如何制作甲類單端膽機(jī)制作

但很多朋友實(shí)際做出來(lái)的膽機(jī)效果并不理想，究其原因主要有兩點(diǎn)：
1、由于電子管電路及其應(yīng)用的知識(shí)是上個(gè)世紀(jì)五．六十年代的教科書中才有，以后基本上就沒(méi)有傳授電子管知識(shí)了。所以稍年輕一些的發(fā)燒友對(duì)電子管知識(shí)了解得不是很透徹。
2、現(xiàn)在很多自己動(dòng)手制作膽機(jī)的朋友很多都是按照一些參考電路來(lái)仿制，其對(duì)參考電路中的很多技術(shù)參數(shù)心中并不清楚，只是照葫蘆畫瓢，心中沒(méi)底自然設(shè)計(jì)出的成品就不一定能達(dá)到預(yù)期的效果。我根據(jù)自己的一點(diǎn)點(diǎn)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)與大家共同探討一些膽機(jī)設(shè)計(jì)、制作中的問(wèn)題。如有不妥望大家批評(píng)指正。本文主要探討單端甲類小功率膽機(jī)中的一些問(wèn)題，因?yàn)榧最悊味四憴C(jī)是音色最好的電路形式之一，也是發(fā)燒友們自制較多的電路形式之一。

一、關(guān)于輸出功率的問(wèn)題
1、甲類單端膽機(jī)這種形式一般采用單只功率管進(jìn)行放大，受功放管自身最大耗散功率的限制，輸出功率一般都不會(huì)很大，常見(jiàn)的電路中輸出功率一般在1W-15W之間。表1是一些常見(jiàn)功放管組成的甲類單端功放電路的輸出功率和一些常用參數(shù)。
表1中的輸出功率值與屏極工作電壓和負(fù)載阻抗(輸出變壓器初級(jí)阻抗)有很大關(guān)系，任何一個(gè)數(shù)據(jù)的變化都會(huì)引起輸出功率值的變化。適宜使用的場(chǎng)合與所用音箱的靈敏度有關(guān)，靈敏度越高使用面積越大。

2、輸出功率的計(jì)算方法有很多不同的版本，各版本的計(jì)算結(jié)果基本相同，只是計(jì)算所需的參數(shù)不同?，F(xiàn)提供一個(gè)比較簡(jiǎn)便的計(jì)算公式供大家參考：I2×R/2。式中I2為靜態(tài)電流的平方，R為輸出變壓器初級(jí)阻抗又稱負(fù)載阻抗。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐這個(gè)公式的結(jié)果是比較準(zhǔn)確和實(shí)用的。

二、關(guān)于屏極工作電壓的問(wèn)題
在電子管手冊(cè)中我們都能查到功放管的典型應(yīng)用參數(shù)，一般都有屏極工作電壓這個(gè)參數(shù)，例如6P1電子管的屏極電壓手冊(cè)上推薦為250V，有很多制作圖紙和發(fā)燒友在實(shí)際制作中都按照這個(gè)參數(shù)來(lái)選擇電源變壓器的交流輸出電壓，實(shí)際上這樣是不好的，并不能很好的發(fā)揮功放管的性能，因?yàn)樵谄良?jí)回路中串有輸出變壓器。輸出變壓器的初級(jí)線圈是有直流電阻的，當(dāng)靜態(tài)電流流過(guò)初級(jí)線圈時(shí)便會(huì)產(chǎn)生電壓降，這時(shí)加到電子管屏極的直流工作電壓就會(huì)降低，其它參數(shù)隨著屏極電壓的改變也相應(yīng)變化，我用下面的圖1和表2給大家說(shuō)明。

從圖1中我們可以看到按照手冊(cè)上提供的屏極工作電壓接上輸出變壓器后，真正供到電子管屏極的工作電壓比手冊(cè)中的典型工作電壓下降了22V，下降了22V后整個(gè)功率管的其他參數(shù)有何變化呢？請(qǐng)看表2的對(duì)比。

從表2中可以看到其數(shù)據(jù)的變化，由于現(xiàn)在對(duì)輸出變壓器的頻響要求比早期要求更高，初級(jí)線圈的匝數(shù)也多，直流阻抗較大。所以我們?cè)谧灾颇憴C(jī)時(shí)屏極供電電壓一定要考慮輸出變壓器初級(jí)線圈產(chǎn)生的直流電壓降，這樣才能達(dá)到手冊(cè)中提供的應(yīng)用參數(shù)。

三、關(guān)于輸出變壓器的問(wèn)題
輸出變壓器是膽機(jī)的靈魂，如果沒(méi)有輸出變壓器的存在也就不會(huì)有所謂的膽味存在，在所有元器件參數(shù)不變的情況下更換不同廠家的輸出變壓器，其重放的聲音也是不一樣的。在自制電子管功放時(shí)輸出變壓器的設(shè)計(jì)制作就決定了最終重放聲音的結(jié)果。輸出變壓器的設(shè)計(jì)也有許多版本，下面例舉兩種計(jì)算方式供大家比較(見(jiàn)表3和圖2)，我們以其中電感量(L)的計(jì)算為例做一說(shuō)明。

1. 最低重放低頻下限的確定：
   甲類單端電子管功放的輸出功率都不是很大，選擇最低重低頻下限頻率應(yīng)根據(jù)輸出功率和所接音箱的低頻下限來(lái)綜合考慮。一般輸出功率低于5W時(shí)下限頻率選擇在50Hz，5W～10W時(shí)可選擇30Hz，10W以上可選擇下限頻率20Hz。
2. 初級(jí)電感量的選擇：
   初級(jí)電感量可以按-1dB時(shí)的公式來(lái)計(jì)算。
3. 平均磁路長(zhǎng)度的計(jì)算：
   一般公式中計(jì)算平均磁路長(zhǎng)度都很麻煩，現(xiàn)提供一個(gè)最簡(jiǎn)單準(zhǔn)確的計(jì)算公式，5.57×舌寬=平均磁路長(zhǎng)度(EI鐵芯)
4. 以上三種數(shù)據(jù)是保證輸出變壓器品質(zhì)的重要參數(shù)，不論你用哪種設(shè)計(jì)計(jì)算公式都應(yīng)引起重視。
5. 業(yè)余條件下鐵芯的選取：
   按照慣例制作單端輸出變壓器都是選取EI型鐵芯，但用EI型鐵芯在業(yè)余條件下制作輸出變壓器存在許多不便，線圈不易拉緊，而且各段線圈松緊不易保持均勻。裝好鐵芯浸漆后要想調(diào)整初次級(jí)線圈圈數(shù)時(shí)拆卸非常麻煩。所以我在業(yè)余制作輸出變壓器時(shí)都選用R型，C型或環(huán)形鐵芯，R型和C型鐵芯可以直接使用。環(huán)形鐵芯取材容易，舊電器市場(chǎng)上價(jià)格很便宜，早年生產(chǎn)的環(huán)形變壓器很多都是日本進(jìn)口0.35 mm冷軋硅鋼帶卷繞而成的性能很好。不過(guò)用環(huán)型鐵芯做單端輸出變壓器時(shí)一定要留空氣隙，我的方法是用電火花機(jī)床在環(huán)形鐵芯上切割0.1mm的縫做為空氣隙。另外在選環(huán)形鐵芯時(shí)要注意，有些鐵芯不是用一根硅鋼帶完整卷繞的，這種鐵芯不能用。

四、怎樣用環(huán)形鐵芯制作輸出變壓器
1、首先選擇兩只性能一致的環(huán)形變壓器，由于市場(chǎng)上環(huán)形變壓器的功率大都在50W以上，所以一般選擇50～100W這種規(guī)格的鐵芯。選好后仔細(xì)檢查鐵芯浸漆是否牢靠，這點(diǎn)很重要。如不牢靠，切割時(shí)因張力的作用很容易變形或散掉。確認(rèn)牢靠后，用黃色封口膠帶在鐵芯上像穿漆包線的方式纏繞兩三層，以確保切割后不變形。這時(shí)可用電火花機(jī)床對(duì)其切割，先切割一條0.1 mm的縫，看鐵芯是否變形，如沒(méi)有變形則墊入紙片用黃色封口膠帶沿鐵芯外園纏繞扎緊即可。如發(fā)現(xiàn)鐵芯變形就在相對(duì)面再切割一刀，將鐵芯一分為二，這就相似于C型鐵芯的兩半，稍加打磨后墊上0.1 mm的紙片，重新合攏纏上膠帶即可投入使用。

2、技術(shù)參數(shù)的確定：

1. 輸出功率的確定：由于鐵芯較大(50～100W鐵芯)所以把輸出變壓器的功率確定為25W
2. 功率頻響范圍：設(shè)定為(20Hz～30kHz，-1dB)，己能夠勝任現(xiàn)代音源的要求
3. 初級(jí)阻抗的設(shè)定：由于制作輸出變壓器還是比較麻煩的一件事情，所以初級(jí)可以設(shè)計(jì)成多抽頭形式以滿足不同功放管的需要，分別為500Q，2700Q，3500Q，5000Q
4. 初級(jí)線徑的選擇．由于窗口足夠大，線徑稍選粗一點(diǎn)為0.23 mm(按2.5A/mm)
5. 次級(jí)線徑的選擇：選用1.08mm線徑(按2.5A/mm2)

以上參數(shù)確定后即可進(jìn)行繞制了，在上面參數(shù)中我沒(méi)有給出初，次級(jí)線圈的圈數(shù)，這個(gè)數(shù)據(jù)在繞制工藝?yán)锝淮@制變壓器的工具和輔助材料就不詳敘了應(yīng)該都知道。但必須準(zhǔn)備一個(gè)交流調(diào)壓器和能測(cè)交流電流的萬(wàn)用表，這是很重要的工具。

3、繞制方法和工藝：
①先測(cè)量一下在鐵芯上繞一圈的長(zhǎng)度，再測(cè)量環(huán)形鐵芯內(nèi)圓的直徑，計(jì)算出內(nèi)圓的周長(zhǎng)。用周長(zhǎng)除以所用漆包線的線徑，即可知道第一層大約能繞的圈數(shù)，按己知每圈的長(zhǎng)度將線裁到穿線梭上，按放射狀在鐵芯上平繞一層，不要重疊以便計(jì)數(shù)。繞好后接上交流調(diào)壓器和萬(wàn)用表交流電流檔，將調(diào)壓器輸出端歸零，然后通電慢慢往上調(diào)節(jié)輸出電壓，同時(shí)觀察電流的變化，當(dāng)電流達(dá)到10mA時(shí)停止調(diào)壓，這時(shí)測(cè)量調(diào)壓器的輸出電壓并計(jì)算出每伏交流電壓所需圈數(shù)，甲類單端功放在工作時(shí)音頻電壓一般不超過(guò)250V，用己知每伏圈數(shù)×250=初級(jí)所需總?cè)?shù)。

②計(jì)算依據(jù)和公式：
按初級(jí)電感量公式，輸出變壓器最大負(fù)載為5000Ω，L=5000/(3.14×20)=79.6(H)。在沒(méi)有專用的測(cè)量?jī)x器時(shí)，不好測(cè)量20Hz時(shí)的感抗，所以就只有用簡(jiǎn)易但非常可靠的辦法，用50Hz的交流電來(lái)定性測(cè)量。已知電壓250V，頻率50Hz，靜態(tài)電流10mA，求感抗和電感量。
感抗×L=U/I=250V/10mA=25000Ω， 電感量H= =25000/(6.28×50)=79.6。這個(gè)數(shù)據(jù)已非常接近功放低頻滿功率的要求了。而且這個(gè)方法無(wú)需事先計(jì)算鐵芯數(shù)據(jù)和了解鐵芯質(zhì)量等，而且在制作時(shí)可隨時(shí)測(cè)量作到心中有數(shù)。知道了5000Ω時(shí)的總?cè)?shù)，就可以用變壓器阻抗公式計(jì)算出其它初級(jí)阻抗時(shí)所需繞的圈數(shù)和次級(jí)圈數(shù)，公式如下：
，z1為最大阻抗，Z2為抽頭時(shí)的阻抗，總?cè)?shù)除變比即等于抽頭時(shí)的圈數(shù)。
例如，已知最大負(fù)載阻抗為5000Ω，總?cè)?shù)為4000圈，求負(fù)載阻抗為3500Ω時(shí)抽頭處圈數(shù)，代入公式n= =1.195，總?cè)?shù)÷變比=4000÷1.195=3347圈，依此類推可算出任何阻抗抽頭處的圈數(shù)。次級(jí)也用這公式，只是要除以變壓器效率系數(shù)一般取0.9，例如己知初級(jí)為5000Ω，總?cè)?shù)為4000，求次級(jí)為
8Ω時(shí)所需繞的圈數(shù)。代入公式n= =25，4000/25/0.9=178圈，次級(jí)應(yīng)繞178圈。
通過(guò)繞了一層后所有的數(shù)據(jù)全部都出來(lái)了，繞制時(shí)將次級(jí)夾繞在初級(jí)中即可，浸漆安裝等就不在詳敘。最后用交流調(diào)壓器和萬(wàn)用表交流電流檔對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表4，這樣一只性能優(yōu)良的自制輸出變壓器就算制作成功了。

五、關(guān)于電源供應(yīng)的問(wèn)題
電子管功放的供電與普通晶體管功放不同，單端甲類電子管功放開機(jī)后其靜態(tài)功耗占到總功耗的一半以上，而普通晶體管功放開機(jī)后的靜態(tài)功耗不到總功耗的10%，所以兩者是有區(qū)別的。
圖2為一個(gè)典型的小功率電子管電源電路，從圖中我們可以看到，高壓部分為帶中心抽頭的兩組線圈，經(jīng)雙真空整流二極管6Z4進(jìn)行全波整流，由C1、L、C2組成CLC型電路進(jìn)行濾波，這種電路有兩個(gè)缺點(diǎn)：(1)次級(jí)高壓需要兩組線圈，自制時(shí)繞的兩個(gè)線圈不易對(duì)稱，造成兩組線圈輸出交流電壓不一致。由于受到鐵芯窗口限制，一般線徑都較細(xì)，所以線阻較大，帶上負(fù)荷后壓降也大。(2)由于受到6Z4整流管最大屏流的限制(300mA)，C1的容量不能過(guò)大，因?yàn)殡娙萜鰿1的容量大時(shí)，開機(jī)時(shí)電容的瞬間充電電流可能超過(guò)6Z4整流管的最大屏流值，造成整流管6Z4的損壞。所以這種電路的濾波電容容量都選得較小，濾波效果也就不太理想。而且濾波電感L在業(yè)余條件下也不易做好。

圖3給出了一個(gè)整流濾波電路，該電路中變壓器次級(jí)高壓只有一個(gè)線圈，這樣在鐵芯窗口相等的情況下線徑可選粗一點(diǎn)，繞制時(shí)也方便簡(jiǎn)單得多，高壓繞組先經(jīng)過(guò)晶體二極管進(jìn)行橋式整流，這樣電容器C1的容量就可增大至數(shù)百甚至上千uF，經(jīng)C1濾波后的直流再經(jīng)6Z4進(jìn)行二次整流，這樣做的目地是6Z4整流管具有高壓延時(shí)的作用，可防止對(duì)功放管屏極的損壞和省略高壓延時(shí)起動(dòng)電路，而且比單純用晶體二極管整流更具有膽味，電容器C2的容量一般選擇200u F以下，由于整個(gè)電路中濾波電容有足夠的容量并進(jìn)行了二次整流，這個(gè)電路輸出的直流電源紋波已經(jīng)很小了，這對(duì)保證整機(jī)裝好后有一個(gè)寧?kù)o的背景創(chuàng)造了條件。根據(jù)功放電路對(duì)電流的不同需求可選擇相應(yīng)的電子管整流管。

如果手中沒(méi)有合適的電源變壓器時(shí)，可利用一些替代品來(lái)改制。業(yè)余條件下可用舊的電腦開關(guān)電源來(lái)改制，一般現(xiàn)在淘汰下來(lái)的ATX電源功率都在200W以上，其輸出功率基本能滿足各種單端甲類膽機(jī)雙聲道功放的要求，現(xiàn)將改制方法介紹如下：圖4是一款經(jīng)典的ATX電源簡(jiǎn)化圖，從圖中可以看到整個(gè)開關(guān)電源的核心為控制驅(qū)動(dòng)IC TL494或KA7500B，以上這兩種驅(qū)動(dòng)IC都具有輸出電壓可調(diào)的功能，拿到這種電源后，先在風(fēng)扇回路中串入三只硅二極管以防調(diào)整輸出電壓時(shí)損壞風(fēng)扇。然后找到與IC第1腳相連的分壓電阻，找到+5V輸出取樣電阻，將其拆下，用一個(gè)阻值稍大的可調(diào)電阻代替，通電后慢慢調(diào)節(jié)可調(diào)電阻使+5V端的電壓升至6.3V即可。這時(shí)測(cè)量可調(diào)電阻的阻值并用固定電阻重焊回去，這樣原5V輸出就變?yōu)?.3V，供應(yīng)所有電子管燈絲使用。完成上述步驟以后將變壓器拆下來(lái)，記下每個(gè)繞組的引腳。然后將磁芯拆開，依次將原線圈拆除并詳細(xì)記錄每個(gè)繞組的圈數(shù)。由于原開關(guān)電源磁芯窗口太小放不下高壓繞組，所以需要另外選擇磁芯窗口大一點(diǎn)的，在舊的彩電開關(guān)電源板上很容易找到，買一付新的磁芯和骨架也不貴，一般2-3元即可。


一般ATX電源的脈沖變壓器的繞組結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5，為了滿足5V/22A電流的需要，一般5V繞組采用三股0.83mm的漆包線并聯(lián)使用，12V/8A串聯(lián)于5V繞組上用雙線并聯(lián)使。而我們用于膽機(jī)供電時(shí)，用不了那么大的電流，所以在重新繞制時(shí)需重選漆包線的線徑，具體的繞制參數(shù)見(jiàn)圖4中的標(biāo)注。將改繞好的脈沖變壓器頂部向下，用粘合劑粘在印板上固定，然后將初級(jí)線圈、5V、12V線圈分別連接到印板上原位置，高壓用的4只快恢復(fù)二極管采用搭焊方式，焊在脈沖變壓器的空置引腳上選擇所需電壓端的抽頭焊上。然后通電檢查5V端子看能否輸出6.3V的直流電壓，如能輸出6.3V直流電壓說(shuō)明脈沖變壓器改制成功，如電壓偏差在15％以內(nèi)可重新調(diào)整取樣電阻的阻值來(lái)滿足，如偏差太大則應(yīng)檢查脈沖變壓器繞制數(shù)據(jù)，不行則需重新繞制。檢查散熱風(fēng)扇的電壓情況，根據(jù)情況增減串聯(lián)在風(fēng)扇電源電路中二極管的數(shù)量以保證電壓穩(wěn)定在12V，使風(fēng)扇能安全穩(wěn)定地工作。這樣改制的ATX電源就可以用于膽機(jī)的電源供應(yīng)了，當(dāng)然用開關(guān)電源為膽機(jī)供電這個(gè)問(wèn)題在圈內(nèi)一直有爭(zhēng)議。這就看設(shè)計(jì)者自己怎么選擇了。根據(jù)我個(gè)人使用這兩種電源的情況來(lái)看，開關(guān)電源對(duì)音質(zhì)并沒(méi)有什么影響，而且燈絲供應(yīng)還非常穩(wěn)定，不會(huì)受到市電變化的影響，重量也比鐵芯式變壓器輕很多。

六、與音箱的搭配問(wèn)題
甲類單端膽機(jī)的輸出功率都較小，在一與音箱搭配時(shí)應(yīng)考慮到這個(gè)因素?，F(xiàn)在生產(chǎn)的揚(yáng)聲器為了降低自身的失真大多靈敏度都偏低，對(duì)于甲類單端膽機(jī)來(lái)說(shuō)，推起來(lái)有些困難。與甲類單端膽機(jī)搭配時(shí)最好選擇一些靈敏度較高的音箱，靈敏度的高低不僅與揚(yáng)聲器自身的靈敏度有關(guān)，而且與音箱箱體的結(jié)構(gòu)形式有密切關(guān)系。在常見(jiàn)的幾種音箱箱體結(jié)構(gòu)形式中靈敏度從高到低依次為，號(hào)角式音箱，傳輸線式音箱，倒相式音箱，密閉式音箱。號(hào)角式音箱應(yīng)該是甲類單端膽機(jī)的首選。因?yàn)樵趽P(yáng)聲器單元不變的情況下，號(hào)角式音箱的靈敏度比密閉式音箱要高約10dB，這就意味著這只號(hào)角式音箱在輸入功率相同時(shí)所產(chǎn)生的聲壓比同等體積的密閉箱大10倍，這對(duì)甲類單端膽機(jī)重放高保真信號(hào)非常有利。但號(hào)角式音箱的制作難度較大，在自制時(shí)應(yīng)充分估計(jì)到其難度。下面給出一個(gè)音箱靈敏度與所需輸入功率的關(guān)系表供大家在選擇音箱式參考。
從音箱揚(yáng)聲器形式來(lái)說(shuō)我個(gè)人認(rèn)為還是選擇全頻式單元結(jié)構(gòu)為好，因?yàn)檫x擇兩分頻或三分頻結(jié)構(gòu)雖說(shuō)能擴(kuò)展高、低頻的功率頻響范圍，但增加分頻器后會(huì)增加插入損耗，使甲類單端膽機(jī)的負(fù)荷增加。另外整個(gè)頻響曲線都會(huì)受到分頻器的品質(zhì)影響。而且膽機(jī)受到輸出變壓器功率頻響曲線的限制，也不可能像晶體管功放那樣，能輸出低至幾Hz高至數(shù)+KHz的音頻功率。所以說(shuō)與甲類單端膽機(jī)配接的音箱沒(méi)有必要盲目的去追求超寬頻響的音箱，應(yīng)根據(jù)自已膽機(jī)輸出變壓器自身的頻響范圍來(lái)合理選擇音箱的頻響范圍。