Hi-Fi音频电子管放大器制作实例2

1 300B单端功率放大器 复刻一代名机西电91B 征矢进 Western Electric（西电）公司为电影院、剧场开发的91型功率放大器是名垂青史的产品，至今仍被看作“300B单端功率放大器的标准”。本机以91B为蓝本，通过直流点灯、FINEMET变压器提高音质。信号放大管使用6SJ7GT，容易买到，便于制作。电路无须调整，工作稳定，任何人都能再现“西电之音”。输出功率为8W×2。 实物配线图 不含底板的机箱内部 引言 约50年前，300B就深受欢迎，但价格昂贵。当时笔者作为学生根本就买不起，只能从杂志上看到它，可以说是高不可攀。为此，笔者曾驻足于秋叶原电子管商店前，隔窗凝望，梦想有一天能用300B制作放大器。 之后，随着晶体管的发明与广泛应用，电子管几乎销声匿迹。如今，电子管音频放大器也许是因为音色优美而得到众多发烧友的支持，加之知名电子管厂陆续复产，电子管似乎再次焕发生机。 以前，首次制作放大器时，一般从6BM8或6BQ5等小型管开始，在艰苦、反复的制作过程中磨练技术，之后再进一步提高。 时光荏苒，现在首次制作放大器就能选用300B。 《Hi-Fi音频电子管放大器制作实例1》中也介绍了面向新手的300B单端功率放大器制作，敬请参考。 300B概要 本机所用电子管的参数见表1。 表1 电子管的参数 300B的输出特性曲线如图1所示，屏极电压Ep比典型值350V高20V，为370V。负载阻抗3.5kΩ，可获得约7W的*大输出功率。 300B的失真率与*大输出功率是随负载阻抗变化而变化的，如图2所示。由图可知，三极管的负载阻抗越大，输出功率与失真率越低，即输出功率与失真率不可兼得，设计者必须对这两个指标进行平衡和取舍。本机选定负载阻抗为3.5kΩ，这是一般情况下公认的“平衡”值。 图1 300B的输出特性曲线 图2 300B的*大输出功率-失真率特性 另外，还要考虑偏压较深的问题。因电压的平方与功率成正比，故工作状态为甲1类时，推动电压峰值必须达到73V，否则输出功率会减小很多。 西电91型功率放大器为匹配源自光电元件的微弱信号，整机由三级放大电路构成，即两级信号放大+功率放大。两级信号放大电路使用五极管作电压放大，增益很高。今时不同往日，现代播放设备的输出电压较高，原电路若不加以调整，直接作为现代音频功率放大器使用，必然存在灵敏度过高的问题，反而不好用。实践中，使用三极管作两级信号放大，或使用五极管作一级信号放大，即可满足所需增益。 考虑到使用三极管作信号放大，必须使用高放大系数管，即使设计巧妙，也难以避免失真率恶化。另外，300B的栅漏电阻*大为500kΩ，但由于它是直热管，笔者希望设定为较低的阻值。那么推动级的负载电阻也不得不减小，增加了设计难度。 综上，信号放大管选用了常见的五极管6SJ7GT，如图3所示。实践中，将屏极负载电阻设定为100kΩ时，不必牺牲过多失真率就可以得到100V（峰值）左右的输出电压。对信号放大管帘栅极施加反馈是原电路的特色，本机继承了这一点，这样做也是为了对比验证负反馈对音质和电路特性的影响。笔者也考虑过使用310A，这是在91B原设计中使用的型号，因其存量少、价格高，放弃了。 电路说明 整机电路原理图如图4所示。 信号放大级采用6SJ7GT。考虑其高频特性，设定负载电阻为100kΩ，以接近3mA的屏极电流，强力推动300B。 前文提到，91型电路是三级放大结构，其“特色”负反馈电路，是从300B屏极反馈至**信号放大管310A的帘栅极实现的。本机是两级放大结构，直接沿用原设计就会变成正反馈。本机改为从变压器次级引出反馈信号。这里一定要注意输出变压器的接法，初级与次级是反相的。次级引出反馈信号的“缺陷”是信号电压不高，即无法实现深度负反馈，这一点恰好与*近流行的无反馈与低反馈设计贴合。 图3 6SJ7GT的输出特性曲线 图4 电路原理图 信号放大管帘栅极1.8kΩ偏置电阻与3.3kΩ反馈电阻构成电压串联负反馈电路。栅极偏置电阻上并联的1000pF电容用于提升高频响应，不接入电容时截止频率为20kHz，接入电容后截止频率改善至30kHz。 功率放大管300B，Ep=370V，Ip=73mA，RL=3.5kΩ，屏极耗散功率Pp=27W，裕量较大。这款电子管十分珍贵，一定要降额使用。承袭原设计，栅漏电阻为390kΩ，10kΩ电阻与1μF电容构成响度补偿电路。 300B直流点灯，灯丝平衡电位器用电阻代替，优点是可靠性高；缺点是灯丝平衡无法调整，残留噪声多少会增大。笔者认为利大于弊。 300B屏极高压电源，由AC 400V经5U4GB全波整流后CLC滤波获得，灯丝电源由AC 6.3V经桥式整流后RC滤波获得。 因反馈信号加至6SJ7GT帘栅极，故其帘栅极电源需要用稳压二极管稳压。 所用元器件 元器件清单见表2。 笔者使用的300B是西电原产的，也就是所谓的“老型号”，现在很难买到，而且价格昂贵。如果不考虑品牌，笔者推荐更便宜的俄制或中国制产品，从之前使用过几次的经验来看，音质完全可以接受。 购买时要注意，同样是300B，灯丝电流或屏极耗散功率却不尽相同。 信号放大级的6SJ7GT虽然使用了东芝产品，但也不必拘泥于品牌。可能是用的人不多，金属管的售价很低，用它也不错。虽然看不到管内情况，但是1脚接地即可实现完美屏蔽。 整流管使用了RCA的5U4GB。使用5AR4时输出电压会高一些，可改接AC 350V抽头。使用5U4G/5Z3时输出电压略低，可直接使用。 输出变压器使用了GENERAL TRANS售FM-24WS-3.5K，特性如图5所示。这是一款使用FINEMET铁心的输出变压器，其音质通透，铿锵有力，缺点是售价较高。 若想降低成本，可使用PMF-15WS型输出变压器，这也是为300B单端功率放大器配套的，音质和特性都很优秀，具体见《Hi-Fi音频电子管放大器制作实例1》中的介绍。实际上，本机是无反馈放大器，只要输出变压器的初级等效阻抗为3.5kΩ、容量够，都可以试用。 为了配合输出变压器，扼流圈选用了同样是FINEMET铁心的产品。实际上电感5～10H、电流200mA左右的产品都可使用，也可以使用手头的现货。电源变压器使用的是GENERAL TRANS售标准品。 电阻不限品牌，参数满足使用要求即可。 电容也一样。作为特例，东一电机制油浸电容可以从Classic Components购买。 0.1μF/1kV耦合电容使用了SPRAGUE牌Black Cat系列。该电容与音质有很大关系，选自己喜欢的即可。 机箱使用了TAKACHI电机工业制SRDSL-15HS，顶板厚2mm。虽不便于加工，但其表面经过了拉丝处理，可以打造出美观的外形，值得推荐。 其他元器件都能买到现成的，酌情处理。 制作 如照片1所示，安装在机箱上表面的元器件有电子管、变压器类和油浸电容。开孔加工前一定要贴保护胶带，并用元器件实物比对位置，用油性笔做记号。以免划伤机箱和操作失误。 表2 主要元器件清单