用6P1制成的25W仿麥景圖功率放大器
最近制成二部單聲道膽管功率放大器，音質(zhì)不錯。因全部使用小九腳花生管，因而造價(jià)低廉，體積也較小。每聲道不失真輸出功率為25W。機箱利用兩只舊儀器機殼，每只尺寸260mm×150mm×320mm，正面用8mm厚不銹鋼板加工了一塊面板，很有一種成品高檔機風(fēng)度。
電路及元件選擇
電路以本刊1997年第7期《麥景圖電子管功率放大器》為藍本適當進(jìn)行增補而成，見(jiàn)圖1。電路選擇麥景圖放大電路，是看中了該放大器的高效率及低負載阻抗。正如《麥景圖電子管功率放大器》一文作者所述：?jiǎn)味送仆祀娐?#8220;它的負載阻抗降低到普通推挽電路的1/4。這樣低的負載阻抗與制作輸出變壓器非常有利，而且對頻率響應、失真度等各項技術(shù)指標均能做得很好”。同時(shí)“由于采取了陰極反饋的方式，故失真較小，頻率響應范圍也較寬”。實(shí)踐證明這些結論是正確的。從而，優(yōu)秀及巧妙的電路，極大的方便了業(yè)余條件下在制作中選用普通元件及廉價(jià)器材。從膽管到輸出變壓器，取材方便，造價(jià)低廉，同時(shí)，整機性能又能夠得到很好保證，這些均是本設計方案的可喜特點(diǎn)。在業(yè)余條件下，成功的設計使該放大器成為了一個(gè)較完美理想的組合。
功率膽管選用6P1，主要因素是因為筆者存有相當數量現貨，本著(zhù)節約發(fā)燒的原則，盡可能將其利用發(fā)揮效益。同時(shí)6P1外形小巧，有利降低機身高度，以利外形美觀(guān)。對廣大燒友而言，6P1價(jià)格低廉，社會(huì )擁有量大，方便取材，是個(gè)不錯的優(yōu)點(diǎn)。使用6P1的缺點(diǎn)是該管功率較小，內阻大，這是6P1在發(fā)燒膽榜中無(wú)名的致命弱點(diǎn)。其實(shí)解決6P1這些弱點(diǎn)很簡(jiǎn)單的辦法就是將其并聯(lián)使用。我們知道電子管并聯(lián)運用比較單管運用時(shí)的特性是：輸出功率增大一倍；最佳負載電阻減半；非線(xiàn)性失真系數保持一樣；極間電容和分布電容相應增大同樣倍數。前面三點(diǎn)對制作音頻功率放大器顯然有利，后一點(diǎn)則將使放大器高頻特性變壞，同時(shí)通過(guò)跨路電容反饋而使放大器有可能產(chǎn)生自激振蕩。因此一般并聯(lián)電子管的數目不超過(guò)二至四個(gè)。本電路取二只并聯(lián)，并聯(lián)后6P1視在內阻相當于6P14，為20kΩ，優(yōu)于6P3P。最大陽(yáng)極耗散功率遠大于6P14，甚至大于6P3P。為防止產(chǎn)生自激，每只6P1控制柵串接一只560Ω電阻。至于高頻特性變差則在選取電路上及其他元件的選取和輸出變壓器制作上想法彌補。
本機推動(dòng)級采用6N1。在設計時(shí)限于現有鐵芯尺寸，將負載扼流圈L2設計為1000Ω，交流阻抗偏小，這是導致本機輸出功率限于25W，而本機效率沒(méi)有得到充分發(fā)揮的重要原因。曾試用更細的漆包線(xiàn)重繞扼流圈，以增加繞匝，同時(shí)增加V-負壓值(另外用試驗電源加上去的，因扼流圈直流阻抗增加后，由此產(chǎn)生的壓降相應增大，必須增加負壓供電值，以保持柵負壓不變)，結果是輸出功率上去了，但6N1屏極發(fā)紅，使實(shí)驗沒(méi)有再進(jìn)行下去，如要提高則需再花點(diǎn)時(shí)間。
倒相級也采用6N1。曾試用過(guò)6N2、6N3，測試出效果不及6N1好。這里應該提請注意的是，設計該級時(shí)千萬(wàn)要將屏極供電電壓取較高值，電壓一低則會(huì )立即產(chǎn)生削波，對整機性能產(chǎn)生明顯影響。
前置級使用一只6N3接成SRPP電路。該電路的特點(diǎn)是輸出阻抗低，通頻帶寬，十分適合在高保真電路中用作輸入緩沖。本人曾多次使用本電路，每次都成功，不用調試，不失真保證程度極好。6N3因最大陰極燈絲間擊穿電壓為100V，燈絲又因直流供電而接地，在SRPP電路中6N3陰極第2腳為第4腳屏極電壓的一半，由此第4腳屏極供電電壓應≤200V，本機取180V。
音頻輸入插口設定為一只，為CD或VCD專(zhuān)用，目的是簡(jiǎn)化結構，以防增加串入噪音的途徑。輸入靈敏度定為180mV，適配一般CD與VCD。本機不設音調控制及等響度控制電路，主要目的也是為了簡(jiǎn)化電路，保證音質(zhì)。試聽(tīng)表明，小音量時(shí)低音表現同樣充分，原汁原味地放大，夸張些說(shuō)真有些加一點(diǎn)嫌多，減一點(diǎn)嫌少的感覺(jué)。
全機除R30、R31為10W線(xiàn)繞電阻外，其余電阻均采用金屬膜電阻。其中R9、R10、R23至R26功率采用2W，其余金屬膜電阻功率均采用1W。級間耦合電容均為一只普通CBB電容與一只高檔“新德克”音頻專(zhuān)用電容并聯(lián)。陰極旁路電容均為一只鉭電解電容與一只CBB電容并聯(lián)。目的是為盡力改善高音音質(zhì)，效果是明顯的。
音量電位器采用自制步進(jìn)式電位器，有效地解決了普通產(chǎn)品壽命不長(cháng)，容易引進(jìn)調節噪音的問(wèn)題。因為每聲道自成單機，音量電位器也就采用單聯(lián)形式，共設計成11段步進(jìn)控制，左右聲道音量平衡精確，使用效果不錯。切換開(kāi)關(guān)選用小型磁質(zhì)1×11波段開(kāi)關(guān)，電阻使用1/4W五色環(huán)精密金屬膜電阻。各段電阻阻值是依據指數關(guān)系經(jīng)粗約估算，選現有電阻焊接而成。具體電路見(jiàn)圖2所示。因分11段控制略嫌少，設計中將前10段定位在家庭使用可能承受的音量范圍內，最后一段才跳升到最大功率量。因最后幾段極少使用，實(shí)際運用中不會(huì )有什么不適感覺(jué)。經(jīng)試聽(tīng)本方案是行之有效的。
本機前置級及倒相級燈絲使用直流供電，有利降低交流噪聲。推動(dòng)級及功放級燈絲使用交流供電，有利降低功耗，只是注意該燈絲繞組接成中點(diǎn)接地，有利改善交流干擾。
整流二極管如有條件可選用快速二極管，直觀(guān)的優(yōu)點(diǎn)是功耗小，發(fā)熱少，效率高。D17為φ3mm紅色發(fā)光二極管，用作開(kāi)機指示。
變壓器的設計與制作
1、扼流圈L1
找到兩只舊儀器上使用的成品扼流圈，鐵芯容量約為50VA，實(shí)測電感量為7H，可容電流2A，用在本機綽綽有余。如果自制，工藝也簡(jiǎn)單，線(xiàn)徑可采用φ0.44mm的漆包線(xiàn)在線(xiàn)架上繞滿(mǎn)即可，鐵芯采取順插方式。
2、扼流圈L2
見(jiàn)圖3所示，采用截面積為19mm×28mm市售家電電源變壓器鐵芯，選線(xiàn)架為“王”字型一種，正負兩相繞組各自繞于一個(gè)線(xiàn)槽中每槽用φ0.14mm漆包線(xiàn)繞1837T。因兩個(gè)線(xiàn)圈中的直流電流方向相反，直流磁化作用能相互抵消，因此鐵芯采取對插方式。
設計計算：
鐵芯截面積 1.9×2.8=5.32cm2
去漆后截面積(查表) Sc =4.84cm2
平均磁路長(cháng)度(查表) Lc =10.9cm
設定每繞組阻抗為 Z =1000Ω
最低頻率設定 f =30Hz
電感量(簡(jiǎn)化)： L=Z/ 4.5×f =1000/ 4.5×30≈⒎4H
每組匝數： N=450 (L×Lc / Sc)1/2=450 (7.4×10.9 / 4.84) 1/2≈1837T
3、電源變壓器T1
因是單聲道設計，電源變壓器共需做二只。鐵芯采用150VA工業(yè)用控制變壓器鐵芯。
設計計算：
鐵芯截面積： ⒊4×⒌2=17.7 cm2
去漆后截面積(查表) 16.6cm2
導磁率(估計值) 12800高斯
伏匝數簡(jiǎn)化計算： 45/(16.6×1.28)=2.1178
一次側： 2.1178×0.98≈2.01匝/V
二次側： 2.1178×1.05≈2.22匝/V
具體數據見(jiàn)圖4所示，鐵芯采取對插方式，注意在一、二次側之間加靜電屏蔽層。
4、輸出變壓器T2
因高保真膽機輸出變壓器要求高，在材料選擇及繞制工藝上都較講究。本機因獨特的電路設計，使得在材料的要求上有可能降低，允許矽鋼片仍選用150VA工業(yè)控制變壓器鐵芯，只是在多只鐵芯中間進(jìn)行了仔細選擇。實(shí)踐中發(fā)現進(jìn)幾年生產(chǎn)的這種變壓器中有一部分產(chǎn)品所用矽鋼片質(zhì)量還是不錯。這次制作的兩只輸出變壓器所用鐵芯，就是在五只報廢變壓器中選出來(lái)的，繞成后，一次側電感量達9H×2，能夠達到設計要求。矽鋼片質(zhì)量好壞判別的方法可用目測，好片片薄且輕，表面呈細顆粒狀，折彎時(shí)發(fā)出干脆的炸裂聲，折斷一片大約只需一二次，斷口不齊，有晶亮顆粒。而那種表面光滑、片厚質(zhì)重，難折斷者不可取。實(shí)驗證明同一規格鐵芯中，因廠(chǎng)家不同、生產(chǎn)時(shí)間不同，制成變壓器的電感量可差40-50%。這種好片的導磁率可按1.35萬(wàn)高斯設計計算。
考慮保證高保真輸出變壓器繞制工藝及繞制方便，先花點(diǎn)時(shí)間做一只線(xiàn)圈骨架實(shí)際是很合算的事。線(xiàn)架材料選用2mm厚環(huán)氧樹(shù)脂板，按圖5加工成片，再裝配成型，線(xiàn)架成“王” 字型方便分段交叉繞法，中間隔片有一頭稍短，用作出線(xiàn)頭連接處。因單端推挽用輸出變壓器一次則須雙線(xiàn)并繞，較難排線(xiàn)，可用亂繞法，只是注意均勻即可。一次側分三層六段，二次側分二層四段，夾在一次側中間。絕緣紙可選用電纜紙牛皮紙之類(lèi)。因聚脂膜電介常數較大，繞輸出變壓器不宜選用。同繞組層間可不用絕緣紙，只須在繞組之間墊上二層。繞制時(shí)注意在每個(gè)線(xiàn)頭上吊上編號，以便連線(xiàn)辨認。繞法見(jiàn)圖6、圖7所示。
設計計算：
6P1單管內阻 40KΩ
兩管并聯(lián)內阻 40÷2=20KΩ
并聯(lián)最佳負載阻抗 20KΩ÷10=2KΩ
屏屏負載阻抗 2KΩ×2=4KΩ
單端推挽負載阻抗 (R P-P ) 4KΩ÷4=1KΩ
鐵芯截面積 3.4×5.2=17.7cm
去漆后截面積(查表) Sc=16.6cm2
鐵芯磁路長(cháng)度(查表) Lc=17cm2
設最低頻率為 f =30Hz
一次側電感量(簡(jiǎn)化計算) LP=R P-P/(186×0.8)=6.72H
線(xiàn)圈匝數 N1=450(LP×Lc/Sc)1/2=450(6.72×17/16.6)1/2≈1164T
N2(4Ω)=N1/(R P-P/4×0.85)1/2=1164/(1000/4×0.85)1/2≈80T
N2(8Ω) =1164/(1000/8×0.85)1/2≈113T
試制過(guò)程中曾按理論：R P-P=膽管輸出內阻的1/8-1/10，試取6P1兩管并聯(lián)輸出內阻的1/8，即： R P-P= 20K×1/8=1250Ω，繞成后不及上面數據繞制的不失真輸出功率大。
整機安裝與調試
每聲道按圖8制一只機架，共二只。機架用2mm厚鐵板制成后鍍鋅，機架高40mm。
每聲道共四只變壓器，各變壓器安裝方式及位置應充分重視，相互之間成垂直安裝。電源變壓器采取臥式安裝，輸出變壓器采取立式安裝，以減少磁路短路損耗。
信號輸入蓮花插座應使用帶絕緣板一種，以利一點(diǎn)接地。
揚聲器接線(xiàn)柱采用老式儀器上拆下的地線(xiàn)接線(xiàn)柱，為銅質(zhì)鍍銀，質(zhì)量也應是上乘。
照圖安裝，全機一般無(wú)過(guò)多調試。調VR2使6P1控制柵相對陰極為-12.5V。R13、R14在自動(dòng)平衡倒相電路中一般為同阻值，本機在調試中發(fā)現同阻值時(shí)，V5、V6輸入端波形幅度不對稱(chēng)，當將R14換成430K后，正反波形才趨對稱(chēng)。
用日本“菊水”7060A數字示波器對本機進(jìn)行簡(jiǎn)單測試，音頻輸入接180mV(有效值)1KHz正弦波，輸出接8Ω電阻負載，將音量開(kāi)至最大，輸出端測得交流有效值為14.2V(P=14.22/8=25W)，無(wú)削波現象，波形對稱(chēng)性好。輸入接180mV1KHZ方波，輸出接8Ω電阻負載，25W滿(mǎn)負載輸出時(shí)，方波響應極好。
配以“小旋風(fēng)”EL—03音箱試聽(tīng)，總的感覺(jué)是膽機的甜潤在這里表現得很充分。低音富有彈性、有力。高音清晰、不刺耳。試開(kāi)較大音量，沒(méi)有石機那種吵人聽(tīng)不下去的感覺(jué)。此時(shí)產(chǎn)生的一個(gè)念頭是，馬上把那臺花二千元買(mǎi)來(lái)的成品石機換下來(lái)。
發(fā)表于《無(wú)線(xiàn)電與電視》1997年第七期
電原理圖及加工制作圖參見(jiàn)該原文
