有失真小、稳定性好、推动电压较高等特点。变压器倒相器,则大多运用于阴极直热式三极管的甲类电路和一些右特性阴极直热式三极管的乙类放大器里。由于推动变压器的绕制复杂、制作难度大、成本高,所以在左特性的束射四极电子管放大器里极少使用。
    为了保证末级能够得到足够大的激励电压及信号在大动态时波形不被削顶失真,在选用电子管时要求:阳极电压高、阳极电流大、内阻低、跨导适中、中放大系数的双三极管。常用的国产双三极管有:6N1、6N8、6N10等。
    4,阴极输出器(图6.3):是将输入较高的信号电压通过放大管的作用转换为输出较大的信号功率。也就是将较高输入阻抗(电压)通过放大管的作用在阴极输出较低的输出阻抗(功率)。它主要用于,末级功率管多只并联推挽电路和阴极直热式三极管栅极电路的激励尤其是右特性阴极直热式三极管栅极需要功率驱动的电路里。阴极输出器基本上无增益或增益很小,对管子的使用则要求:阳极电流要大、阳极电压要高、内阻要小。常使用的电子管有:6N6、6N8(也可以双管并联)、6P14、6P3P、EL34等。
    5,功率(末级)放大器:是将输入的信号电压通过功率管的作用把电源供给的直流电功率的一部分转换为随信号电压变化的音频电功率。与其它放大电路不同的是,它既要输出较高的音频电压还要输出较大的音频电流,它们的大小是由功率管自身特性及功率管的工作条件所决定

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