EL34膽機(jī)原理及其制作方法
一、電路設(shè)計(jì)
EL34膽機(jī)電路如圖1所示。第一級(jí)電壓放大采用SRPP單端推挽電路，第二級(jí)采用長(zhǎng)尾式倒相兼推動(dòng)電路，末級(jí)則采用超線性接法推挽輸出電路。三級(jí)放大電路均為陰極自給柵偏壓。
EL34膽機(jī)選作甲類(lèi)工作狀態(tài)和放大特性，電路的特性是由管內(nèi)、外兩個(gè)條件共同確定的。因此，要求各級(jí)電子管上的屏壓與屏流，既要符合電子管的特性曲線，又要配合外圍電路。
(一)SRPP 電壓放大電路
圖1第一級(jí)使用的是6N11組成的SRPP電路。V1a和V1b上、下管的直流通路串聯(lián)。V1a構(gòu)成三級(jí)管共陰電壓放大電路，柵偏壓是自給形式，由R2 、R3陰級(jí)電阻通過(guò)陰級(jí)電流產(chǎn)生。不設(shè)陰級(jí)電容，柵偏壓會(huì)隨放大工作變動(dòng)，故本級(jí)有電流負(fù)反饋。V1b構(gòu)成陰極輸出電路，且作為V1a的恒流負(fù)載。恒流值由R4的陰級(jí)電阻所偏置。輸入信號(hào)由V1a的屏極提供，然后由V1b的陰極輸出。由于陰極跟隨器的電壓放大倍數(shù)接近1。所以SLPP電壓放大取決于V1a。要求R2+R3和R4選用相同阻值。
第一級(jí)燈絲繞組中心必須接地，目的是防止燈絲電壓引起交流聲。
SRPP電路上下兩管，是串聯(lián)供電。上管陰極帶有一半電源電壓。陰極與燈絲之間存在著約100V的電位差，該電壓過(guò)高，將造成陰極與燈絲之間擊穿短路。因此，選用SRPP做第一級(jí)放大電路時(shí)，必須注意電子管陰極與燈絲之間的耐壓。
SRPP電路相當(dāng)優(yōu)秀，它頻帶寬、失真低，尤其是高頻特性更為突出，作為前級(jí)電壓放大，其聲音特點(diǎn)是解析力高，聲底清爽順滑
(二)倒相、推動(dòng)級(jí)
第二級(jí)使用的6N8P組成的長(zhǎng)尾倒相、推動(dòng)電路。上下兩只管子是陰極耦合。上管為共陰電路．信號(hào)從柵極輸入；下管柵極通過(guò)0.22uF電容接地，為共柵電路，信號(hào)從陰極輸入。上管共陰電路，柵、屏極信號(hào)反相180度，而柵、陰極信號(hào)同相。下管共柵電路，陰、屏極信號(hào)同相。因此，上管屏極與下管屏極信號(hào)反相180度,當(dāng)上下兩管屏極電壓調(diào)整相等時(shí)，上下兩管上屏極輸出的信號(hào)電壓，是相位相反，輸出幅度相等的放大信號(hào)。該級(jí)倒相、推動(dòng)電路的輸出電壓幅度Upp從60V到130V，能滿足末級(jí)功放管驅(qū)動(dòng)電壓要求。
本級(jí)上管為共陰電路，下管為共柵電路。共柵電路比共陰電路增益低。為了增大共柵電路的放大量，需要適當(dāng)增大共柵電路的屏極負(fù)載電阻值。
該機(jī)一、二級(jí)采用直接耦合，二、三級(jí)采用阻容耦合方式。第二級(jí)陰極電阻R8，輸出耦合電容0.22uF是長(zhǎng)尾倒相電路的耦合元件。由于上管輸出驅(qū)動(dòng)下管輸出時(shí)，有一定的時(shí)間常數(shù)和延時(shí)，聽(tīng)起來(lái)更好聽(tīng)。1MΩ電阻是下管的柵漏電阻，1MΩ電阻兩端電壓作為下管柵偏壓．而上管的柵偏壓．由陰極電阻27kΩ，通過(guò)陰極電流產(chǎn)生。
(三)超線性推挽功率放大級(jí)
末級(jí)用兩只五極管EL34接成超線性推挽功率放大電路，在輸出變壓器的初級(jí)，找到一對(duì)最佳抽頭SG1、SG2之后，將其與功率管EL34的簾柵極相連，通過(guò)SG1、SG2抽頭，把EL34屏極輸出電壓的一部分，反饋至簾柵極，它既有五極管的輸出功率，又有三極管的低失真，實(shí)現(xiàn)所謂的超線性。
本機(jī)自己設(shè)計(jì)的輸出變壓器初級(jí)電感量Lp>50H，直流電流為120mA。實(shí)測(cè)結(jié)果，在80Hz～15kHz頻段頻率響應(yīng)非常平直，不均勻度≤2dB。20Hz～20kHz不均勻度≤3dB。上下兩管柵極上R10、R11 1KΩ是防止高頻寄生振蕩的電阻；R12、R13 390kΩ是柵漏電阻，R14、R15 510Ω2W是EL34兩管的陰極電阻，通過(guò)陰極電流在R14、R15兩端產(chǎn)生的電壓降，作為兩管的柵偏壓。
該機(jī)按甲類(lèi)功放設(shè)計(jì)，EL34功放管的工作點(diǎn)選在動(dòng)態(tài)特性曲線的中點(diǎn)，當(dāng)正弦波信號(hào)輸入時(shí)，信號(hào)電壓在柵極變化的整個(gè)周期內(nèi)，都有屏流，屏流導(dǎo)通角等于360度。因此，失真度最小，對(duì)信號(hào)的細(xì)節(jié)有極佳表現(xiàn)。
(四)電源供給
電源由電源變壓器屏極高壓、柵負(fù)偏壓、燈絲電壓組成。該機(jī)電源變壓器采用250W、C型鐵芯。初級(jí)0-240V-220V兩組；次級(jí)260V+30V兩組，經(jīng)1N4007電源整流二極管全波整流后，可提供B+直流高壓380V，EL34燈絲電壓6.3V、5A兩組，6N11、6N8燈絲電壓6.3V 3A一組。
對(duì)于晶體管整流、電子管功放電路混用來(lái)說(shuō)，本機(jī)的高、低壓電源開(kāi)關(guān)是分別設(shè)置的。開(kāi)機(jī)時(shí)，先開(kāi)低壓燈絲電源開(kāi)關(guān)，對(duì)電子管燈絲先預(yù)熱3～5分鐘后．再開(kāi)啟高壓電源開(kāi)關(guān)。關(guān)機(jī)時(shí)．則先關(guān)高壓開(kāi)關(guān)，待音樂(lè)聽(tīng)不到才關(guān)低壓開(kāi)關(guān)．這有助于電解電容放電、延時(shí)電子管的使用壽命。有人認(rèn)為高、低壓采用一個(gè)開(kāi)關(guān)，同時(shí)開(kāi)、關(guān)機(jī)．本人不敢茍同。電源供給電路如圖1所示。
電子管機(jī)制作，需要考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、元器件裝配、整體布局、安裝步驟四個(gè)環(huán)節(jié)。簡(jiǎn)述如下：
(一)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
金屬底盤(pán)是全機(jī)所有部件安裝的支架，阻容元件盡可能直接焊接到管腳上。有困難的可采用8mm寬的膠木條固定。整機(jī)采用了全對(duì)稱性布局和最短路徑設(shè)計(jì)：220V交流輸入、保險(xiǎn)絲、信號(hào)輸入、音箱接線安裝背面；高低壓開(kāi)關(guān)、音量電位器安裝正面。為了減少電磁干擾，電源變壓器、輸出變壓器設(shè)計(jì)有屏蔽罩。
(二)元器件裝配
電源變壓器采用250VA 、雙260V+雙30V容量大、電源內(nèi)阻小的電源變壓器；輸出變壓器要求有大的初級(jí)電感量、小的漏感、分布電容小，低的相移，40W 推挽式輸出變壓器；電位器選用動(dòng)態(tài)噪聲小、對(duì)數(shù)式100K雙聯(lián)微調(diào)電位器，并聯(lián)使用可提高可靠性；高壓整流濾波、電源電壓去耦用的大容量電解電容器，要求選用耐壓高、漏電小的電解電容器；電路級(jí)間耦合用的小容量電容器，可選用介質(zhì)損耗小、絕緣好的聚丙烯CBB型電容器；電阻器采用精度高、熱噪聲小的金屬膜電阻器RJ型的，屏極負(fù)載電阻，陰極耦合電阻選用2W以上電阻；柵漏、防振、負(fù)偏壓、負(fù)反饋電阻選用體積小，0.25W RJ電阻器。
(三)整機(jī)布局
1. 各級(jí)放大器的位置，最好按照電路原理圖上的連接順序，排成直線形式，這樣可使各級(jí)之間引線最短，并且各級(jí)“地”電流，都在本級(jí)范圍內(nèi)流動(dòng)，不會(huì)流到其他級(jí)電路中，產(chǎn)生自激振蕩等。
2. 電源線路與音頻信號(hào)傳輸線路盡可能分開(kāi)；低電平的輸入放大電路，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高電平的輸出電路；容易發(fā)生故障的元件，應(yīng)裝在容易更換的位置。
3. 大環(huán)路負(fù)反饋電阻、電容器應(yīng)安裝在輸出變壓器的輸出一端。
4. 燈絲的布線采用雙股絞線，兩根電線相互扭絞在一塊，當(dāng)通過(guò)方向相反的電流時(shí)，輻射出交變電場(chǎng)會(huì)相互抵消。
5. 音量電位器至信號(hào)輸入插口、音量電位器中心滑動(dòng)點(diǎn)至第一級(jí)電路柵極之間引線，要采用屏蔽線，引線要盡量縮短。
6. 怎樣合理地布置地線，處理好地線分支問(wèn)題，也是消除電路交流聲、自激干擾的主要方法。本機(jī)采用三級(jí)匯接“一點(diǎn)接地”方式布置的地線母線。見(jiàn)圖2所示：
(2)按信號(hào)傳輸方向，把輸入級(jí)，倒相推動(dòng)級(jí)、末級(jí)功放的接地點(diǎn)，串聯(lián)接地，這三級(jí)的信號(hào)地都與底盤(pán)相絕緣。
(3)“一點(diǎn)接地”設(shè)置在末級(jí)功放接地點(diǎn)上，它包括信號(hào)地、屏蔽地、電源整流、濾波地、底盤(pán)地四種地，匯接到“一點(diǎn)接地”上 燈絲地需經(jīng)試驗(yàn)設(shè)置在前置級(jí)接地點(diǎn)上。
(四)安裝步驟
將電源變壓器、電源整流、濾波阻容元件固定在底盤(pán)上，按電源電壓供給圖將它們連接好，通電檢查電源部分是否正常，各組高低壓是否正確。
布置接地母線、燈絲線、電源電壓高低壓開(kāi)關(guān)走線，并依次安裝輸出變壓器、五極功率管EL34、倒相推動(dòng)雙三極管6N8P．電壓放大雙三極管6N11，各級(jí)阻容元件。要求從后級(jí)向前置級(jí)一級(jí)一級(jí)安裝、一級(jí)一級(jí)打通。
檢查無(wú)誤后．最后將輸入級(jí)短路，輸出端接8Ω15W或16Ω 16W假負(fù)載。通電測(cè)量各級(jí)直流電壓，用示波器觀察整機(jī)是否自激。如有自激，說(shuō)明輸出變壓器初級(jí)P1、P2端引線接錯(cuò)，相位接反?？蓪1、P2兩端對(duì)調(diào)一下，改變環(huán)路相位，即可消除自激。
三、電路調(diào)試
所焊接的膽機(jī)通電后．首先應(yīng)該測(cè)量一下各電子管的工作點(diǎn)，是否工作在最佳狀態(tài)。否則，就要調(diào)整電子管工作點(diǎn)。
調(diào)整工作點(diǎn)，要根據(jù)《電子管》手冊(cè)上提供的數(shù)據(jù)，作為電子管機(jī)電路調(diào)試的依據(jù)。本機(jī)所選用的EL34、6N8P、6N11電子管特性如表1所示。
(一)第一級(jí)SRPP電路的調(diào)試
6N11雙三極管做電壓放大電路甲類(lèi)工作時(shí)，工作電流應(yīng)在6N11管子最大屏流的30％－60％之間為宜，也即0.48mA-1.2mA為宜。上管屏壓應(yīng)在電源電壓Ecc=B+的一半。對(duì)于SRPP電路而言，每個(gè)管子分一半電壓，下管屏壓應(yīng)在電源電壓的25％。工作點(diǎn)的調(diào)試方法是：
1.通過(guò)測(cè)量下管V1a的屏極電壓．看是否是上管V1b的屏極電壓的二分之一。測(cè)量上管V1b的屏極電壓，看是否是電源電壓B+的二分之一．只要調(diào)整上管V1b的屏極負(fù)載電阻R5阻值即可。當(dāng)屏極電阻R5的阻值用的比較高時(shí)，失真小。但這時(shí)，整流輸出必須有較高的電壓才行。
2.通過(guò)測(cè)量下管V1a陰極電阻(R2+R3)上的電壓，可換算成屏極電流Ia。只要同時(shí)調(diào)整上下兩管陰極電阻(R2+R3)和R4的阻值，即可調(diào)整6N11下管V1a的屏極電流。
為了獲取最低的失真和較大的動(dòng)態(tài)范圍．要求6N11的兩只三極管性能對(duì)稱，6N11兩只三極管陰極電阻相等，也即R2+R3=R4。
第一級(jí)采用SRPP電路放音效果確實(shí)好聽(tīng)，但它存在兩個(gè)缺點(diǎn)：一是第一、二級(jí)采用直耦，一、二級(jí)工作點(diǎn)要一塊兒調(diào)整；二是當(dāng)輸入信號(hào)電壓過(guò)高時(shí)，第二級(jí)倒相推動(dòng)電路會(huì)有柵流，所以要求輸入信號(hào)電壓不能大。
(二)第二級(jí)倒相推動(dòng)電路的調(diào)試
倒相推動(dòng)級(jí)的調(diào)整至關(guān)重要，上下兩只管子輸出信號(hào)是否對(duì)稱相等，關(guān)系到整機(jī)的最大輸出功率與失真。因?yàn)殡娐窢顟B(tài)的不同，一般情況下管屏極負(fù)載電阻R7，應(yīng)比上管屏極負(fù)載電阻R9的阻值大10％。兩管陰極耦合電阻R8在10－20kΩ，兩管屏極負(fù)載電阻R7、R9在20-50kΩ，調(diào)整方法很簡(jiǎn)單：
1.通過(guò)調(diào)整上下兩管屏極負(fù)載電阻阻值，使上下兩管屏極電壓相等。本機(jī)上下兩管屏極負(fù)載電阻分別取43kΩ，47kΩ時(shí)．兩管屏壓均為190V，倒相推動(dòng)級(jí)輸出端的上下二個(gè)輸出信號(hào)對(duì)稱相等。
2.通過(guò)調(diào)整兩管陰極耦合電阻阻值，使每管屏極電流為4.3mA左右，可使兩管輸出電壓達(dá)到平衡?；虻谝患?jí)輸入端送1kHz 200mV正弦信號(hào)，音量電位器放最大音量時(shí)，調(diào)倒相級(jí)陰極耦合電阻阻值，用示波器觀察6N8P上下兩管屏壓波形情況．看波幅是否對(duì)稱．有無(wú)失真。本機(jī)陰極耦合電阻取R8=27kΩ時(shí)，每只管子的屏流為3mA。
(三)末級(jí)超線性推挽電路的調(diào)試
推挽放大電路調(diào)整目的，是使EL34兩只推挽功放管要平衡，兩只功放管的柵偏壓和屏流要相等。
如果兩管柵偏壓不相等，可以調(diào)整柵極電阻R12、R13的大?。蝗绻亮鞑灰粯?，可以調(diào)整兩管陰極電阻R14、R15阻值的大小。屏流的大小要適當(dāng)．屏流小對(duì)電子管的壽命有利。
調(diào)整時(shí)要注意，不要超過(guò)EL34功放管的最大屏耗Pamax=13.5W。甲類(lèi)工作狀態(tài)時(shí)．功放管的屏壓Ua屏流Ia等于它的靜態(tài)屏耗．超過(guò)后屏極會(huì)發(fā)紅，時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)燒壞功放管。
調(diào)整屏流時(shí)還應(yīng)注意B+電壓的變化，如果屏流較大時(shí)，B+電壓降低很多，則說(shuō)明電源部分的裕量不夠或電源內(nèi)阻較大。如果兩管屏流相差較大，說(shuō)明功放管不配對(duì)，應(yīng)換一只功放管。推挽放大電路工作點(diǎn)調(diào)整方法是：調(diào)整兩管陰極電阻R14、R15阻值。R14、R15的阻值是根據(jù)EL34功放管的柵偏壓、屏流和簾柵極電流的總和而確定下來(lái)的。
改變超線性接法位置，可以獲取不同的簾柵負(fù)反饋量的大小。通過(guò)試聽(tīng)，確定出超線性最佳抽頭SG1、SG2位置。本機(jī)EL34屏流調(diào)到33mA，其屏壓均為240V，輸出變壓器初級(jí)SG1、SG2抽頭在6-7端子上，試聽(tīng)起來(lái)膽昧很好。
(四)大環(huán)路負(fù)反饋的調(diào)整
第一級(jí)SRPP電路的陰極分壓電阻與末級(jí)輸出變壓器的輸出一端之間，增加R17=5.1K 0.25W，則是大環(huán)負(fù)反饋電阻。因?yàn)殡娮庸芊糯箅娐贩答伒氖请妷?，?fù)反饋量不宜過(guò)大，一般為6dB左右，本機(jī)負(fù)反饋量調(diào)到4.7dB。整機(jī)有了大環(huán)負(fù)反饋后，會(huì)減少諧波失真，使頻響展寬，聽(tīng)感較好。調(diào)整方法，主要是改變負(fù)反饋電阻R17阻值大小。反饋量的大小，根據(jù)放音效果如音場(chǎng)、定位、人聲的甜美、音樂(lè)感來(lái)確定，以耳聽(tīng)滿意為準(zhǔn)。
如果負(fù)反饋電路剛一接通就發(fā)出叫聲，這是負(fù)反饋的極性接反了，只要將負(fù)反饋的連接線改接在輸出變壓器的另一端上，此端改為接地即可。有的負(fù)反饋回路并聯(lián)一只小電容，這只電容如果數(shù)值選擇不當(dāng)，可能會(huì)引起失真或自激，因此，發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象時(shí)，干脆去掉小電容。
(五)整機(jī)測(cè)試
各級(jí)放大電路調(diào)試完后，輸出端接8Ω假負(fù)載，輸入端輸入1kHz、200mV正弦波信號(hào)，調(diào)整音量電位器音量，在各級(jí)屏極用SR8示波器，觀察輸出信號(hào)為最大不失真輸出電壓波形條件下，測(cè)量各級(jí)電壓放大倍數(shù)。各級(jí)電子管電壓、電流、電壓放大倍數(shù)測(cè)試結(jié)果。
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