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1、 .300B 单端胆机制作时间:2007-10-08 来源: 作者: 点击:3464 字体大小:【大 中 小】 300B单端功放名闻遐迩,人见人爱,制作电路层出不穷,竞放异彩。本文介绍的电路比较简单传统,主要着眼于降低灯丝交流供电所产生的交流声来改善其声音质量。一电路介绍 300B是直热式功率管,灯丝加热有交流或直流供电两种方式。两种灯丝加热方式各有所长。一般认为,就音质而言,交流加热比较有利,缺点是交流声较直流加热时大一些。因此,如果300B灯丝采用交流加热时,设法最大限度地降低其残留噪声,那么就可能取得较好的音质。为了降低300B残留噪声,最为简便的方法是避免采用取自输出变压器二次侧绕组加
2、至前级的负反馈回路,或者说,尽量减小负反馈量,最好是取消负反馈回路。本电路对300B灯丝采用交流加热,同时取消负反馈并注重电压放大级的设计,以求获得较好的音质。 图1为本机电路图。除个别地方不同常规之外,可以说是十分传统的电路结构。整个电路相当简洁,尽量省去不必要的元件和电路,减少了器件数量。整机所用电子管的一般应用值和特性见附表。 本功放采用两级电压放大,都采用SRPP电路结构。SRPP原是为高频放大而研制的电路,现在把它用于低频放大电路,理所当然可望获得更为宽阔的频率响应。由于三极管放大的噪声要比五极管小,所以本机两级电压放大均采用三极管。输入级特意选用了双三极管5814A,该管相当于12
3、AU7的高性能管,目的在于最大限度地减小输入级的放大噪声。由于5814A的放大因数()低,采用SRPP电路能够提高该级的增益和降低其输出阻抗。第2级电压放大采用12BH7A,该管适用于音频放大、振荡和脉冲放大,因而作为低频应用具有良好的性能保证。该级工作电流取得较大,目的是为300B提供足够驱动力。根据图1中5814A、12BH7A阴极电压和阴极电阻,可估算它们的静态工作电流。(1)5814A静态工作电流I=6.7(v)3900()=0.0017(A)=1.7(mA)(2)12BH7A静态工作电流I=5.8(V)1500()=0.0038(A)=3.8(mA) 上述两级电压放大的最大输出电压(
4、削波点前)达到90V,足以满足推动300B的需要。此外,两级电压放大级的噪声小,失真低,为整机采用无负反馈放大奠定了基础。 功率输出级300B采用初级阻抗为3.5k 的输出变压器,从图l中实测阴极电压可知其静态电流为 I=64(V)1000()=0064(A)=64(mA) 由此可见,300B的工作状态介于附表所示两种工作状态之间。根据阴极电压可以估算出300B栅极推动电压为 U=64(V)07=44-8(V)45(V)。显然,该值比电压放大级最大输出电压小得多,这有利于300B获得足够的驱动且失真也较低。300B栅极与输入级阴极之间的680k (2W)电阻是电压放大级之间的负反馈电阻,可减小
5、电压增益200左右,也能降低一些电压放大级的失真。 为了监视输出级工作电流,300B阴极经100k电阻串有一只1mA电流表。这样一来,使该电流表转换成100V电压表,由于300B阴极电阻为lk,每伏读数相当于lmA电流。60V相当于60mA静态电流。该表设有转换开关,以分别监测左、右声道300B工作电流。 电源部分电路也很平常,但滤波元件数值对本机交流声有一定影响,故应予足够重视。首先注意到滤波输入电容的容量取得较小(4F600V油浸电容),以防整流管流过的浪涌电流过大而损坏。同时也预防开机瞬间出现过高的直流高压损坏相关元嚣件。为了减小高压纹波,采用电感和电阻构成的两级兀型滤波电路,而且滤波电
6、容的容量相当大,制作时务必予以充分注意为了进一步减少交流声,特别是由灯丝交流供电产生的交流声,在高压B1与300B灯丝中心点之间跨接一只20uF500V电解电容,从而达到一定的反相抵消作用。通过以上一些措施,使整机交流声大为减小,即使把耳朵贴近音箱也完全听不到残留的噪声。滤波电解电容上所并联的电阻R1和R2(每个用270k6W电阻2只并联而成)为泄漏电阻,开机可防止过高瞬时电压,关机后则起到泄放高压的作用。电压放大级灯丝绕组通过0.1F600V电容接地,主要是起交流接地的作用。二器件和制作 有关电阻和电容的电气规格要求已在图l中标明,未标明的电阻均选用3w的氧化膜电阻,3w以上的均为珐琅电阻。
7、电源变压器各绕组的要求也已在图l中注明。输出变压器和滤波扼流圈均已注明型号,它们均为日本平田电机制作所的产品,国内不易购得,为此列出它们的主要规格。(1)输出变压器:额定输出功率40w,一次侧阻抗35k,一次侧直流电阻约66,一次侧电感最小20H(最大26H),允许Dc电流1 7 0mA,频率响应20Hz100kHz-2dB(测试条件输入4V,rp=Zp)。(2)扼流圈:电感量15H,直流电阻165,额定电流150mA(允许电流200mA)。仿制时可根据上述规格选用相近的产品或按上述要求委托加工定制。 图2为底盘及其前、后部加工图,可采用20mm厚的铝板制作比较方便。当然,具体加工前应采购齐所
8、有器件,再根据使用器件的实际尺寸进行适当修改加工尺寸。为了有利300B良好散热,特意为它加工了一块小的安装板,加工尺寸如图3所示,板厚为15mm铝板,300B及其安装方式已在图中表示得很清楚。 图4为底盘下面主要元器件的布置图。各管管座要注意安装方向,图4中用小箭头来表示。对于300B和523,箭头所指方向是管子灯丝的方向,即为管脚l和4之间的方向。对于5 8l 4A和12BH7A,小箭头所指方向为管脚l和9之间的方向。底盘上安装了两处接地点,一为“信号接地点”,安排在信号输入端子处;另一为“电源接地点”,安排在电源变压器处,都在图4中有所图示。另外,在靠近5814A和12BH7A 4个电子管
9、处,安排了一根长的接地母线(可用15mm裸铜线)。应注意的是,上述两处接地点应与底盘保证可靠的电气接触,一般应把该处地盘仔细清除污垢,然后用螺丝把接地焊片紧紧加以固定死。对于接地母线则应注意勿使之与底盘有电气接触。一般应在母线两端用与底盘绝缘的端子把母线“架空”起来。由于接地母线是“信号”地,所以接地母线需另用导线单独接到“信号”接地点的焊片上去。 300B的栅极电阻(100k)一端焊接在管座栅极焊片上,另一端焊接到固定在管座处的支架lLlP上,然后用导线再接到接地母线上。12BH7A与300B之间的耦合电容(1400V)则直接跨接在两管相应的管脚上,由于该电容体积较大,要用金属片绕合后予以固
10、定起来(注意与底盘绝缘)。 300B屏极至输出变压器之间距离较远,最好用15mm以上塑料硬线加以连接比较美观牢固。电源部分各元件的接地端子,电源变压器高压绕组中心抽头等,可用12ram多股软线分别接到“电源接地点”。输出变压器二次侧,直流高压部分的接线均用12mm多股软线连接。其他部分的接线可视情况用05075mm多股软线连接。信号输入端子与音量电位器之间照例采用屏蔽线连接,屏蔽线的屏蔽层则应单独接到“信号接地点”端子上,并注意外露的屏蔽层勿与底盘相互接触。配线完成后,相同方向的引线可以捆扎起来,这样显得整齐美观。三调整和测试 说到本机调整,实际上由于电路简洁、工作状态均由设计保证,因此只要安
11、装无误,几乎无需调整。如果觉得增益较高,只要稍调整两级电压放大级之间的负反馈电阻(680k)即可。不过,安装完成并通电之后,照例要测试一下各管电压。从图中实测电压看,除左右声道的输入级略有不同外,其余各管的电压左右声道完全相同。接着,根据所测电压可以计算一下各管的实际功耗(管压降静态电流)。1. 输入级5814A P:6.7(V)3900()143(V)-6.7(V)=0.23(W) 2. 驱动级12BH7A P=5.8(V)1500()x140(V)-5.8(V)=0.5(W) 3. 输出级300B P=64(V)1000()395(v)-64(v)=21.1(W) 显然,以上各值远远小于表
12、1所示各管最高额定值P1os工作十分安全可靠的。 图5为两级电压放大级本身的输入输出特性。由图可以看出削波点约90V。前已估算得知300B的最大驱动电压约45V。由图5还可知道1V输入时即可达到50V左右的输出,充分说明本机电压放大级具备足够的驱动能力。 图6为本机输出级使用WE-300B时的整机输入输出特性。制作时并未对该管进行过挑选,大致可以认为它反映了WE-300B的平均性能。由图6可知,输入1V信号电压即可达到6W无削波输出功率,而最大输出可达8W以上。 图7为整机频率响应曲线,输出1W时曲线实际上与输出变压器本身特性几乎相同,6W输出时仅高频端下降稍稍快一些。 图8为本机阻尼系数特性
13、曲线,在100Hz-20kHz范围内的阻尼系数为4,仅低频端和高频端略有下降。 图9为失真特性,由于输出级未加负反馈,呈软失真特性,100Hz10kHz失真曲线几乎呈现同样倾向。其中1kHz和10kHz失真几乎相同,100Hz失真只是在输出功率较小时(2W)才略为有所偏离lkHz和10kHz曲线。这种特性也可以说是所有300B类管子的共同倾向。 图10是本机接上各种容性负载时的方波响应(上面一条曲线),使用10kHz方波进行测试。图中下面一条曲线为纯阻负载时的方波响应,以资比较。 由图10(a)可知,01F的容性负载几乎与纯电阻负载时响应完全相同。05F负载时方波响应左角出现“振铃”,但过冲很
14、轻微。负载容量增加到lF,波形振铃处略微变钝。当负载容量增加至2F时,波形进一步变钝呈现“圆角”。从以上测试波形可以看出,本机接上各种不同负载特性的音箱工作时,不会出现异常振荡现象,工作稳定可靠。四性能对照. 本机的设计制作有两个主要意图。为了减小直热式功率管的交流声,现在的300B灯丝采用直流加热的方式日趋普遍。本机的意图之一是通过合理设计电路来降低其交流声电平,还300B灯丝交流加热时音质的本来面目。同时,鉴于各科300B单端功放的主观音质评价众说纷纭,莫衷一是,本机的意图之二是在上述电路的基础上,选择几种不同的300B进行一些主要性能测试,看一看它们本身之间有什么异同,为主观评价提供一些
15、客观依据。 在进行性能对照前首先要说明,前面给出的测试性能数据是采用WE一300B时的情况。虽说是采用“wE”的型号,但已不是20世纪40年代美国WE(西电)生产的原装品牌,而是性能指标与原装品牌最为接近的复制品。英国生产的STC一4300A在音色上与WE一300B不完全一致,但两者的技术指标基本一致。因此相对而言,其他国家生产的300B的音质和性能如何,一般可以用上述两种型号的300B作为基准而进行比较。 我国的发烧友对国产300B的音质和性能十分关注,也是制作时的首选品牌。为此,下面给出国产300B应用图1电路时的实测性能,以作比较。当然,对国产300B也未加挑选,这样能够反映出一般的质量水平。 图11是国产300B的输入输出特性。显然,它比WE-300B有较高的功率灵敏度。同样在输入信号为1V的条件下,国产300B输出功率比WE-300B高出1W。 图12为国产300B的频率响应。它从30kHz开始起出现下降,而WE-300B则从50kHz起开始下降。不过,两者-3dB点均约为100kHz。 图13为国产300B阻尼特性,曲线形状与WE-300B很相似,阻尼系数大致上整体下降04左右。