幾個(gè)問題
現(xiàn)在喜愛聽音樂的朋友是越來越多了,為了聽到更好的聲音,很多朋友都購買了品質(zhì)比較高的音源,比如高檔聲卡或HiFi入門級(jí)的CD臺(tái)機(jī),但卻還是無法得到心目中的高品質(zhì)聲音表現(xiàn)。問題到底出在哪里?
在音響店里聆聽高檔音響,留下了難以磨滅的印象,想來不少朋友都有過這樣的經(jīng)歷吧。雖說一分錢一分貨,但自己能否構(gòu)建與之表現(xiàn)稍相近的系統(tǒng)呢?
HiFi耳機(jī)的優(yōu)異表現(xiàn)相信給過很多朋友以驚喜,但在很多地方都會(huì)留下一些底氣不足的遺憾,這個(gè)問題應(yīng)該怎么解決?
關(guān)注HiFi音響的朋友們?nèi)绻娮R(shí)過名廠或高手制作的膽機(jī),觀摩過那如鏡光滑的機(jī)箱和靈性四溢的膽管,再聆聽過柔美醇和的聲音,可能都會(huì)不禁揣測(cè)一下內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。如果打開外殼,見到內(nèi)部并沒有預(yù)想中的電路板,而是幾根粗銅線縱橫交錯(cuò)地搭成一個(gè)網(wǎng)狀框架,各個(gè)元件都整齊地焊接在這個(gè)框架上,之間再用各色導(dǎo)線連接,不免會(huì)驚嘆連連。高手會(huì)說,這樣的手法叫做搭棚焊接,簡稱搭焊,既是最傳統(tǒng)的,也是最好聲和最藝術(shù)的手法。也許朋友們會(huì)想:我能不能擁有這樣的一個(gè)藝術(shù)品呢?
希望在大家看完本文后,這些疑問能夠得到有價(jià)值的回答。音響本是學(xué)無止境,筆者言語中若有不周或謬誤,希望能與大家展開商榷和得到斧正。
下文的很多內(nèi)容都涉及到DIY,如果要進(jìn)行操作,請(qǐng)大家特別注意安全,在有經(jīng)驗(yàn)的朋友的指導(dǎo)下進(jìn)行。由于實(shí)際電路中變數(shù)甚多,所以只有嚴(yán)格仔細(xì)地跟隨必要步驟并加以耐心細(xì)致的調(diào)整,才會(huì)得到盡量好的聲音品質(zhì)。由于具體情況有別且無法完全考慮到,所以請(qǐng)大家具體問題具體分析,筆者只盡量保證陳述的真實(shí)和貼切,而不對(duì)效仿操作的后果負(fù)責(zé)。
尋求解決
眾所周知,自從真正被運(yùn)用到計(jì)算機(jī)上以來,音頻技術(shù)的發(fā)展不斷為我們創(chuàng)造著驚喜,從8bit到44.1KHz/16bit再到96KHz/24bit、從單聲道到立體聲再到多聲道、從MIDI到MP3再到APE和FLAC,無一不在刺激著我們對(duì)聽覺享受的渴望和對(duì)聲音品質(zhì)的追求。應(yīng)該說隨著“發(fā)燒級(jí)”聲卡創(chuàng)新AWE64GOLD和帝盟MX200先后的橫空出世,一群狂熱的電腦音頻發(fā)燒友開始形成,電腦也成了很多朋友的音樂欣賞中心。
對(duì)很多狂熱地喜愛音樂的朋友來說,音頻技術(shù)給他們帶來實(shí)實(shí)在在的最大快樂是在APE格式被廣泛使用之時(shí)——來自中規(guī)中矩的44.1KHz、16bit、立體聲和無損壓縮(96KHz、24bit和多聲道這樣高指標(biāo)雖然更加能吸引人們的眼光,但是我們能欣賞的音樂只能來自唱片公司,而SACD和DVD-Audio高高在上的價(jià)格是我們無法輕松負(fù)擔(dān)的;實(shí)際上高手們也說,當(dāng)CD的聲音在得到較好回放的時(shí)候也能給我們非常美妙的享受)。從這個(gè)時(shí)候開始,我們才能在電腦上欣賞到CD的原本聲音,以前不得不忍受的MP3和CD隨身聽“電子防震”壓縮終于可以被拋到九霄云外。
隨著硬盤容量的換代升級(jí),我們能存放下大量的高品質(zhì)音樂文件以供隨時(shí)聆聽。在隨之而來的需求刺激下,各大聲卡和音箱廠商開始掀起了為高品質(zhì)音頻回放開發(fā)產(chǎn)品的高潮,連一些在以前只流連于傳統(tǒng)HiFi領(lǐng)域的廠商也投身進(jìn)來。一時(shí)間飛利浦70x、黑金Ⅱ、黑金Cannon、Envy24系列、DMXFire1024、RME9624和漫步者R1900Ⅱ、惠威M200、世代V500、朝露、發(fā)友E星/黑鉆等等讓人挑花了眼,同時(shí)連原本不屬于電腦音頻領(lǐng)域的HiFi耳機(jī)也逐漸成為了越來越多朋友們的新寵。一時(shí)間,電腦音頻形勢(shì)似乎一片大好。
但是、但是,我們?cè)谧约壕拇钆涑龅碾娔X音頻系統(tǒng)上仔細(xì)聆聽音樂的時(shí)候,卻發(fā)現(xiàn)聲音多多少少有些問題:高頻不那么柔順細(xì)膩,而有些生硬干澀;中頻不那么透明柔順,而有些染色悶聲;低頻不那么緊湊結(jié)實(shí),而有些松散混濁。做個(gè)實(shí)驗(yàn),試聽一下Diana Krall演繹的《Temptation》、Kari Bremnes的《A lover in Berlin》或者Amanda McBroom的《Make me a kite》,也許你就會(huì)發(fā)現(xiàn)問題還不止前面提到的這些,畢竟這些演繹和錄音是幾乎無可挑剔的。
問題到底出在哪里?也許朋友們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了,很多時(shí)候同樣價(jià)位下,耳機(jī)的聲音表現(xiàn)要比多媒體音箱的好。之所以出現(xiàn)這樣的情況,一方面是因?yàn)橥瑯映杀镜亩鷻C(jī)單元能比音箱單元做得更好;另一方面則是出于放大器的原因,因?yàn)橐粝湫枰墓β释ǔR榷鷻C(jī)大得多,在成本和體積(需要放入音箱箱體之中)雙重限制之下很難做出讓人滿意的放大器。所以很多朋友也將耳機(jī)作為了一個(gè)選擇。但是購買了比較高檔的耳機(jī)來搭配好的聲卡之后,很多朋友也發(fā)現(xiàn)問題并沒有得到完全的解決,這在很大程度上同樣也是因?yàn)槁暱ㄉ戏糯箅娐返牟蛔悖航^大多數(shù)聲卡上的放大電路只是一片集成運(yùn)算放大器。單從指標(biāo)上來看,很多集成運(yùn)算放大器的靜態(tài)電流不到10mA,這樣一來,直接推動(dòng)耳機(jī)時(shí)很多聲卡上的集成運(yùn)算放大器都處于低壓和甲乙類的工作狀態(tài),這是在電腦音頻系統(tǒng)中對(duì)聲音品質(zhì)諸多不利因素里面是影響相當(dāng)大的一個(gè)問題。
既然找到了一個(gè)大問題所在,我們就應(yīng)該對(duì)癥下藥了。在網(wǎng)上搜一搜,耳機(jī)放大器的成品、方案和電路都很多,朋友們可以考慮跟著筆者DIY一臺(tái),感受一下個(gè)中滋味;即便是不打算自己動(dòng)手,參考一下相信也會(huì)開卷有益的。
也許面對(duì)這樣浩大的一個(gè)DIY工程,朋友們不由得有點(diǎn)發(fā)怵。不過別擔(dān)心,下面我們就以一個(gè)具體的例子開始一步步地介紹怎樣從零開始DIY一臺(tái)耳機(jī)放大器,從技術(shù)基礎(chǔ)到購買元件再到組裝方法都會(huì)涉及,如果跟著這些必要的步驟走下去,相信勝利就會(huì)在眼前了。
整體外觀
初試方案
在筆者曾經(jīng)的蹭聽經(jīng)歷之中,一次天龍高級(jí)CD機(jī)接麥景圖膽機(jī)推B&W N801音箱播放爵士樂的“此曲只應(yīng)天上有”的曼妙表現(xiàn)令人魂?duì)繅?mèng)縈輾轉(zhuǎn)反側(cè)三月不知肉味,也在筆者心中深深烙下了變壓器輸出膽機(jī)的印記,所以筆者這次也選擇了電子管的方案。
其實(shí)對(duì)于電子管,我們并不十分陌生。各位朋友應(yīng)該還記得以前曾名噪一時(shí)的在模擬音頻放大部分采用電子管的幾款A(yù)open主板,所用的電子管是Sovtec的6922,這是一種常用于低噪聲高頻電壓放大場(chǎng)合的雙三極管;而前段時(shí)間電子科技大學(xué)高人推出的USB電子管聲卡采用的是北京廠的軍用級(jí)6N11,這其實(shí)跟前面的E88CC是互為代換型號(hào)的關(guān)系;還有大極典的幾款多媒體音箱。更多具體的例子就不再列舉了,總之大家能消除一些陌生感就行了。
北京廠的早期石墨屏極6N11
考慮到很多朋友對(duì)電子管和模擬電路并沒有足夠的了解,為了能正確地處理實(shí)際問題,請(qǐng)關(guān)注下面這些絕對(duì)必要的基礎(chǔ)知識(shí),或者也可以先從下一節(jié)開始閱讀,需要了解基礎(chǔ)知識(shí)再回頭看看。如果有朋友對(duì)技術(shù)細(xì)節(jié)感興趣的話,請(qǐng)查閱相關(guān)資料。倘若對(duì)此已經(jīng)成竹在胸,則可以直接跳到下一節(jié)。
電子管的基本知識(shí)
電子管又叫真空管,美國人稱為Tube,英國人稱為Valve。J.A.Fleming于1904年制造出第一只二極管Diode,使整流直流電源的使用成為現(xiàn)實(shí);De Forest Lee于1907年在二極管的基礎(chǔ)上研制出三極管Triode,使放大器從此登上了歷史舞臺(tái);之后衍生出的五級(jí)管Pentode和束射四極管Beam Tetrode,使電子管可以工作于更高的頻率和輸出更大的功率。實(shí)際上還有其他類型的電子管,由于跟本文關(guān)系不太緊密,所以略過不提。
相對(duì)于晶體管放大器,電子管放大器體積大、重量重、效率低,而且從指標(biāo)上來講失真大,所以當(dāng)上世紀(jì)60年代晶體管放大器面世時(shí)電子管遭受了人們的冷遇。直到1970年情況才有了改觀,美國Audio Research公司的William Zane Johnson先生在美國HiFi大展上展出了他研制的電子管放大器,引領(lǐng)了電子管放大器的偉大復(fù)興。歷史的必然在于電子管放大器雖然有自身固有的缺點(diǎn),但是也有難以替代的優(yōu)勢(shì)。電子管的非線性失真指標(biāo)雖然高,但大多發(fā)生在低次諧波上,實(shí)際上對(duì)聽感的惡化不大,反而往往更加好聽;晶體管的非線性失真則有發(fā)生在高次諧波上,對(duì)聽感的惡化較大。電子管有助于聲音的人性化,甜美自然的聲音聽來更加讓人愉悅放松,同時(shí)電子管的失真特性也有利于掩蓋音源的不足;而電子管的不足在于低頻控制能力稍欠和大電流輸出能力不足,不過在推動(dòng)耳機(jī)時(shí)的表現(xiàn)不會(huì)讓人無法接受。電子管電路的特點(diǎn)則是構(gòu)架簡潔,用管數(shù)量和放大級(jí)數(shù)都少,很有些Simple is the best的味道,也可以讓我們集中財(cái)力拿下盡量好的管子。
下面盡量簡單地說一下電子管工作原理,了解這些原理將直接有助于處理實(shí)際電路問題。電子管由外部的玻璃殼體、內(nèi)部的幾個(gè)電極和連接電極的管腳組成。二極管是最簡單的電子管,里面有燈絲Filament(跟白熾燈的燈絲看起來差不多,通常用f表示)、陰極Cathode(緊靠燈絲的一塊金屬板或者燈絲本身,通常用K表示,直接使用燈絲作陰極的電子管叫直熱式,有獨(dú)立陰極的則叫旁熱式)和屏極Plate(位于最外面的一塊金屬板,通常用P表示)。電子管實(shí)際電路工作時(shí),燈絲上有電流通過就會(huì)發(fā)熱,當(dāng)自身或加熱陰極到達(dá)一定溫度之后,會(huì)有電子獲得足夠的能量而從上面發(fā)射出來,這些電子將被屏極吸收,但由于燈絲或者陰極不能吸收電子,所以這個(gè)方向不能反過來,這個(gè)單向?qū)щ娞匦允请娮庸艿墓ぷ骰A(chǔ)。三極管是在二極管的陰極和屏極之間增加了一個(gè)柵極Grid(一片比較致密的金屬網(wǎng)格,通常用G表示)以控制電子的運(yùn)動(dòng),而正是柵極的控制作用使得電子管擁有了放大電壓信號(hào)的能力。五級(jí)管則是在三極管的第一柵極G1和屏極之間依次增加了第二柵極G2(稱為簾柵極)和第三柵極G3(稱為抑止柵極),目的主要在于減小各極間電容和抑止二次電子發(fā)射。電子管各極在電路中的連接方式請(qǐng)參考本文后面章節(jié)中的電路部分。
直熱式雙二極管、旁熱式三極管和五級(jí)管的結(jié)構(gòu)示意圖
?。ㄎ寮?jí)管從上到下:P、G3、G2、G1、K和f)
由于電子管玻璃殼體內(nèi)部存在空間電子流和燈絲,電子管內(nèi)部需要抽成真空(實(shí)際上也有少部分型號(hào)的電子管出于特殊需要而在內(nèi)部充以低壓氣體),這就是電子管又叫作真空管的原因。從實(shí)際生產(chǎn)工藝來講,電子管連接外部電路的管腳和玻璃殼體之間是無法保持理想密封而不讓空氣通過的,所以在電子管的內(nèi)側(cè)頂部會(huì)蒸鍍上一些用于吸收氣體的消氣劑,用以與進(jìn)入殼體內(nèi)部的空氣發(fā)生作用,從而保持內(nèi)部的真空程度。看起來這些消氣劑就像是一層附著在玻璃殼體頂部內(nèi)側(cè)的銀鏡。
在實(shí)際的電子管電路中間,由于電子管和變壓器都會(huì)發(fā)出很多的熱量,這也會(huì)影響到元件的狀態(tài),所以電子管設(shè)備往往在開機(jī)一段時(shí)間之后才會(huì)進(jìn)入完全穩(wěn)定的狀態(tài)——就放大器而言就是穩(wěn)定后聲音才會(huì)最好。
簡單說了說原理以后,我們就開始考慮具體的電路。
電源方面決定采用傳統(tǒng)的電子管全波整流加CLC濾波的方式。電子管全波整流是指用一支雙二極管來把兩個(gè)極性相反的正弦交流電壓變成直流電;而后面的CLC濾波是指使用并聯(lián)的電容和串連的鐵芯電感(即扼流圈)來將直流電壓的紋波盡量抹平。
由于用于推動(dòng)耳機(jī)的電子管放大器不需要太大的輸出功率,所以電路里使用兩級(jí)放大就足夠了,也就是前級(jí)電壓放大和后級(jí)功率放大,而無需像大功率放大器一樣需要在電壓放大級(jí)和功率輸出級(jí)之間設(shè)置一個(gè)推動(dòng)級(jí)??紤]到實(shí)用價(jià)值,前級(jí)電壓放大電路通常有單端Single-End和SRPP(Shunt Regulator Pull-Push并聯(lián)調(diào)整推挽)兩種形式,單端放大只使用一個(gè)三極管,結(jié)構(gòu)簡單,音色也最純真,中頻尤其優(yōu)美;SRPP形式的高頻細(xì)致,但低頻量感稍欠,且工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生頻率非常低的紋波,不用直流伺服電路加以控制的話不適于通過直接耦合輸出給后級(jí),考慮到具體情況,所以我們采用了單端形式。后級(jí)功率放大電路簡單來說可以分為單端和推挽,由于不需要輸出太大功率,我們也采用了單端形式。
電子管的燈絲供電可以采用交流和直流兩種方式。交流供電的好處是聲音動(dòng)態(tài)表現(xiàn)好、對(duì)電子管壽命影響較小,缺點(diǎn)是噪音相對(duì)較大;直流供電的特點(diǎn)則幾乎正好與交流供電相反??紤]到耳機(jī)放大器的電壓放大倍數(shù)不大,噪音問題也不會(huì)太大,我們決定采用交流燈絲供電。
兩級(jí)放大電路之間的信號(hào)耦合方式通常有直接耦合、電容耦合和變壓器耦合三種。直接耦合就是用導(dǎo)線直接連通前后兩級(jí),信號(hào)可以直接通過而沒有損耗,但由于導(dǎo)線兩端沒有電位差,所以必須把前后兩級(jí)電子管的各極直流電位都提高,以使前面電子管的屏極和后面電子管的柵極直流電位相等,考慮到電源成本和安全因素,這次最終沒有采用直接耦合。電容耦合可以用電容來隔離直流,使各級(jí)的工作點(diǎn)(電子管各極之間的直流電位差)得以保持互相獨(dú)立,但電容會(huì)影響到細(xì)節(jié)和低頻的表現(xiàn),綜合考慮后這次采用了電容耦合。變壓器耦合的原理與電容耦合類似,雖然變壓器耦合的效果可以非常好,但是傳輸變壓器比較難以買到而且價(jià)格昂貴,也只好放棄了。
單端功率輸出級(jí)的輸出方式可以分為陰極輸出和變壓器輸出兩種方案。陰極輸出方案由于不帶輸出變壓器,所以也稱為OTL,陰極輸出的聲音更加透明,聲場(chǎng)更好,而且成本可以做得較低;但由于電子管輸出阻抗高、工作電流有限,所以單個(gè)電子管陰極的輸出推動(dòng)低阻抗負(fù)載的能力有限,雖然通過多管并聯(lián)可以改善推動(dòng)能力,但是并聯(lián)輸出需要盡量精確的配對(duì),這是我們的財(cái)力和條件都難以企及的。反觀變壓器輸出方案,由于輸出變壓器的阻抗匹配作用,輸出級(jí)電路所“看到”的是變壓器初級(jí)的高輸入阻抗而不是負(fù)載的低輸入阻抗,所以推動(dòng)低阻抗負(fù)載的表現(xiàn)較好。同時(shí)變壓器由于線圈的電感、磁體的磁滯和鐵芯鋼片的磁傳遞等作用而具有非常特別的自身音色。變壓器輸出方式是不能空載工作的,也就是一定要先接上負(fù)載再開機(jī)。高品質(zhì)輸出變壓器的材料和工藝使得其造價(jià)也比較高。由于這次是為高檔的低阻抗耳機(jī)而設(shè)計(jì),再回想起麥景圖的優(yōu)美表現(xiàn),為了打上這個(gè)牙祭,筆者也狠狠心選擇了輸出變壓器。
還有就是負(fù)反饋。所謂負(fù)反饋就是將放大器輸出的信號(hào)經(jīng)過反相后送回放大器的輸入端。對(duì)于是否采用負(fù)反饋眾說紛紜意見不一,但是負(fù)反饋的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是有共識(shí)的:負(fù)反饋能對(duì)放大器提高穩(wěn)定性、降低非線性失真、擴(kuò)展通頻帶、提高輸入阻抗和降低輸出阻抗;但也會(huì)造成瞬態(tài)互調(diào)失真和留下自激的可能。考慮到放大電路只有兩級(jí),信號(hào)延遲不大,瞬態(tài)互調(diào)失真也不會(huì)嚴(yán)重,同時(shí)考慮到穩(wěn)定性和輸出阻抗,所以這里采用了少量的負(fù)反饋。
由于其他元件參數(shù)需要先確定電子管和輸出變壓器,所以我們把整個(gè)電路的具體參數(shù)放到選定器件之后。
選定器件
小結(jié)一下上一節(jié)的思路:電源是膽整流加CLC濾波,放大電路是全單端電容耦合加變壓器輸出,輔以少量負(fù)反饋 。大致方案敲定了之后,我們?cè)賮磉x擇具體的器件。需要我們特別來選擇的器件有電子管、耦合電容和輸出變壓器,其他的如電源變壓器、扼流圈、旁路電容和電阻等對(duì)聲音的影響則不是決定性的。
首先來敲定電子管。
前級(jí)電壓放大方面,我們應(yīng)該當(dāng)然選用三極管,因?yàn)槿龢O管失真較低,而且放大能力也足夠用了。事實(shí)上我們能比較容易買到的三極管都是雙三極管,也就是一個(gè)玻璃殼體里面裝了兩支三極管。在音頻電壓放大領(lǐng)域最常用到的雙三極管家族大致有這么幾種:CCA/E188CC/E88CC/ECC88/6DJ8/6922/6N11、ECC83/E83CC/12AX7/6Н2П/6N2和2C51/5670/6Н3П/6N3。之所以用這樣的形式來寫,是因?yàn)殡娮庸艿暮芏嗖煌吞?hào)其實(shí)參數(shù)相同或者相近,而管腳意義或產(chǎn)地可能不同,可以代換使用,只是要注意顧及到不同型號(hào)之間的差異。以前面列舉的第二種為例,ECC83/E83CC/12AX7都是歐美型號(hào), 6Н2П是前蘇聯(lián)型號(hào),6N2是國產(chǎn)型號(hào)。E88CC家族設(shè)計(jì)用于低噪聲高頻電壓放大,聲音大致走向是高解析力與平和音色;ECC81、ECC82和ECC83家族設(shè)計(jì)用于低頻電壓放大,聲音大致走向則都偏向柔美音色;2C51家族設(shè)計(jì)用于高頻電壓放大,聲音大致走向可以說差不多在前面兩者之間。當(dāng)然出于不同取向,各位朋友可以有不同的選擇,只是那樣的話必須要根據(jù)具體的管子參數(shù)來調(diào)整電路。同樣也是因?yàn)橛行┕茏又g可以互換,我們才可以比較方便地品味不同管子之間的不同風(fēng)格??紤]到個(gè)人聽音偏好,筆者最終選擇了2C51/5670/6Н3П/6N3家族,它們的管腳順序定義完全相同。
然后是功率放大管的選擇。因?yàn)槲覀兿M糯笃髂茌p松地持續(xù)輸出1W以上的功率,而且并不打算在輸出級(jí)采用多管并聯(lián),所以這里只能選擇五級(jí)管或者輸出功率較大的三極管。但是因?yàn)槟茌敵龃蠊β实娜龢O管比較貴,所以我們選擇了五級(jí)管,雖然失真比三極管要大,但是也完全可以接受。符合我們要求的五級(jí)管在市場(chǎng)上最容易買到的應(yīng)該就是EL84/6BQ5/6П14П/6P14,同樣地,EL84/6BQ5是歐美型號(hào),6П14П是前蘇聯(lián)型號(hào),6P14是國產(chǎn)型號(hào),它們的管腳順序定義也完全相同。
最后是整流電子管的選擇。市場(chǎng)上有售的很多雙二極管都符合我們的要求,比如5U4/5U4G/5Z3/5Z3P、5Z4/5Z4G/5Z4GT/5Z4P、5AR4和5R4等等都可以。對(duì)同樣的交流電壓,5Z3和5R4等直熱式整流管的整流電壓會(huì)低一些,而5Z4和5AR4等旁熱式整流管的整流電壓則會(huì)高一些,不過差別不是太大。上面所述的各雙二極管的管腳順序定義完全相同。
各電子管的國產(chǎn)型號(hào)結(jié)構(gòu)示意圖請(qǐng)見后文“實(shí)踐準(zhǔn)備”一節(jié)。
除了型號(hào),品牌也是選擇電子管的重要因素,借用高手的話:“英國膽(就是英國聲),好似一杯香濃的咖啡,濃郁細(xì)膩,具有超強(qiáng)感染力,令人著迷;荷蘭膽,聲音順滑流暢,充滿活力而又不失韻味,是一種輕松自然的享受;德國膽,聲音干凈,直率,分析力高,就像是得意志民族的穩(wěn)重,嚴(yán)謹(jǐn),理性的作風(fēng);俄國膽,剛猛有力,明快細(xì)膩,火氣大,很有俄羅斯民族的陽剛之氣;美國膽,動(dòng)態(tài)凌厲,節(jié)奏明快,剛韌并舉,處處可以感受到美利堅(jiān)的氣息”。舉例來說,英國品牌有Mullard和Brimar等,荷蘭品牌有Amperex和Philips等,德國品牌有Telefunken、Siemens和RFT等,俄羅斯品牌有Sovtec和OTK等,美國品牌有WE、RCA和Tunsol等,東歐品牌有JJ和Tesla等,國產(chǎn)品牌有北京、曙光和桂光等。我國的電子管技術(shù)是解放后向前蘇聯(lián)學(xué)習(xí)的,所以國產(chǎn)膽也會(huì)有些蘇聯(lián)膽的風(fēng)格,當(dāng)然在經(jīng)歷較長時(shí)間的發(fā)展之后,國產(chǎn)膽也有了自己的特點(diǎn),也有一些功率輸出管可以和外國名管媲美,不過在電壓放大管方面還有比較大的不足,最明顯的是聲音有些朦朧,另外高低頻的延伸稍差。
接下來是耦合電容的選擇。對(duì)耦合電容稍有了解的朋友都知道,這里面有非常大的學(xué)問,要散開來講就收不住了,所以在這里筆者只打算略提一點(diǎn)。在信號(hào)耦合通路上使用的電容大多是無極性薄膜電容,也就是無所謂正負(fù)極,可以承受兩個(gè)方向上的直流電位差。耦合電容種赫赫有名的品牌有很多,主要有Jensen、MIT、Rel-Cap、AudioCap、MultiCap、Hi-Rel、Wonder、Kimber Kap、Solen和WIMA等等。Jensen的油浸電容是其拿手好戲之一,從材質(zhì)上分為銀膜、銅膜和鋁膜三種,檔次也是順次從高到低,Jensen油浸電容的特點(diǎn)在于音樂感強(qiáng)、非常耐聽,堪稱仙樂飄飄,聲音密度高,聲場(chǎng)、動(dòng)態(tài)、解析力和全頻帶表現(xiàn)都非常好。MIT聲場(chǎng)寬大,中頻豐厚,低頻彈性好,聲音致密凝聚,音色高貴華麗。Rel-Cap是美國的一家大型音響電容制造廠,以O(shè)EM的方式向AudioCap、MultiCap和Hi-Rel提供產(chǎn)品,其產(chǎn)品多表現(xiàn)為音色柔美、中低頻豐滿、堂音豐富、能量感強(qiáng)。Wonder的風(fēng)格是瞬態(tài)迅速,中頻致密、高頻柔美、低頻結(jié)實(shí),音色清麗,聲場(chǎng)、解析力和透明度的表現(xiàn)也相當(dāng)好。Kimber中頻甜美豐潤,細(xì)膩程度和結(jié)像能力非常好,只是高低頻兩端延伸比MIT等電容稍差。Solen的特點(diǎn)是聲音柔美、稍顯朦朧,但其全黑新品錫膜SCR修正了先前的灰色S和紅色SCR的缺陷,聲音透明度和動(dòng)態(tài)都很不錯(cuò),只是解析力和聲音質(zhì)感稍遜于其他高檔電容。WIMA跟Solen的風(fēng)格迥異,舊款WIMA都是紅色外觀,高頻華麗多姿,中頻實(shí)體感好,但不夠細(xì)膩,新款黑WIMA稱為BlackBox,聲音甜美流暢,音色鮮活華麗,聲音密度和高頻延伸幾乎能跟MIT像媲美,只是低頻下潛和解析力稍遜。我們平常使用的是Solen和WIMA。
輸出變壓器方面,我們此時(shí)需要敲定的參數(shù)是初級(jí)阻抗4K到5K。其他參數(shù)方面,我們與其他器件一起放到下一節(jié)來講。
至此,我們已經(jīng)可以確定具體的電路原理圖(圖中未明確標(biāo)注功率的電阻均可取1/2W,未明確標(biāo)注耐壓值的電容均取400V)。由于參數(shù)推算過程會(huì)涉及到太多的技術(shù)細(xì)節(jié),筆者不再一一陳述,而只在最后的調(diào)試步驟中提及一點(diǎn)。
一個(gè)聲道的放大電路原理圖
電源電路原理圖
逛逛市場(chǎng)
方案和器件都基本定下了,接下來就該去電子元件市場(chǎng)采購所需器件。
當(dāng)然,我們要DIY膽機(jī)的話,需要這么一些基本工具:50W功率左右的電烙鐵、萬用表、尖嘴鉗、斜口鉗或者鋼絲鉗(老虎鉗)、螺絲刀、美工刀、直尺、電鉆(可能需要)、足夠的焊錫絲、熱熔膠條和熱熔膠槍?;蛸I或蹭,反正總得有得用才行。
先去電子管商店看看,一般來說這些商店很可能會(huì)同時(shí)有全新和二手的管子出售。按照既定計(jì)劃,我們將總共需要采購一支雙二極管作整流、一支雙三極管作電壓放大和一對(duì)五級(jí)管作功率放大。至于購買國產(chǎn)管還是進(jìn)口管、全新管還是二手管,就豐儉由人了,當(dāng)然也可以先買差一點(diǎn)的以后再升級(jí)好的代換型號(hào)。一般地,整流管選用國產(chǎn)5Z3P、5Z4P或5AR4都不錯(cuò)了,也可以選用進(jìn)口的5R4或5U4等。電壓放大管方面,全新的國產(chǎn)6N3是相當(dāng)好買的,全新的進(jìn)口2C51、5670、6Н3П則不是太好買,也可以考慮二手的。功率放大管方面,全新國產(chǎn)6P14相當(dāng)好買,進(jìn)口的EL84、6BQ5和6П14П也還算比較好買,遇到好的二手也可以考慮。進(jìn)口管如果管腳鍍金的話,表示品質(zhì)比普通的要好,不過價(jià)格也要高;國產(chǎn)管分為四個(gè)等級(jí),M民用級(jí)、J軍用級(jí)、T特級(jí)、Q電橋級(jí),一般買J級(jí)的即可,T級(jí)的更好,但沒必要去刻意尋找Q級(jí)的。如果要購買二手電子管的話,需要特別注意電子管的消氣劑,也就是前面提到的那一層附著在玻璃殼體頂部內(nèi)側(cè)的銀鏡,如果具有水銀般光澤的話表示電子管還有很長的壽命,如果光澤已經(jīng)黯淡或者消氣劑邊緣變得灰蒙蒙的話就表示電子管的已經(jīng)使用了比較長的時(shí)間,如果消氣劑已經(jīng)蒼白脫落則表示電子管內(nèi)部的真空程度已經(jīng)不佳。順便說一句,同一型號(hào)不同廠牌的電子管聲音不同,而且即便是同一型號(hào)同一品牌,生產(chǎn)年代不同的話聲音也很可能不同,如果要具體說來的話也是大有文章,限于篇幅不再詳述。
接下來是耦合電容。在筆者在上一節(jié)所列舉的品牌里面,Solen和WIMA價(jià)格比較平易,也容易買到,而前面幾種都是價(jià)格高昂而且難覓芳蹤。同時(shí),好的全新耦合電容并不容易買到,價(jià)格也相當(dāng)貴,比較可行的辦法是買二手電容,因?yàn)楸∧る娙莸膲勖浅iL,只要外觀沒有嚴(yán)重?fù)p壞就幾乎不用擔(dān)心報(bào)廢,當(dāng)然如果買油浸電容的話要注意外殼密封完好。所以我們要去的應(yīng)該是有銷售二手電容的商店或者舊貨小攤聚集區(qū)。一般狀況下,我們都能不太困難地找到Solen的S、新舊款的SCR和WIMA的紅MKP/MKS、黑BlackBox,具體的選擇看個(gè)人口味,根據(jù)電路,我們選用一對(duì)同型號(hào)的容量為0.22uF或0.47uF、耐壓值為250V(更高也可,但價(jià)格較高)的即可。
音量電位器方面,我們一般選擇一只50K或者100K的雙聯(lián)電位器。由于電位器總管電壓信號(hào)分配,而且使用中調(diào)節(jié)頻率也相當(dāng)?shù)馗?,所以?yīng)該買品質(zhì)盡量好的。品牌方面一般選擇Noble或者Alps的。在一百多元的價(jià)位上,碳膜電位器(連續(xù)調(diào)節(jié))比步進(jìn)電位器(分檔調(diào)節(jié))的品質(zhì)要好一些,建議選用。如果買更高檔的,可以考慮級(jí)進(jìn)電位器。當(dāng)然如果只能買便宜的電位器也可以用,只是在使用一段時(shí)間后可能會(huì)出現(xiàn)噪音或者左右音量不平衡。
電阻方面,如果資金投入比較多的話可以買Dale或Holco等名牌,不過一般選用國產(chǎn)的普通金屬膜電阻即可。阻值和功率參照前面的電路圖,圖中沒有明確標(biāo)識(shí)功率的則為了方便可以全部選用1/2W的;阻值標(biāo)識(shí)為范圍的則可以考慮購買幾個(gè)覆蓋此范圍的不同阻值的,或者用串并聯(lián)來實(shí)現(xiàn)。電阻的阻值一般有1-5%的誤差,由于電阻的價(jià)格便宜,可以考慮多買一些阻值和功率相同的,以便制作時(shí)挑選出參數(shù)盡量接近所需數(shù)值的或便于作出微調(diào)。需要注意的是,前面列出的電路原理圖里的放大電路只是立體聲中的一個(gè)聲道,所以實(shí)際電路中需要的電阻數(shù)量是原理圖中電阻數(shù)量的兩倍。
濾波電容方面,因?yàn)樵陔娮庸茈娐防镫妷罕容^高,所以需要使用價(jià)格也相對(duì)較高的高耐壓大容量電解電容。為了降低成本我們也可以考慮部分買二手的,畢竟電解電容的壽命也是相當(dāng)長的。這里我們列舉一些比較容易買到的電容:在電源部分,可以購買使用一對(duì)二手的220uF/385V的飛利浦藍(lán)六角電解電容和一只0.1uF/400V的國產(chǎn)紅色MKP薄膜電容來濾波;在放大電路部分,可以考慮再用一只22uF/400V的Elna或Nichicon電解電容和一只0.1uF/400V的國產(chǎn)紅色MKP薄膜電容來輔助濾波。事實(shí)上,如果使用容量和耐壓稍微高一些的電容也沒問題。
輸出級(jí)五極管陰極旁路電容方面,我們考慮購買一對(duì)220uF/50V的Elna電解電容。
220uF/385V的Philips藍(lán)六角電解電容
220uF/50V的Elna電解電容
由于電子管放大器工作時(shí)的溫度比較高,所以建議所有電解電容都選擇工作溫度為105℃的,在實(shí)際使用中也應(yīng)盡量使電容遠(yuǎn)離電阻和電子管等發(fā)熱源。同樣也建議多購買一點(diǎn)電容以備不時(shí)之需。
之后是電源變壓器、扼流圈、輸出變壓器和整機(jī)外殼。電源變壓器應(yīng)該選擇功率在100W左右的,輸入當(dāng)然是交流220V(當(dāng)然如果是在國外的話則要符合當(dāng)?shù)氐墓╇婋妷海?,輸出繞組要有一個(gè)0.25A的雙280V(高壓)、一個(gè)3A的單5V(整流燈絲)和兩個(gè)2A的雙3.15V(放大燈絲)。扼流圈的規(guī)格則是10H/250mA。輸出變壓器的規(guī)格是單端飽和電流40mA以上、初級(jí)阻抗4K或5K、次級(jí)阻抗則選擇最接近自己耳機(jī)阻抗的就可以(常見的有32/50/64/120/250/300Ω)。具體購買方面,我們一般可以直接到商店購買或者是向廠家訂購,就筆者所知國內(nèi)提供訂購這些東西的廠家和商家不少,比如電源變壓器、扼流圈和輸出變壓器可以向廣東的“牛魔王”、河北的左氏、四川的凱立和廣東的利特公司等訂購;能購買和訂購機(jī)箱的商家和廠家在廣東、浙江和四川等地都很多。品質(zhì)方面,應(yīng)該說國內(nèi)的電源變壓器、扼流圈和輸出變壓器是牛魔王和左氏的比較好,只是價(jià)格也比較高,畢竟一分錢一分貨;機(jī)箱則各地工藝有好有差,基本上也算是一分錢一分貨。我們也可能在同一個(gè)廠家購買變壓器,然后在另一個(gè)廠家訂購機(jī)箱,不過這樣的話,需要向雙方廠家都溝通清楚各變壓器的鐵芯尺寸規(guī)格,以免到時(shí)候無法安裝;除開預(yù)留合適的變壓器安裝位置之外,訂購機(jī)箱的時(shí)候還應(yīng)該向廠家說明打算使用搭焊工藝(也可以向廠家咨詢一下建議),并確認(rèn)機(jī)箱上已經(jīng)安裝了電源插座、電源開關(guān)、立體聲輸入插座、耳機(jī)輸出插座、數(shù)量規(guī)格合適的(供電子管插上面的)電子管管座、音量電位器(品質(zhì)一般較差,只是為了測(cè)試安裝)和尺寸合適的變壓器屏蔽罩。當(dāng)然,如果這些都在同一廠家訂購的話,就可以確保至少安裝沒有問題了。筆者自己出于便利和成本考慮,向凱立訂購了一臺(tái)KDP14機(jī)箱,里面包含了所有的變壓器和除管座外的附件。
機(jī)箱
還有一些雜亂的東西。為了實(shí)現(xiàn)搭棚焊接,我們需要一根線芯直徑在2-3mm左右的銅質(zhì)電線(取用中間的粗銅線),長度視實(shí)際具體需求而定,保證夠用的話要半米多,當(dāng)然,銅的純度高一些為好。為了信號(hào)輸入插座和音量電位器之間的連接能夠保證屏蔽,我們還需要一根麥克風(fēng)立體聲信號(hào)線。還有用來進(jìn)行內(nèi)部連接的線材,我們可以采用特富龍絕緣層的鍍銀銅線(通常被稱為“特富龍銀線”),通常它們是一對(duì)互相螺旋纏繞的黑白線。上面這些線材在二手電子市場(chǎng)上都比較容易買到,價(jià)格也不會(huì)太貴。另外機(jī)箱如果沒有包含的附件也需要買。
實(shí)踐準(zhǔn)備
雖然在前面我們已經(jīng)做了很多理論準(zhǔn)備工作,但是也還要再準(zhǔn)備好足夠的實(shí)踐基礎(chǔ)知識(shí)。
首先我們要學(xué)會(huì)辨別電子管管腳的順序編號(hào),因?yàn)橹挥兄懒嗽鯓颖孀R(shí)管腳,才能通過電子管手冊(cè)的資料了解怎樣在電路中具體怎樣連接電子管。一般我們使用的小功率放大管大都有九個(gè)管腳用來連接外部電路與內(nèi)部的各極,而且比其他大功率放大管形體要小,所以叫做小九腳管;而一般的整流電子管則是八個(gè)管腳。將小九腳管翻轉(zhuǎn)過來使管腳朝上,可以看到九個(gè)管腳沿著圓形的邊緣分布,每兩個(gè)相鄰管腳之間的總共九個(gè)間距不都是等長度的,其中有一個(gè)間距較寬,從這個(gè)較寬的間距沿著管腳開始順時(shí)針數(shù)下去就依次是第一到第九腳。而辨認(rèn)八腳管的管腳的方法與之非常相似:八腳管的一圈管腳中間有一個(gè)圓柱狀的桿,桿上有一個(gè)凸起,這個(gè)凸起叫做“管鍵”,使管腳朝上,然后從管鍵的指向沿著管腳開始順時(shí)針數(shù)下去就也依次是第一到第八腳;實(shí)際上八腳管往往實(shí)際上沒有八個(gè)管腳,因?yàn)橛行┎挥玫目漳_根本就沒有安裝上;有些八腳管的底部已經(jīng)標(biāo)明了管腳的編號(hào),這樣就更加一目了然了。管腳示意圖和實(shí)物圖如下:
小九腳雙三極管6N3的管腳順序和結(jié)構(gòu)示意圖
小九腳五級(jí)管6P14的管腳順序和結(jié)構(gòu)示意圖
小九腳管管腳實(shí)物圖
八腳管(雙二極管5Z4P)管腳順序和結(jié)構(gòu)示意圖
八腳管管腳實(shí)物圖
其次是電子管管腳對(duì)應(yīng)各極的識(shí)別,下面分別參照上圖對(duì)雙二極管、雙三極管和五極管進(jìn)行說明。雙二極管5Z4P的第二和第八腳是燈絲供電,因?yàn)榇斯軐儆谂詿崾?,所以陰極和燈絲短接;由于短接于第八腳,所以第八腳應(yīng)該接燈絲供電的地線,第二腳接燈絲供電的5V輸出;第四和第六腳是屏極。雙三極管6N3第五腳對(duì)應(yīng)的是屏蔽片,其它八腳剛好對(duì)應(yīng)左右對(duì)稱的兩個(gè)聲道,以左邊為例:第一腳是燈絲供電,第二腳是陰極,第三腳是柵極,第四腳是屏極。五極管6P14的第一、第六和第八腳實(shí)際上沒有被使用,第四和第五腳組成燈絲供電,第三腳是陰極(內(nèi)部已經(jīng)與抑制柵極G3短接),第二腳是第一柵極G1,第九腳是簾柵極G2,第七腳是屏極。
然后我們要學(xué)會(huì)如何通過電阻上的色環(huán)識(shí)別電阻的參數(shù)。雖說用萬用表來精確測(cè)量電阻的阻值往往也是必要的,但是如果在DIY的時(shí)候從一堆沒有標(biāo)識(shí)的電阻里一個(gè)個(gè)地測(cè)量來找出自己要的,實(shí)在是太缺乏效率了。大多數(shù)的電阻上面印著四條或者五條彩色的環(huán),我們可以先觀察一下處于兩端的兩條色環(huán),如果有一條色環(huán)的寬度比其他色環(huán)的都要寬、或者是離與其相鄰的色環(huán)的距離比其他相鄰色環(huán)之間的距離更寬,那么就重新擺放電阻使這一條色環(huán)位于最右邊,接下來就可以確定電阻色環(huán)的含義:最右邊的這個(gè)色環(huán)代表阻值精度,跟精度色環(huán)相鄰的色環(huán)代表乘數(shù),余下的兩條或者三條色環(huán)代表阻值基數(shù)。具體的顏色與數(shù)字的對(duì)應(yīng)圖如下:
電阻色環(huán)含義示意圖(此圖相關(guān)權(quán)利完全屬于原作者6DJ8,并致謝)
1/4W、1%的10K電阻實(shí)物圖(應(yīng)先左右翻轉(zhuǎn)再讀)
5W、5%的100歐電阻實(shí)物圖
接下來是普通電解電容的極性識(shí)別(而薄膜電容比如前面的幾種容量不到1uF的則是無極性的)。電解電容在使用時(shí)必須將正極接高電位、負(fù)極接低電位,如果接錯(cuò)的話很可能會(huì)損壞。識(shí)別的方法是電容外殼上會(huì)有一道顏色與外殼底色不同的不太寬的豎立條紋,而緊鄰著豎條的引腳就是負(fù)極。在原理圖里,電解電容的正極是一個(gè)空心的扁矩形,旁邊可能會(huì)有標(biāo)識(shí)“+”,負(fù)極則是一條實(shí)心的細(xì)線。
還要弄清音量電位器的連接方式。將電位器平放,使得其引腳朝上、調(diào)節(jié)柄水平地朝向自己,可以看到引腳呈兩排水平排列,每一排引腳代表一個(gè)聲道。每排是四個(gè)引腳的話,那么沿著從右向左的順序分別是地線、輸出、輸入和等響度控制;是三個(gè)引腳的話,那么就沒有等響度控制。實(shí)際上我們所要用到的也只有地線、輸出、輸入。
還有耳機(jī)輸出插座的三個(gè)焊片的含義。找出一個(gè)耳機(jī)插頭,將插頭水平向左,那么從左到右依次是左聲道、右聲道和地線。插座自然與插座相同。我們需要注意的是,如果插入插頭時(shí),插座上會(huì)有兩個(gè)或三個(gè)觸片被頂起的話,那么我們?cè)诮尤氩遄鶗r(shí)要把信號(hào)線焊接到觸片頂起后仍然與插頭保持接通的那些引腳。
最后讓我們來確認(rèn)已經(jīng)學(xué)會(huì)或知道下面這些最基本的東西:焊接方法;電路原理圖識(shí)別;萬用表基本使用;信號(hào)輸入插座的里面是信號(hào)線,外面是地線;三線供電插座上面是接地,下左是零線(地線),下右是火線(相線);保險(xiǎn)絲和電源開關(guān)都應(yīng)該接在火線上;當(dāng)然還有更多的基本知識(shí)。如果有不清楚的,請(qǐng)大家參看相關(guān)介紹或者請(qǐng)教有經(jīng)驗(yàn)的朋友。
相信看到這里,朋友們已經(jīng)和筆者一樣開始手癢了。好了,就讓我們——
正式動(dòng)工
特別提示:“安全第一”。
包含本方案在內(nèi)的很多電子管電路里的供電電壓都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于安全電壓,所以特別請(qǐng)朋友們小心操作,注意安全。如果沒有經(jīng)驗(yàn),請(qǐng)?jiān)谟袑?shí)際操作經(jīng)驗(yàn)的朋友的指導(dǎo)下進(jìn)行。
一旦所有需要的工具、材料和元件都到位,我們就可以動(dòng)工了,考慮到可能有朋友從未焊接過電路,所以這里的部分步驟會(huì)詳細(xì)一些。建議大家對(duì)照著前面的電路原理圖閱讀下面的步驟,以期真正地從電路圖過渡到實(shí)際電路。
焊機(jī)的過程簡單說來就是先用粗銅絲搭起一個(gè)框架(實(shí)際上這個(gè)框架也同時(shí)作了地線),然后將各器件直接焊接或者通過焊接連接線來完成管座、變壓器、耳機(jī)輸出插座和地線(框架)之間的,而整個(gè)電路通過電子管管座與電子管管腳連接;大致順序一般是從前到后,也就是電源、前級(jí)電壓放大和后級(jí)功率放大。直到完成了所有的焊接之后,我們才會(huì)把電子管插上,然后通電開機(jī)進(jìn)行測(cè)試和調(diào)整。
筆者先給出焊接完成后的機(jī)器內(nèi)部照片(由于焊接中的臨時(shí)狀況,圖片可能跟表述稍有出入):
內(nèi)部圖片
0.22uF/630V的Solen黑SCR耦合電容
下面的步驟都以筆者本次焊機(jī)的具體情況為例來展開說明,請(qǐng)朋友們?cè)谧约簢L試DIY的時(shí)候根據(jù)具體情況見機(jī)行事。
事實(shí)上,用于搭焊的機(jī)箱大多是將各變壓器和電子管管座都安裝在了頂板上。所以我們首先需要?jiǎng)右粍?dòng)螺絲刀將各變壓器安裝到位(當(dāng)然如果是在同一廠家訂購了變壓器和機(jī)箱就不用自己動(dòng)手安裝了),然后是把機(jī)箱倒置放置,取下底板。
然后我們可能需要估計(jì)一下電子管的安裝位置。為了放大電路的對(duì)稱,兩支功率放大管可以分別放到電壓放大雙三極管的兩側(cè),但是筆者所選的機(jī)箱上一共有四個(gè)小九腳管座,于是把緊靠八腳管的這個(gè)管座空出來不作使用。之所以這么選擇是因?yàn)榭梢噪x電源變壓器(就是里面那個(gè)最大的家伙,分居兩端的是兩個(gè)輸出變壓器,剩下的就是扼流圈了)和整流管遠(yuǎn)一些,減小干擾。這里我們先做個(gè)約定:距離八腳管座最遠(yuǎn)的那個(gè)小九腳管座為一號(hào),而最近的那個(gè)為四號(hào);距電源變壓器較遠(yuǎn)的那個(gè)輸出變壓器為一號(hào),而較近的那個(gè)為二號(hào)。
好了,開始動(dòng)用電烙鐵。重要提示:在焊接的過程中,應(yīng)該通過適當(dāng)調(diào)整位置或扳動(dòng)焊片以避免本不應(yīng)該出現(xiàn)的金屬之間的接觸短路。
請(qǐng)大家注意:(除音量電位器上用的輸入信號(hào)線和搭焊地線框架之外)我們?cè)跈C(jī)箱內(nèi)部使用的連接線都是前面提到過的“特富龍銀線”,為簡便起見簡稱為“導(dǎo)線”;由于它沒有屏蔽層,所以我們?cè)谑褂玫臅r(shí)候通常保持同一組的互相螺旋纏繞以保證屏蔽;筆者個(gè)人有時(shí)習(xí)慣將黑線用作高電壓和信號(hào)、白線用作低電壓和地線,一目了然,也建議大家采用;“連”或“連接”通常指將導(dǎo)線或元件兩端焊接于特定位置;除電源變壓器輸入的走線和信號(hào)輸入插座與音量電位器的輸入信號(hào)線要沿著機(jī)箱的邊沿走之外,其他的導(dǎo)線都盡量就近走直線,長度上稍微多留一點(diǎn)余地就行;在焊接放大電路時(shí),建議先完成一個(gè)聲道的完整電路后在進(jìn)行另一個(gè)聲道電路的焊接,以免左右聲道走線混淆。后文中都如此所述,請(qǐng)容許筆者不再重復(fù)說明。
我們先完成交流電源輸入和電子管燈絲供電的焊接工作。在這一段里,除有特別說明的之外,“輸入”和“輸出”指的都是電源變壓器的輸入和輸出焊片。交流地線連接方面,我們用導(dǎo)線連接交流電源輸入插座的零線和電源變壓器的輸入地線(一般有“地”字樣的標(biāo)識(shí))即可;交流火線連接的通路上有個(gè)電源開關(guān),開關(guān)可能是上下?lián)軛U式或者旋鈕撥段式的,前者很簡單只有兩個(gè)引腳,后者有多個(gè)引腳就先把旋鈕撥到開的位置然后用萬用表測(cè)量出哪兩個(gè)引腳接通,然后用導(dǎo)線連接交流電源輸入插座的火線和開關(guān)上的前述兩個(gè)引腳之一,再用導(dǎo)線連接開關(guān)上另一個(gè)引腳和電源變壓器的220V輸入(有“220V”的標(biāo)識(shí))。燈絲供電方面,我們采用交流供電:直接用導(dǎo)線連接5V輸出和八腳管座第二腳,同樣再連接5V輸入旁邊的0和八腳管座第八腳;接著找出電源變壓器的兩組雙3.15V輸出,“3.15V 0 3.15V”的標(biāo)識(shí)代表同一組雙3.15V輸出繞組,意思是對(duì)應(yīng)的三個(gè)焊片分別是3.15V(正相),中心地線和3.15V(負(fù)相);先用導(dǎo)線把三號(hào)小九腳管座的第四和第五腳分別與同一組的雙3.15V輸出的兩個(gè)3.15V焊片相連接;然后用導(dǎo)線將一號(hào)小九腳管座的第四和第五腳分別與二號(hào)小九腳管座的第一和第九腳相連接,再用導(dǎo)線將二號(hào)小九腳管座的第一和第九腳分別與另一組雙3.15V輸出的兩個(gè)3.15V焊片相連接。在整個(gè)焊接過程中我們都可以及時(shí)地在焊接前后用熱熔膠來固定導(dǎo)線和電容等元件。
接下來我們需要想辦法用粗銅絲把搭焊用的框架給構(gòu)造出來。不過由于這次的電路比較簡單,所以基本上一個(gè)“工”字形的簡單框架就夠用了。首先我們要搭出一個(gè)“二”字形的框架,一般可以在這么幾個(gè)地點(diǎn)里面選出四個(gè)作為粗銅絲的落腳點(diǎn):①一號(hào)小九腳管座的中心銅片、②四號(hào)小九腳管座的中心銅片、③一號(hào)輸出變壓器的“0”標(biāo)識(shí)焊片、④二號(hào)號(hào)輸出變壓器的“0”標(biāo)識(shí)焊片、⑤八腳管座的一三五七共四個(gè)未用管腳中間最靠近①的那個(gè)、⑥電源變壓器的雙高壓輸出繞組中心抽頭焊片(就是兩個(gè)“280V”標(biāo)識(shí)中間的那個(gè)“0”對(duì)應(yīng)的焊片)和⑦電源插座的接地片,最后采用了前四個(gè)地點(diǎn)。具體說來,先用直尺測(cè)量①②之間的距離Acm,然后加上4cm得到Bcm,使用斜口鉗或者鋼絲鉗剪下Bcm的粗銅線,在頭尾各2cm的地方折出直角,然后分別焊接在①②兩點(diǎn);接下來如法炮制用粗銅絲連接③④兩點(diǎn),不同之處在要平行著焊片來焊接,以增強(qiáng)焊接強(qiáng)度,所以彎折銅線的時(shí)候每一端都需要在平面內(nèi)折出兩個(gè)直角,大致呈“乙”字形。焊接完成后就成了一個(gè)“二”字形,之后再在①②銅絲的中點(diǎn)附近的a點(diǎn)用第三根粗銅絲幾乎垂直地連接③④銅絲,為了增強(qiáng)焊接點(diǎn)的牢固程度,可以把第三根粗銅絲的兩端都折成小鉤,這樣可以增加焊接的面積。完成后,一個(gè)“工”字形框架就有了。我們用導(dǎo)線把⑥點(diǎn)和a點(diǎn)連接起來,然后把電源變壓器上兩組雙3.15V輸出中各自的中心0抽頭焊片用導(dǎo)線連接,再與剛搭建的地線框架用導(dǎo)線就近連接起來。由于搭焊用的框架離頂板的距離有3cm左右,而焊接時(shí)實(shí)際上很可能會(huì)有下上重疊出現(xiàn),所以接下來我們?cè)诤附拥臅r(shí)候一般按照從下到上的順序,這個(gè)需要在焊接的時(shí)候見機(jī)行事。
電源方面,我們已經(jīng)完成了交流輸入和燈絲供電,現(xiàn)在就接著完成整流和濾波電路部分。順便說一句,為了預(yù)防粗心讀錯(cuò)電阻阻值或者萬一電阻失效,筆者建議在焊接之前用萬用表確認(rèn)一下阻值。我們把最大的兩個(gè)飛利浦藍(lán)六角電解電容分別水平放置在機(jī)箱空地的兩端,引腳朝內(nèi),而且第一腳(正極)位于各個(gè)引腳的正上方以便于在此焊接更多的元件,可先使用熱熔膠來固定電容。將電源變壓器的兩個(gè)280V輸出分別與八腳管座的第四和第六腳用導(dǎo)線連接,用一個(gè)100Ω/2W的電阻連接八腳管座第八腳和飛利浦電容第一腳,再用一個(gè)100K的電阻連接電容第一腳和地線框架。隨后用導(dǎo)線連接飛利浦電容第一腳和扼流圈(與電源變壓器相鄰且位于中間的那個(gè)“變壓器”)的輸入端(靠近中心的那個(gè)引腳),再用導(dǎo)線連接輸出端和后面濾波電解電容的正極,電容的負(fù)極與地線框架直接用導(dǎo)線連接。實(shí)際上作濾波的還有無極性的薄膜電容,它們是與電解電容并聯(lián)的,所以我們按照電路原理圖把薄膜電容的兩個(gè)引腳分別與電解電容的兩個(gè)引腳用導(dǎo)線連接即可。在焊接的過程中,電容和電阻的過長引腳應(yīng)該剪斷。同時(shí)注意在焊接過程中應(yīng)盡量使電容遠(yuǎn)離電阻和電子管等發(fā)熱源。在對(duì)空間上非常接近的多個(gè)元件進(jìn)行連接時(shí),可以把要焊接的引腳先擰在一起再行焊接。(圖中有一小片電路板,這是為了方便并聯(lián)多個(gè)小容量電解電容而使用的,實(shí)際上并不是必須這么做)
到目前為止,大家應(yīng)該已經(jīng)知道了電子管、變壓器、電阻和電容的識(shí)別和連接方法,也從前面的焊接講解中了解了怎樣順著電路圖來完成電路的焊接。只要保持足夠仔細(xì),再加上參照照片,接下來我們就可以獨(dú)立地按照電路原理圖亦步亦趨地完成大部分電路的焊接。
這里特別講一下輸出變壓器(也就是分別位于兩端的那兩個(gè))的連接。每個(gè)輸出變壓器都有四個(gè)有用的焊片,兩兩位于鐵芯的兩側(cè),分別標(biāo)記為B+、P和0、xx(這里的xx指確定的數(shù)字,不一定是兩位)。B+是指整個(gè)電源電路輸出的直流高壓,這個(gè)焊片與扼流圈之后的電解電容正極相連;P當(dāng)然是電子管屏極的意思了,也就是這個(gè)焊片直接與電子管屏極相連;這兩個(gè)是輸出變壓器的輸入,這一側(cè)如果有更多的焊片就讓它們空著不用。0和xx則是變壓器的輸出,應(yīng)該接負(fù)載也就是這里的耳機(jī),所以0對(duì)應(yīng)的焊片用導(dǎo)線連接后把導(dǎo)線直接焊接到離耳機(jī)輸出插座地線焊片最近的地線框架處(這兩根線在地線框架上焊接在同一點(diǎn)),而xx對(duì)應(yīng)的焊片則與耳機(jī)輸出插座上對(duì)應(yīng)聲道的焊片相連。如果這一側(cè)只有這么兩個(gè)焊片的話,xx的數(shù)值應(yīng)該與耳機(jī)的阻抗比較接近;如果有更多個(gè)焊片的話,則應(yīng)該選擇一個(gè)跟耳機(jī)阻抗相對(duì)比較接近的來使用,其它的就空著不用了。順帶著耳機(jī)輸出插座的連接也講了,不過還有一點(diǎn),那就是耳機(jī)輸出插座的地線焊片也要用導(dǎo)線與整個(gè)地線框架相連接,同時(shí)注意這根導(dǎo)線與分別連接兩個(gè)輸出變壓器0焊片那兩根導(dǎo)線在地線框架上焊接交匯于同一點(diǎn)。另外別忘了負(fù)反饋這一部分,應(yīng)該把6.2K電阻的一個(gè)引腳與對(duì)應(yīng)聲道的耳機(jī)輸出插座
輸出變壓器
再提一下音量電位器的接法。首先是信號(hào)輸入插座和音量電位器的連接,先準(zhǔn)備好長度合適(應(yīng)該可以隨著線材彈性而沿著機(jī)箱的邊線放置)的麥克風(fēng)立體聲信號(hào)線,用美工刀分別從兩天剝掉2cm長的外皮,然后把屏蔽層(最外面的一圈銅絲網(wǎng))卷成一束,再分別把兩端里面的兩根信號(hào)線(白線和紅線)的絕緣外皮剝掉1cm不到;然后找兩段前面剪斷的電容或電阻的引腳,其中一段用來連接兩個(gè)信號(hào)輸入插座的地線焊片,另一段用來連接音量電位器的兩個(gè)聲道的地線焊片;接著把準(zhǔn)備好的麥克風(fēng)信號(hào)線一端的屏蔽層焊接到信號(hào)輸入插座的地線上,然后把白色和紅色信號(hào)線分別焊接到信號(hào)輸入插座的信號(hào)焊座上;另一端上,再把信號(hào)線的屏蔽層焊接到音量電位器的地線引腳上,最后把白色和紅色信號(hào)線分別焊接到音量電位器兩個(gè)聲道的輸入引腳上。然后是音量電位器和電壓放大管的連接,首先向前面一樣準(zhǔn)備好一條長度合適(幾個(gè)cm左右,即取直線距離再留一點(diǎn)余地)的麥克風(fēng)信號(hào)線;接著把一端的屏蔽層焊接到音量電位器的地線引腳上,然后把白色和紅色信號(hào)線分別焊接到音量電位器兩個(gè)聲道的輸出引腳上;另一端上,再把白色和紅色信號(hào)線分別焊接到二號(hào)小九腳管座的第三和第七腳(6N3家族的兩個(gè)柵極)上,最后把屏蔽層就近焊接到地線框架上。
最后,我們把機(jī)箱外殼接地。為了方便,可以用扼流圈的一顆固定螺母將一根導(dǎo)線的一端固定在機(jī)箱殼體上,再將導(dǎo)線的另一端焊接到電源變壓器的雙高壓輸出繞組中心抽頭焊片(也就是構(gòu)架搭焊框架一段中的③)上。當(dāng)然也可以像圖片中那樣專門使用一根粗銅線來連接搭焊框架和機(jī)箱外殼。
講了這么多,相信大家已經(jīng)可以完成焊接工作。仔細(xì)檢查之后,就可以將機(jī)箱翻轉(zhuǎn)過來,記得搖晃幾下把殘留在里面的金屬碎屑等抖出來。不過不要急著蓋上底板,因?yàn)槲覀冞€有最后的一點(diǎn)工作要做——
最后調(diào)試
特別提示:開機(jī)之前一定要確認(rèn)耳機(jī)已經(jīng)插上。
考慮到安全因素,在帶電調(diào)試電路過程中,請(qǐng)注意避免雙手同時(shí)接近機(jī)內(nèi)連接線,在測(cè)量兩點(diǎn)之間的直流電壓時(shí),可以分別測(cè)量兩點(diǎn)與機(jī)箱外殼之間的直流電壓,然后求得所需值。如果要更換元件,請(qǐng)確認(rèn)整機(jī)電源已經(jīng)切斷;在檢查問題時(shí),如不必要接通電源的話就切斷電源;調(diào)試時(shí)每次開機(jī)之前,都請(qǐng)檢查一下是否可能因?yàn)橛|碰等等原因而出現(xiàn)短路。
應(yīng)該說,一個(gè)焊接裝配完成的電路必須經(jīng)過調(diào)試才能夠真正投入實(shí)際使用。方便起見,正常情況下在這里我們只要測(cè)定一下電源輸出電壓和各個(gè)電子管的工作點(diǎn)即可。下面筆者都是以自己 的機(jī)器為例來說明。
首先插上電子管,在測(cè)試時(shí),最好能保持整機(jī)底部朝上,不過要小心電子管的頂部是否可能被壓到,可以用書從合適的位置把整個(gè)機(jī)箱墊高。然后連上電源,把耳機(jī)插進(jìn)耳機(jī)輸出插座里,再戴上耳機(jī),最后把音量電位器關(guān)到最小,就可以開機(jī)了。
開機(jī)的時(shí)候變壓器罩如果發(fā)出輕微的震動(dòng)聲是正常的,之后電子管的燈絲會(huì)很快亮起來。通常這個(gè)時(shí)候我們還會(huì)從耳機(jī)里面聽到“嗡嗡”交流聲,然后在隨后的幾秒鐘里逐漸變小,這是因?yàn)殡娮庸芎洼敵鲎儔浩髦械碾娏饔幸粋€(gè)逐漸穩(wěn)定的過程。通常只要焊接的過程完全正確,一般就不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重問題,不過在剛剛開機(jī)的時(shí)候我們還是應(yīng)該注意觀察一下有沒有明顯的異常情況發(fā)生,比如有電子管燈絲沒有亮起,電子管屏極(最外面的黑色金屬板)發(fā)紅或者是有元件燒壞的不正常氣味等。當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題的時(shí)候,我們首先要用萬用表電阻檔檢查有沒有不應(yīng)該存在的開路(即斷開)和短路,如果有元件燒壞的話要立即替換后重新檢查。
如果燈絲沒有很快亮起來,那么就應(yīng)該關(guān)閉電源,然后對(duì)照前面焊接部分的說明來檢查燈絲供電和供電繞組中心抽頭接地是否有錯(cuò);如果正確的話就用萬用表測(cè)量一下電子管燈絲的電阻,如果電阻在幾百歐以上則說明燈絲有問題(當(dāng)然這種狀況發(fā)生的可能性相當(dāng)?。贿€是沒有問題的話就開機(jī)用萬用表交流電壓檔測(cè)量電源變壓器的燈絲繞組是否有故障,測(cè)量方法是用黑色表筆接機(jī)箱金屬處或者搭焊框架,紅色表筆接所測(cè)位置,下同。
燈絲都正常亮起的話,我們?cè)儆萌f用表直流電壓檔測(cè)量電源輸出高壓B+,這時(shí)應(yīng)該測(cè)試與輸出變壓器B+焊片相連的飛利浦電容的正極與機(jī)箱外殼之間的電壓。測(cè)出來的值應(yīng)該在300V或者多一點(diǎn)點(diǎn),如果偏高的話,可以選用稍大的阻值的2W電阻來替換原先的100歐電阻,直到B+的值比較正常。
如果功率放大管屏極發(fā)紅的話,在確認(rèn)B+正常的前提下,分別檢查與功率放大管陰極和電壓放大管陰極相連的電阻是否正常,同時(shí)注意排除短路可能。如果都沒有問題的話就用萬用表直流電阻檔測(cè)量輸出變壓器B+與P焊片之間是否短路或斷開、連接耳機(jī)的兩個(gè)焊片之間是否短路或斷開,只要有一個(gè)短路或者開路就是輸出變壓器不正常。還是沒有發(fā)現(xiàn)問題的話就用同樣參數(shù)的電容替換與陰極相連接的電解電容。
如果在耳機(jī)里聽到莫名其妙噪音(不是“嗡嗡”的交流聲)的話,要首先檢查與電壓放大管陰極相連的幾個(gè)電阻是否正常,沒有問題的話則要檢查其他電阻、變壓器和B+電壓值是否正常。
前面已經(jīng)說過,通常只要焊接的過程完全正確,一般就都不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重問題。比較容易出現(xiàn)的一個(gè)小問題是交流聲,耳機(jī)里面始終有“嗡嗡”的聲音。這時(shí)我們要立即檢查各處接地(也就是與搭焊框架相連接的焊點(diǎn),主要是電源變壓器各個(gè)“0”標(biāo)識(shí)焊片、電位器地線和機(jī)箱)是否穩(wěn)妥。如果沒有焊接問題的話可以嘗試更換部分接地點(diǎn)的位置、改變機(jī)內(nèi)導(dǎo)線的捆扎,通過這樣的嘗試,問題應(yīng)該可以得到緩解或者解決。當(dāng)然還有可能是電源變壓器的漏磁干擾了輸出變壓器,如果能把變壓器移到離電壓變壓器遠(yuǎn)一些的地方往往可以解決;還可能是家中三線供電插座的接地并不好,這個(gè)就不是我們能輕易解決的了。
如果上面的問題特別是交流聲都沒有出現(xiàn),那筆者可要恭喜了。不過不要忘了檢查高壓B+的電壓值。
接下來我們用萬用表測(cè)量一下電壓放大管的屏極和陰極之間的直流電壓,也就是第四與第二腳之間的電壓和第六與第八腳之間的直流電壓,如果兩者相當(dāng)接近、都是比較接近而不超過150V就正常了;再檢查一下電壓放大管的屏極電流,也就是分別測(cè)量與第四腳和第六腳相連的100K電阻兩端的直流電壓,再除以100K的電阻,得到的電流值在5-7mA就可以了,電流如果偏大的話則可以用稍大阻值的電阻替換10K電阻,偏小的話就用導(dǎo)線把10K的電阻短路掉,之后再測(cè)量看看。在測(cè)量的時(shí)候,請(qǐng)注意所測(cè)量的必須是雙三極管的同一聲道的各個(gè)極。
用萬用表測(cè)量一下功率放大管的屏極和陰極之間的直流電壓,也就是第七與第三腳之間的直流電壓,如果在比較接近而不超過250V的話就很好了;再檢查一下功率放大管的屏極電流,也就是測(cè)量與第三腳相連的220歐電阻兩端的直流電壓,然后除以220歐,得到的電流值以在35-40mA范圍內(nèi)為好,電流如果偏大或者偏小就用阻值稍大于或者小于220歐的功率2W的電阻來替代原先的220歐電阻,替換后還要在重新測(cè)量看看。
這些步驟都完成了之后,接上音源,再放上一首熟悉的曲子,這時(shí)的你相信會(huì)遇到驚喜的。
這個(gè)電路還有可以完善的地方,不過需要我們?cè)鷮?shí)實(shí)地學(xué)習(xí)過電子管放大器設(shè)計(jì)和模擬電路基本知識(shí)之后才能完成,這應(yīng)該是我們的進(jìn)階目標(biāo)之一。
好了,歡迎進(jìn)入奇妙無窮、博大精深的音響DIY世界。