如何制作甲類單端膽機制作

但很多朋友實際做出來的膽機效果并不理想，究其原因主要有兩點：
1、由于電子管電路及其應(yīng)用的知識是上個世紀(jì)五．六十年代的教科書中才有，以后基本上就沒有傳授電子管知識了。所以稍年輕一些的發(fā)燒友對電子管知識了解得不是很透徹。
2、現(xiàn)在很多自己動手制作膽機的朋友很多都是按照一些參考電路來仿制，其對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，心中沒底自然設(shè)計出的成品就不一定能達(dá)到預(yù)期的效果。我根據(jù)自己的一點點知識和經(jīng)驗與大家共同探討一些膽機設(shè)計、制作中的問題。如有不妥望大家批評指正。本文主要探討單端甲類小功率膽機中的一些問題，因為甲類單端膽機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)于輸出功率的問題
1、甲類單端膽機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很大，常見的電路中輸出功率一般在1W-15W之間。表1是一些常見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(輸出變壓器初級阻抗)有很大關(guān)系，任何一個數(shù)據(jù)的變化都會引起輸出功率值的變化。適宜使用的場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、輸出功率的計算方法有很多不同的版本，各版本的計算結(jié)果基本相同，只是計算所需的參數(shù)不同?，F(xiàn)提供一個比較簡便的計算公式供大家參考：I2×R/2。式中I2為靜態(tài)電流的平方，R為輸出變壓器初級阻抗又稱負(fù)載阻抗。經(jīng)過大量的實踐這個公式的結(jié)果是比較準(zhǔn)確和實用的。

二、關(guān)于屏極工作電壓的問題
在電子管手冊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參數(shù)，例如6P1電子管的屏極電壓手冊上推薦為250V，有很多制作圖紙和發(fā)燒友在實際制作中都按照這個參數(shù)來選擇電源變壓器的交流輸出電壓，實際上這樣是不好的，并不能很好的發(fā)揮功放管的性能，因為在屏級回路中串有輸出變壓器。輸出變壓器的初級線圈是有直流電阻的，當(dāng)靜態(tài)電流流過初級線圈時便會產(chǎn)生電壓降，這時加到電子管屏極的直流工作電壓就會降低，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給大家說明。

從圖1中我們可以看到按照手冊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中的典型工作電壓下降了22V，下降了22V后整個功率管的其他參數(shù)有何變化呢？請看表2的對比。

從表2中可以看到其數(shù)據(jù)的變化，由于現(xiàn)在對輸出變壓器的頻響要求比早期要求更高，初級線圈的匝數(shù)也多，直流阻抗較大。所以我們在自制膽機時屏極供電電壓一定要考慮輸出變壓器初級線圈產(chǎn)生的直流電壓降，這樣才能達(dá)到手冊中提供的應(yīng)用參數(shù)。

三、關(guān)于輸出變壓器的問題
輸出變壓器是膽機的靈魂，如果沒有輸出變壓器的存在也就不會有所謂的膽味存在，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輸出變壓器的設(shè)計制作就決定了最終重放聲音的結(jié)果。輸出變壓器的設(shè)計也有許多版本，下面例舉兩種計算方式供大家比較(見表3和圖2)，我們以其中電感量(L)的計算為例做一說明。

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綜合考慮。一般輸出功率低于5W時下限頻率選擇在50Hz，5W～10W時可選擇30Hz，10W以上可選擇下限頻率20Hz。
2. 初級電感量的選擇：
   初級電感量可以按-1dB時的公式來計算。
3. 平均磁路長度的計算：
   一般公式中計算平均磁路長度都很麻煩，現(xiàn)提供一個最簡單準(zhǔn)確的計算公式，5.57×舌寬=平均磁路長度(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)計計算公式都應(yīng)引起重視。
5. 業(yè)余條件下鐵芯的選?。?BR> 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)整初次級線圈圈數(shù)時拆卸非常麻煩。所以我在業(yè)余制作輸出變壓器時都選用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，舊電器市場上價格很便宜，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。不過用環(huán)型鐵芯做單端輸出變壓器時一定要留空氣隙，我的方法是用電火花機床在環(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，這點很重要。如不牢靠，切割時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。這時可用電火花機床對其切割，先切割一條0.1 mm的縫，看鐵芯是否變形，如沒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，所以初級可以設(shè)計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. 初級線徑的選擇．由于窗口足夠大，線徑稍選粗一點為0.23 mm(按2.5A/mm)
5. 次級線徑的選擇：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)中我沒有給出初，次級線圈的圈數(shù)，這個數(shù)據(jù)在繞制工藝?yán)锝淮?，繞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)備一個交流調(diào)壓器和能測交流電流的萬用表，這是很重要的工具。

3、繞制方法和工藝：
①先測量一下在鐵芯上繞一圈的長度，再測量環(huán)形鐵芯內(nèi)圓的直徑，計算出內(nèi)圓的周長。用周長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，不要重疊以便計數(shù)。繞好后接上交流調(diào)壓器和萬用表交流電流檔，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，同時觀察電流的變化，當(dāng)電流達(dá)到10mA時停止調(diào)壓，這時測量調(diào)壓器的輸出電壓并計算出每伏交流電壓所需圈數(shù)，甲類單端功放在工作時音頻電壓一般不超過250V，用己知每伏圈數(shù)×250=初級所需總?cè)?shù)。

②計算依據(jù)和公式：
按初級電感量公式，輸出變壓器最大負(fù)載為5000Ω，L=5000/(3.14×20)=79.6(H)。在沒有專用的測量儀器時，不好測量20Hz時的感抗，所以就只有用簡易但非?？煽康霓k法，用50Hz的交流電來定性測量。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。這個數(shù)據(jù)已非常接近功放低頻滿功率的要求了。而且這個方法無需事先計算鐵芯數(shù)據(jù)和了解鐵芯質(zhì)量等，而且在制作時可隨時測量作到心中有數(shù)。知道了5000Ω時的總?cè)?shù)，就可以用變壓器阻抗公式計算出其它初級阻抗時所需繞的圈數(shù)和次級圈數(shù)，公式如下：
，z1為最大阻抗，Z2為抽頭時的阻抗，總?cè)?shù)除變比即等于抽頭時的圈數(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，例如己知初級為5000Ω，總?cè)?shù)為4000，求次級為
8Ω時所需繞的圈數(shù)。代入公式n= =25，4000/25/0.9=178圈，次級應(yīng)繞178圈。
通過繞了一層后所有的數(shù)據(jù)全部都出來了，繞制時將次級夾繞在初級中即可，浸漆安裝等就不在詳敘。最后用交流調(diào)壓器和萬用表交流電流檔對其進(jìn)行驗證測量，測量數(shù)據(jù)見表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，這種電路有兩個缺點：(1)次級高壓需要兩組線圈，自制時繞的兩個線圈不易對稱，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的容量不能過大，因為電容器C1的容量大時，開機時電容的瞬間充電電流可能超過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給出了一個整流濾波電路，該電路中變壓器次級高壓只有一個線圈，這樣在鐵芯窗口相等的情況下線徑可選粗一點，繞制時也方便簡單得多，高壓繞組先經(jīng)過晶體二極管進(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的作用，可防止對功放管屏極的損壞和省略高壓延時起動電路，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，由于整個電路中濾波電容有足夠的容量并進(jìn)行了二次整流，這個電路輸出的直流電源紋波已經(jīng)很小了，這對保證整機裝好后有一個寧靜的背景創(chuàng)造了條件。根據(jù)功放電路對電流的不同需求可選擇相應(yīng)的電子管整流管。

如果手中沒有合適的電源變壓器時，可利用一些替代品來改制。業(yè)余條件下可用舊的電腦開關(guān)電源來改制，一般現(xiàn)在淘汰下來的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電源簡化圖，從圖中可以看到整個開關(guān)電源的核心為控制驅(qū)動IC TL494或KA7500B，以上這兩種驅(qū)動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。這時測量可調(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，記下每個繞組的引腳。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。而我們用于膽機供電時，用不了那么大的電流，所以在重新繞制時需重選漆包線的線徑，具體的繞制參數(shù)見圖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的電源供應(yīng)了，當(dāng)然用開關(guān)電源為膽機供電這個問題在圈內(nèi)一直有爭議。這就看設(shè)計者自己怎么選擇了。根據(jù)我個人使用這兩種電源的情況來看，開關(guān)電源對音質(zhì)并沒有什么影響，而且燈絲供應(yīng)還非常穩(wěn)定，不會受到市電變化的影響，重量也比鐵芯式變壓器輕很多。

六、與音箱的搭配問題
甲類單端膽機的輸出功率都較小，在一與音箱搭配時應(yīng)考慮到這個因素?，F(xiàn)在生產(chǎn)的揚聲器為了降低自身的失真大多靈敏度都偏低，對于甲類單端膽機來說，推起來有些困難。與甲類單端膽機搭配時最好選擇一些靈敏度較高的音箱，靈敏度的高低不僅與揚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，號角式音箱，傳輸線式音箱，倒相式音箱，密閉式音箱。號角式音箱應(yīng)該是甲類單端膽機的首選。因為在揚聲器單元不變的情況下，號角式音箱的靈敏度比密閉式音箱要高約10dB，這就意味著這只號角式音箱在輸入功率相同時所產(chǎn)生的聲壓比同等體積的密閉箱大10倍，這對甲類單端膽機重放高保真信號非常有利。但號角式音箱的制作難度較大，在自制時應(yīng)充分估計到其難度。下面給出一個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。
從音箱揚聲器形式來說我個人認(rèn)為還是選擇全頻式單元結(jié)構(gòu)為好，因為選擇兩分頻或三分頻結(jié)構(gòu)雖說能擴展高、低頻的功率頻響范圍，但增加分頻器后會增加插入損耗，使甲類單端膽機的負(fù)荷增加。另外整個頻響曲線都會受到分頻器的品質(zhì)影響。而且膽機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。所以說與甲類單端膽機配接的音箱沒有必要盲目的去追求超寬頻響的音箱，應(yīng)根據(jù)自已膽機輸出變壓器自身的頻響范圍來合理選擇音箱的頻響范圍。