想学放大器DIY?跟我一起来做免调试的EL84小推挽吧!·上篇

来源:bbs.hifidiy.net 发布者:twojadupa 版权:原创

几个月前搞了个简单到无以复加的DYNACO线路6SL7自动平衡倒相推6V6的小推挽,不少菜鸟制作成功出声。现在“要是能弄个只需要万用表,焊好了不用调试就能做到额定功率失真小于0.1%的推挽电路就好了!”

第一回  路版一笑嫣然  菜鸟一怒冲冠

话说本坛有一“菜鸟版主”,不用问是谁自然是区区在下。

中文是博大精深的,经常出现奇妙的双关涵义, “菜鸟版主”既可以理解成专门为“菜鸟”们的服务的“版主”,又可以理解为“版主”本人就是个“菜鸟”。对于这双关的涵义,我自己认为是极其精辟的。身为菜鸟的我专爱为菜鸟服务。

几个月前搞了个简单到无以复加的DYNACO线路6SL7自动平衡倒相推6V6的小推挽,和广大菜鸟兄弟们玩了个不亦乐乎,不少菜鸟制作成功出声,欣喜若狂,差点犯了心脏病,我也老怀大慰。

前些天想弄个更简单的,用廉价五级管6J4一级差分推EL84推挽,继续奉献给菜鸟,结果碰了壁。那个电路别看结构简单,可调试起来却十分费劲,虽然最终结果还相当不错,而调试过程却得借助万用表、示波器、信号发生器和失真仪这四大件,这明显脱离群众了,要知道菜鸟一般只有两大“神器”,哪两大神器?不知道吗?那我给大家科普一下:万用表和耳朵。

EL84推挽放大器

在调试这个电路的时候,我跟路版发牢骚说:“要是能弄个只需要万用表,焊好了不用调试就能做到额定功率失真小于0.1%的推挽电路就好了。”对此,路版对我笑了。顿时让我的老脸红得像某种会爬树的动物的身体上的某个部分,本菜版怒从心头起恶向胆边生,是可忍孰不可忍,叔叔可忍婶婶不可忍!菜鸟兄弟们!我们能听之任之吗?不!决不能就这么认了!菜鸟们,愤怒起来吧,我们跟路版拼了!我们以实际行动给他以有力的回击!请在后面跟贴发出你愤怒的吼声!请准备好弹弓,请跟着排好队站在我的身后,我们撞翻他的城堡!

EL84推挽放大器制作

光是愤怒是不解决问题的,我们得商量商量,怎么才能完成这个光荣而艰巨的看似不可能完成的任务,请听下回分解。(此帖是写给菜鸟们的,尽量少用公式少用计算,便于看懂。鉴于本人水平实在有限,欢迎各路老鸟拍砖指正)

第二回  定条件前思后想  编大纲左顾右盼 

静下心来一想,这次带领大家做的机器至少需要满足如下条件。

1、简单、简单还是得简单,虽不能做的上一台6V6那么简单了,对于菜鸟制作,决不能弄很复杂的电路。

2、机器功率最好超过10w。

3、造价最好别超过1500元。

4、额定功率失真低于0.1%

5、用管要少,别超过2+4。

6、牛要比较通用的,好买的。

7、两大神器搞定调试,这个最要命。

看看条件还真挺棘手,不得不开动榆木脑袋进行分析,列个大纲——

类型:做成A类推挽效率太低了,PASS,得做成AB1类推挽。

输出级接法:输出级接法采用三极管功率太低,pass,采用标准接法失真太大,pass,因此得采用功率不小而失真很低的超线性接法。

输出级选管:满足AB1类推挽超线性输出10w以上的有大把,常见的EL84,6L6,EL34,KT66,KT88都行,但是考虑到成本控制在较低的水平,就只有EL84可选了。(6v6也差不多满足,但是同等水平的AB1类推挽比EL84低2-3w,而且做过了,就不选他了)

倒相方式:推挽机调试平衡是很头疼的,在多种倒相方式中,不用调整平衡的无外乎就两种:自动平衡倒相和屏阴分割倒相,其中屏阴分割更加平衡,上次用过自动平衡倒相了,这次就屏阴分割吧。

输入级形式:最简单的共阴极放大就能满足,失真也不大,用管也省(这点J版专门测试论述过),因此不考虑其他方式。

输入级用管:三极管和五级管都可以,但是考虑到用管要少,那么用双三极管,一管做共阴放大,一管做平阴分割倒相是最佳的,同样用三级五极复合管也是不错的选择,其中五级管部分共阴放大,三极管部分做倒相也是只用一条管子。而采取单个五级管做共阴极放大就得多用一条管子,pass掉。考虑到信噪比,动态,线性,失真度等因素,三极管更好,考虑到放大倍数,五级管更佳,但是EL84是高跨导很好推的小管子,用不了几V电压就能推满,因此不用太大的放大倍数,三级五级复合管pass掉,选用线性好的双三极管。

输入级耦合方式:为了减少一级RC网络,避免由多级RC网络引致的自激振荡,那么借助屏阴分割的特点,输入级可以采取直耦方式,电路更稳定,还省下两个电容钱。

这样,电路形式大致定下来了,双三极管一级共阴直耦屏阴分割倒相推el84超线性接法,可以预期,这些因素集中在一起,有望做出YY中的机器。

这个电路怎么设计?请听下回分解

第三回  寻好图山穷水尽  证老琼柳暗花明

既然大纲有了,那么接下来该设计电路了。设计电路?别开玩笑了,我要能设计电路还叫菜鸟版主吗?当然是得-----抄袭电路了。先别笑,俗话说:“天下电路一大抄,看你会抄不会抄”,抄到了好电路那就事倍功半,抄到了坑爹电路你就等着路版再嘻嘻哈哈吧。抄袭可是一项技术含量很高的工作。

于是,我开始从各处搜寻电路,有诗为证:“谁能书阁下,白首太玄经?”总算从书堆里翻出了一个看似靠谱的电路。我判断靠谱与不靠谱的标准很科学,每个菜鸟都能学会:

第一、不找国内书里的电路,因为国内书里的电路往往漏洞百出,陷阱十足。

第二、不找国内厂机电路,因为现在为止还没发现国内厂机有什么好的,也没看哪一家做出了额定功率0.1%以下失真的商品机来。

第三、不找年代太过久远的古董厂机电路,半个多世纪之前的东西,虽说很多都是当时的经典,在胆机发展史上有里程碑的价值,但毕竟受了很多局限,未必满足现在的标准,其实看看那些古典神器的指标就知道了,不是功率小,就是失真高,要么就是输出牛绕法太特别而难以仿制,又或者稳定性差、频响不好等等,凡此种种不一而足。

找来找去,发现不论是国内还是国外,不论是厂机还是土炮,凡是满足前面设定的“双三极管一级共阴直耦屏阴分割倒相推el84超线性接法”这一条件的电路,还真不算少,但是经过“三不找”原则筛选之后,剩下的电路就屈指可数了。其实我特想抄袭一个J版或者G版的电路,但是很遗憾他们都没发表过类似的,当然路版的是肯定不抄了,就算他设计过我也不抄,咱丢不起那人啊。

剩下的电路,看起来结构基本一模一样,只是用管和元件参数不同,但是结构一样并不能代表性能差不多,你看看汤姆克鲁斯和潘长江还结构都一样呢,同样有五官四肢,五脏六腑那话儿,怎么组合起来了就差别那么大呢?扯远了,书归正传,具体选择了什么电路,到底靠谱不靠谱呢? 且听下回分解。

哦,这一回实在全是灌水了没点干货,还是这一回接着说吧。

大家知道地球上有这么一本书,名字叫做《VALVE AMPLIFIER》,被誉为胆机宝典,书的出版 年代是在现代,而不是遥远的古代,书的作者是摩根琼斯,一个鬼佬,以下简称“老琼”。老琼因书成名,俨然胆机界教父一般的人物,他在这本胆机宝典里有一个电路正好满足我的条件。既复合“双三极管一级共阴直耦屏阴分割倒相推el84超线性接法”的设定,又复合“三不找”原则,让我觉得十分靠谱。

老琼这个电路,采用了双三极管E88CC,输出功率10w。在这本厚达500多页的书上,老琼一共介绍了3个他自己设计的功放电路,并实际做了机器。实作很重要,至少老琼自己先当了小白鼠,要是纸上谈兵的我还不敢决定呢。三个电路其中一个是偏门管子单端,另一个是偏门管子大功率推挽,最后一个就是这个10w的EL84推挽了。在这三台机器里,到底哪台最好呢?我开始在字里行间搜集证据,最后发现,老琼对那个单端颇有微词,十分不满,对那个40w的大推挽不予置评。唯独对这个10w的el84小推挽那是赞不绝口,而且用了“很满意”这个词汇,再找又发现他居然一共制作了5台这个胆机,而且在过去9年来,一直在听。对另外两台机器,老琼早就扔床底下落灰去了。

深度考古发现,胆机宝典这本书第一版和第二版的封面,用的就是这台机器,第三版之后可能觉得这个小胆机不够气派,才改用那个大推挽做封面。

那么总结一下,从技术上证明不了,就从逻辑上证明这个电路是靠谱的。

1、老琼是胆机界技术牛人一个,人比较靠谱。

2、老琼的书发行了无数万本,没见有人挑他这个电路的毛病,可见电路没有大问题。

3、老琼这身份,这水平肯定不是木耳,他听了满意的东西应该不会太差。

4、老琼自制胆机最爱听这台,陆续做了5台,还听了9年(第三版数据,如果第四版可能改成12年了)

5、老琼是现代人,不是古人,电路是现代设计的。

以上就能证明出这个电路指标很高、性能很好,而且听感同样很好。

另外又证明了一点,一般家庭里听,这种10w小推挽就够用了。

好了,你们也都相信这个电路是靠谱的了吧,电路图呢?

[page] 第四回   抄电路偷工减料 改图纸胆战心惊

先说说这个电路的名字,大家知道牛人一般爱给自己电路起名字,老琼也不能免俗,起了一个“BEVOIS VALLEY”的名字。啥意思?这说来话就长了!话说1982年,老琼在一个叫做BEVOIS VALLEY的地方的一个旧货店里买了一台古董胆机,货一到家这家店立马就倒闭了。老琼也太扫把星了吧。老琼后来在这胆机上面修修改改弄出了这个el84推挽,随意的用这个地名给电路命名了,这样也行?太随意了吧!我觉得还不如给它重新起个名字呢,就叫做“愤怒的小菜鸟”电路。我们 一群菜鸟都把宝压在你这电路身上了,老琼你可别掉链子啊!

什么,老琼你要告我侵权?你别看错了,这电路是我自己设计的,虽然跟你电路非常相似,但是有个电阻你是2w我用的3w,根本就不一样嘛!不构成侵权不构成侵权,菜鸟兄弟们你们说对不对?我听不到!声音大一点!刚才谁说我无耻来着?站出来!好了又扯远了,拉回来。

不卖关子了,电路图如下:

电路原理图

电路原理图

书上扫描得图纸法上来也看不清楚,那我就重画一个清楚一点的吧,画的过程中进行了一点偷工减料,第一个改动是将原图中E88CC管的稳压电路去掉了,改成一只电阻降压加一个电解电容退偶,这个改动其实是降低了性能,但是针对菜鸟来说,制作就简单了很多,当然大家可以随时将其恢复,弄一个稳压电源来供电,比如路版推出的好多乱七八糟的稳压都可以。我勒个去,又是路版,咱们做这个不是为了向路板宣战嘛?怎么用能用他的稳压电路呢?大家对此心存疑虑吧?且听我解释:以子之矛攻子之盾岂不快哉?没听懂?那我说白话:搬起路版的石头砸路板的脚,难道不是很爽的事吗?为什么说搬路板的石头呢?嘿嘿,汉语博大精深的双关含义又蹦了出来,路版设计的稳压电源不都是石头的吗?(路版两眼一黑差点没背过气去,半天才说了一句:“我见过不要脸的,没见过T版这么不要脸的…..”)

第二个改动是将一个10h 200am的扼流圈给换成一个10w 100欧电阻了,这个改动主要是为了省钱,毕竟管子已经够贵的了,这个电感也不便宜呢。其实这里用电感还是电阻问题,貌似影响不大,老琼做的5台机器里,3台用了电阻,2台用了电感,而他自称听了9年那台,用的就是10w电阻。

第三个改动是将原图的胆整流换成了石整流,这个改动同时降低了成本,提高了性能。要知到这个电路需要200毫安左右的电流,需要一条5AR4,GZ34,5U4G或者5Z3P之类的整流管,价钱都不便宜,内阻还大造成直流高压下降,而且灯丝还得多出5v 3a绕组,又是15w功耗,电牛也得更贵。如果想用5Z4P之类的十几块钱一条的胆整流,对不起电流不够,所以干脆改石整流算了,压降还小了,总共才花几毛钱。好了,现在老琼你不敢说我侵权了吧,跟你电路完全不一样嘛。

这个电路老琼做出来失真有多少?能不能达到0.1%以下啊? 说实话我也不知道,老琼没有给出指标来,要么是他自己也没测,要么是指标不好他不好意思说?千万别是后者,我们对它寄以厚望呢。其实我悄悄告诉你,老琼很穷,家里没有失真仪!别笑这是真事,老琼满本书都没有一个失真仪测量的数据,他测量失真是用示波器的快速傅里叶功能,看频谱得来的。好了,这个悬念才是我们的动力!

书归正传,电路图看懂了没?什么什么?没看懂?那下一回就简单解释一下这个电路图,我们菜鸟也得进步啊,不能哪个电容电阻是干什么的都不知道,老做0基础菜鸟吧。

第五回  孪生兄弟胸怀迥异  放大倒相各显神通

这部分主要跟菜鸟们从“技术”上说说这个电路概况,至少得让大家明白了这些元件都叫什么名字,是干什么用的,哪个是栅漏电阻,哪个是旁路电容吧,省的以后做鸡遇到困难求助的时候描述不清楚,大致了解一下电路也有助于制作中少犯一些低级错误。既然这样我也就不深刻剖析这个电路了,泛泛而谈一下,很多地方省去推论计算直接给出结果。(其实我也是菜鸟,想深入也深入不了啊,想推论也算不出来啊,看着公式就头疼,要知道我小学数学是体育老师教的来的)

电路整体结构就如我们预先筹划的那样,非常简单。

先说说电源部分:

电源部分原理图

电源部分中规中矩,和其他胆机电路没什么两样。用一个电源变压器,初级接220v市电,次级两臂270v高压经两个整流二极管BWY96E(D1,D2)进行全波整流,再经两个电容和一个电阻(C0-R17-C1)组成的CRC滤波之后,得到330v直流,这里就是B+。整机各管在最大功率时需要总共200毫安电流,因此变压器要能提供200毫安以上的电流,选购变压器时需要注意一下。B+直接给输出变压器连接供EL84,并同时经电阻降压和电容退偶之后为两条E88CC供电。6.3V绕组分别为E88CC和el84灯丝供电,灯丝一端接地以减少交流声。因为推挽电路比起单端电路来交流声小很多,电源部分即使做得比较简陋问题也不大。当然有条件的也可以将100欧10w电阻换成10h 200毫安电感扼流圈。

再说说输入级和倒相级:

输入级和倒相级原理图

前面说到了输入级和倒相级共用一根双三极管E88CC,为什么用E88CC呢?老琼也是有考量滴,由于输出管EL84是由双三级管中的一支屏阴分割倒相直接驱动的,不再设驱动级,倒相管和输入管之间又是直接耦合的,就要求这个双三极管要有非常好的线性,满足这一条件的管子有三种,6SN7,12AU7和E88CC,其中6SN7需要的B+电压比较高,而本机320v的b+电压无法满足,12au7又失真比较高,因此E88CC成了不二之选。对于这个我很赞成,就算能用6SN7我也不爱用,因为他是大八脚管,推小九脚管感觉视觉上很别扭,还是同为小九脚管的E88CC看起来协调。E88CC是一只高互导,低内阻,低噪声,低颤噪效应的框架结构管子,线性很好而失真也非常低,对我们的目标达成很有好处。E88CC这只管子,与6922完全相同,与E88CC、6dj8、E188CC、7308等管子也非常相似,使用时电路参数基本不需修改,国产也有类似型号6N11可以代用。这只管子目前多家厂商都有生产,比较容易获得,不必非得去寻古董管子了。一般手册上说当屏级电压90-150v,屏级电流大于4毫安,可获得最佳的特性。唯一遗憾的是这个管子的价格不菲,要是能卖6J1,6P1,6N1的价格该多好啊!

首先看到的是音量电位器(VR1),这个就不说了,然后就是一只1M的栅漏电阻(R2)从E88CC的栅极上接地,这个电阻一般取值都比较大,由于它和前一级输出电阻相连构成了分压器,就会带来一些增益损失,而这个阻值越大,损失就越小。但是也不能过大,栅漏电阻顾名思义,总会有一些微小的漏电流,因此阻值过大容易损坏管子。对于E88CC来说,这个最大允许值为1m。

后面就是管子E88CC了,左半个三极管(V1),它负责电压放大,这是最简单最基础的三极管共阴放大,输入信号从栅极输入屏级输出给下一级右边的三极管(V2)的栅极,由它来做倒相。右边三极管栅极输入之后,因为屏级和阴极输出的信号正相反,因此就完成了倒相,屏级阴极相反的两路输出去推EL84了。但是这里V1的设计是不能随意的,因为它和右面的一支管子采用直接耦合方式,因此两级设计互相关联。为什么采取直接耦合?当然是因为直接耦合好了,省了一个耦合电容给你省了不少钱呢!省下的不只是这一个耦合电容,同样还有右边管子的栅漏电阻和阴极旁路电容等一堆啰嗦的玩意儿,这可都是钱啊!但是这不是主要原因,主要原因省了一级阻容耦合的RC网络。要知道RC网络每多一级,就多一级差不多90度相移,两级RC网络就是180度,就算不自激加上负反馈也得产生振铃,要是有3级的话,一加上负反馈不自激才怪!两级RC网络其实也不安全,别忘了输出牛还有相移呢,因此保险起见整个电路只有一级RC网络是最稳定的,毕竟即使是菜鸟也不想花了那么多钱做一台振荡器出来。当然级数多了也有办法补救,可还是不如先天就一级的好。

另外,直接耦合频率特性也会非常好,考虑电路选型之初就基于这些个因素,打算弄成一级RC网络,在这里就必须靠直接耦合来实现。屏阴分割倒相阴极电压很高,比输入级屏级电压稍微高一点的时候就具备和输入级进行直接耦合的条件,因为此时v2的栅极电压和v1的屏级电压相同,比v2阴极低出来的电压就成了栅极负压。这就是两级互相牵扯的地方。麻烦之处在于,要让V1V2都处于栅极负压-2.5v,屏级对阴极电压80-90v的E88CC管子最佳线性状态,还得同时让v2的阴极对地电压比v1的屏级对地电压高出2.5v,v2高压到屏级压差和阴极对地压差得一致。然后就是列出方程式XY的啰嗦的计算了,我小学数学是体育老师教的,我脑子里的脑细胞也没肌肉细胞多,因此我就不去重复老琼计算的过程了,免得掉头发,也免得菜鸟兄弟们骂我是唐僧,咱们就知其然不用知其所以然了。反正最后就得到了一个最佳结果:高压设定在285v,两管阴极偏置都是2.5v,V1屏级对地电压95v,v2屏级对地电压197.5v,阴极对地97.5v这么个最佳值。咱们所需要做的就是画个V1管的负载线看看,老琼设计的工作点有木有问题?问题肯定没有,主要为了让大家熟悉一下负载线。

负载线

图上没有栅极偏置-2.5v的线,自己按大概位置加上去一条,基本还算精确。由于此时v1管的屏级负载电阻(R7)用的是47k,在电流为0的情况下,这个电阻上没有压降,屏级电压就是285v。而在电子管没有压降的时候,全部电压都加在了屏级负载电阻(R7)上,那么电流就是285v/47k欧姆=6毫安。把这两点一连,就是负载线了。负载线上可以直观地看出,老琼把工作点设定在栅极偏置-2.5v,屏级电压92.5v,电流4毫安。看一下动态工作点的情况,输入信号电压的摆幅在峰到峰5v时,栅极电压在0到-5v之间摆幅,屏级电压摆幅在22.5v到162.5v之间,而电流变化在5.5毫安到2.5毫安之间,也就是说电压向正负两个方向最大摆动都是70v,电流变化量都是差不多1.5毫安。线性非常好。(实际上用不到这么大的电压摆幅,而且用到这么大摆幅的时候,会产生栅流,带来波形的失真,上面仅仅是做个例子)。这样的情况下非线性失真是非常低的。由此也可以得到输入输出的放大倍数=(162.5v-22.5v)/5v=28倍,好了好了不算数了,我保证这是最后一次算数。输入级V1管阴极未做旁路处理,有一定的电流负反馈,使得实际放大倍数变小了一些。

 为了获得-2.5v的栅极负压,需要在阴极设置阴极电阻。由于大环路负反馈的存在,阴极电阻实际上是由接在阴极上的两个电阻(R3-R4)和两个负反馈电阻(R5-R6)共同并联得到的,这个电阻并联之后的阻值应该是618欧。本机的开环输入灵敏度是0.3v即可推满10w的输出功率,而老琼把电路的输入灵敏度设定为2v,那么就需要有17db左右大环路负反馈从输出变压器8欧姆端引入V1管的阴极。在既要保证17db负反馈量,又要保证四个电阻并联出来的结果使得栅极负压为-2.5v,老琼又绞尽脑汁进行了一番计算。最后给出了这四个电阻的精确阻值。

在此我就想多说几句。很多菜鸟兄弟喜欢在做机器的时候随着自己的听感乱改负反馈电阻,将其变大或变小,而且幅度还很大,甚至有人直接就取消掉了,听开环。这种做法我认为不太合适。因为一个成熟的电路,这个阻值都是精确计算过的,其反馈量保证了输入灵敏度达到设计要求,保证了频响相对平直,保证了整机失真降低到某一幅度,保证了阻尼系数足够,甚至还保证了机器的稳定性(有时候过分加大负反馈会造成振荡)。而且与之关联的是输入级共阴放大的阴极电阻并联值,这么一改,除了造成输入灵敏度、失真度、阻尼、频响、稳定性全都发生了变化甚至是劣化,更糟糕的是输入级共阴放大的阴极电阻值发生了变化,使该管子阴极电压变化,栅极偏置变化,工作点改变,造成了这一级失真严重加剧。这一级本来是应该失真非常低的,这么一变,整机性能还能好的了吗?还有的兄弟测开环失真、开环频响等等,测到满意了连上负反馈电阻就完事,殊不知开环时调到了最佳状态,这个负反馈电阻一加上,等于并联减小了输入管阴极电阻,同样是改变了输入级的工作点,因此测试开环时,要根据设计的阴极电压进行调整阴极电阻,不能这么简单一拆一接了事。(以上说的只是共阴放大未退耦情况下,其他接法的输入级另当别论。)

说起负反馈,还有的兄弟会问:这里2个阴极电阻加2个负反馈电阻,一共4个,啰嗦死了,前些天你介绍的那个DYNACO 6v6推挽电路,不是把这四个电阻合四为一了吗?这里能不能这么做呢?说实在的很遗憾,我也想啊,但是不行啊,那个电路设计时,正好赶上阴极电阻和负反馈电阻的最佳值都用1k,于是就给合二为一了,这种瞎猫碰上死耗子的事情是千载难逢的,您就别想了您哪。

扯了半天负反馈,回来再说E88CC右边管(V2),他老人家的工作最为轻松,且最为讨好,让菜鸟老板们非常省心,在老琼精心设计工作点之下,只要屏级电阻和阴极电阻(R8-R9)阻值一样(取22k是兼顾几方面原因折中的取值),那么屏阴输出的电压摆幅就肯定一样,连调试都不用调试,就达到了极高的平衡,别说用失真仪示波器看着配合调,连万用表都不用。这才是我们只有两大神器的菜鸟适合用屏阴分割倒相的重点。由于既有设计合适的工作点,又有极深的电流负反馈,他老人家身上产生的失真基本可以忽略不计了!这简直太棒了,别人倒相都得2条管,他老人家一人就搞定了,别人倒相还得调平衡,他老人家默默完成了,有比这个还好的同志吗?是不是得发奖金评劳模?且慢,这家伙面子活干的不错,可惜出工不出力,增益基本就等于1,这也太低了吧!处分扣奖金!也别,增益虽然低也有低的好处啊,密勒电容小啊,频响宽啊。但是还是有人看着他老人家不顺眼,对他进行恶毒诋毁,说他屏级和阴极的输出阻抗严重不平衡,必定造成两路输出的频响不平衡,这种说法在国内的书中屡见不鲜,可谓众口铄金积毁销骨。以至于他老人家在很长一段时间内成为了黑五类挨批斗抬不起头来,经本坛高手MLD兄发帖论证,又经老琼出面证明,才算平反昭雪。最终判决结果是当负载是A1类时,屏阴阻抗和频响完全一样,只有当负载时B类时,才有很小的差别,也基本是平衡的,而管子u值低的时候,不平衡的程度最小,基本可以忽略不计,那么,E88CC就是一位最适合这个岗位的好同志!

看了看电路最后发现漏说了E88CC两个管子栅极上的330欧电阻(R2-R18),它们是栅极抑振电阻,避免高跨导管子E88CC产生寄生振荡。

[page] 第六回  功率管粉墨登场 输出牛披挂上阵

E88CC

E88CC的右边管V2终于在争议声中完成了自己的任务,将两路信号接力棒传递给了下一站,输出管EL84,首先我们看到了一个耦合电容(C3 C4)。有人说了,干嘛要用电容啊,直耦多好啊,又省钱又不相移还又频率特性好。我汗一个!直耦哪儿那么简单啊,说直耦就直耦,也不看看电路图上耦合电容两边的电压,直耦的了吗,瞬间烧毁EL84没商量!没办法这儿只能阻容耦合了。耦合电容对声音影响很大,最次也得采用聚碳酸酯的,聚丙烯更好,聚苯乙烯更更好,聚四氟乙烯更更更好。纸介电容和聚酯电容趁早别用。耦合电容除了看牌子,种类也很重要,一般电容上都标着种类,下面是对照表你一看就懂了:

MKT = 金属化聚酯介质电容

MKT-P = 金属化聚酯纸介电容

MKC = 金属化聚碳酸酯介质电容

MKP = 金属化聚丙烯介质电容

MKY = 金属化低损耗聚丙烯电容

MKS = 金属化聚苯乙烯电容(德国WIMA产也为聚酯介质,等同于第一种)

头两种慎用,后四种比较好,但是注意别买到假货,好多国产的不靠谱。

我记得有些兄弟问过:耦合电容有没有极性?没有。但是焊接电解电容的时候注意不要焊反了。耦合电容(C3C4)和EL84的栅漏电阻(R10-R11)是搭档,EL84采取自给栅负压的时候,栅漏电阻(R10-R11)可以用到470k,与之搭档的耦合电容可以用0.1u的(耐压要400v以上)。

至于栅漏电阻上并联的68p小电容(c5,c6)是干嘛用的,主要是考虑到高频稳定性、负反馈量、密勒电容、杂散电容以及功放进入B类状态时的负载平衡等问题综合起来的一揽子解决方案,所以不要轻易改动和去掉,至于怎么算出来的,对不起无可奉告,您还是趁早打国际长途问老琼本人吧,别告诉我您英语不灵哦。

再往后看终于快到EL84了,在他之前还有个电阻(R12-R13)挡在了耦合电容和EL84之间,不用问,它们也是栅极抑振电阻,别忘了EL84也是互导比较高的管子,容易产生输出级寄生振荡,有了它就可以高枕无忧了,4.7k是EL84栅极抑振电阻的常规取值。

总算到了这一回的主角EL84登场了,前面一堆龙套不都是为了伺候他出声吗。老琼这个电路的偏置方式采取了自给栅极负压,由270欧电阻(R14-R15)实现-11v的偏置,与它搭档的470u25v旁路电容(C7-C8)的作用是旁路了交流信号而又不损失低频,因此取值较高。

为什么不采取固定偏压呢?不是说固定偏压输出功率更高吗,由没有旁路电容的影响,最能发挥管子潜力吗?没错,固定偏压好处多多,但有个致命的问题,他不保护输出管,一旦偏压出现问题,变成正的或者0,管子立马挂掉,自给偏压虽然诸多毛病,但是对管子的保护十分周到,精心呵护你的财产。我们菜鸟接错线漏接线常有的事,你说应该用谁呢?就算老琼设计的是固定偏压我也得给改成自给偏压,还好琼哥识相。

再往后看就是输出牛(T1)了,它的作用是进行阻抗转换,最终让喇叭出声,目前选定的事初级阻抗8k,次级0-4-8。次级8欧姆端接出来一条线,经过负反馈电阻连接到输入管V1阴极实现环路负反馈。老琼的输出级采取了超线性接法,每个管子都要焊上屏级和帘栅极两条连线。输出牛要有超线性接头。

说起超线性接法,论坛里讨论的比较少,因此我打算多说说。

第七回  阿三阿五黯然离去 超二超四卷土重来

即使是菜鸟,大家对超线性接法也不太陌生,上次那个DYNACO 6v6小推挽电路就用的超线性接法,简单的说,输出管EL84的屏级接输出牛的P,帘栅极接输出牛的B+,这是典型的标准接法,而将帘栅极也接在P(屏级)上,让好好一条五级管变成了三极管,这就是三极管接法。而帘栅极既不接B+,也不接P上,而是接在二者之间的某个中间位置上,就是超线性接法。超线性也是一种负反馈,原理比较复杂我也弄不明白咱就不提了。关于超线性,最通常的说法是:

标准五级管接法,输出功率最大,失真最高。

三极管接法,输出功率最低,失真最低。

而超线性接法理所当然的介于二至之间,功率中等,失真中等。

国产书里10本有9本都这么说,国内坛友也大多都这么认为。

因此感觉超线性不过如此,比较鸡肋。如果真是这样,那的确鸡肋,但这种认识真的对吗?请看下文。

输出牛从B+到P的线圈有很多圈,从中间随便抽个头出来就是超线性,按匝数比来说,从1%到99%都是超线性。有没有什么位置,既能够保证功率损失不大,又能够保证失真很低,如果真有这样的位置,就非常有价值了。

我们先按照通常的说法,做个假想图。

手册上可以查到,EL84推挽标准接法,推荐参数是屏级电压300v,输出牛初级阻抗8k(p-p),输出17w,失真4%,以此为依据,假想一下三级管接法输出功率和失真都大大打个折,再打小一点折扣由此类推20%和43%的超线性接法,功率和失真都介乎于二者之间,得到了假想图如下图:

EL84接法功率失真表

这张图,看起来十分靠谱,五级管标准接法,最大功率17w时失真4%是手册真实数据,以下就是瞎编了。三级管功率比较低,但失真最低,输出6w失真才0.6%,超线性接法居中,越靠近三极管一端就越接近三极管特性,43%位置输出9w,失真1.4%,越靠近五级管就越像五级管,20%抽头位置输出14w,失真2.8%。

具体数值不用去管他,反正除了一个数外,其他都是瞎编的,至少这个趋势和大家认为的相吻合。即使是这样,我也认为超线性有其存在的必要性,至少它的每一瓦功率的失真,虽然比不上三极管,但是比五级管接法要低不少。

但真实情况却让我们大跌眼镜,满地找牙,各位看官请睁大眼睛屏住呼吸。

失真图

这个图画的十分不易,倾注了我这个菜鸟版主的大量心血,将大盾EL84手册翻了个烂,把几个图上的数据列在了一个表上,数据的真实性是相当高的。下面解读一下这个图。

首先除了三极管接法选用的是10k输出牛之外(因为最佳推荐值就是10k,此时三极管接法测出的性能最好),其他标准接法和超线性接法都是8k输出牛,屏级电压和帘栅极电压都是300v,栅极负压也差不多,因此具有可比性。另外这4条曲线都代表了管子的最佳工作状态,是厂商所推荐的值。大家都拿出了最好状态出来比试不存在不公平竞争的情况。

本场比赛只以总谐波失真和输出功率论英雄,阻抗、阻尼、密勒电容和玄乎其玄的听感不在讨论范围之内。

那么我们看到标准接法确实输出功率最大,达到了17w,三极管接法确实功率最小,只有5w多一点,超线性接法20%比较靠近标准接法,功率达到了15w多一点,43%抽头比较靠近三极管接法,功率只有11w。从输出功率上来看,与大家的想象并无太大差距。

但一比起失真来,就是颠覆性的了。最垃圾的居然是一直认为失真最低的三极管接法,他在最大功率5w时失真到了2.4%,远远高于超线性接法,甚至高过了五级管接法。

而传统认为失真偏大的五级管接法,反而没有那么不堪,在15w输出功率管之内,他的失真都在2%左右波动,只有超了15w之后才大幅上扬到4%.。至于为什么会出现这类波动,咱们后面再专门说。

令人刮目相看的是本次明星超线性接法,超线性代表团派出的两名队员表现均十分优异。43%抽头的选手打出了11w的功率,而失真控制在了0.7%的好成绩,从1-11w范围内纵向比较,成绩名列第一,获得同比最低失真奖。另一名队员20%抽头先生,打出了最大输出功率15w多的好成绩,失真也仅为1.17%,鉴于选手五级管先生在超过15w时失真大增,成绩做不得数,因此获得了全能奖,他在纵向比较每一瓦功率水平虽不如同门兄弟20%先生失真低,却也远远低于竞争对手阿三和阿五,获得银牌。

看到这里大家应该知道为什么我在选择电路时,将超线性接法设为必要条件了吧。

估计有兄弟对我的数据质疑:“你用大盾的手册上的数据不能以偏概全,我们毕竟用的不是大盾的管子。”对此,我也做了充足的功课,发现各个厂家的手册,对于EL84的各项性能和曲线描述基本完全一样,他们是不是互相抄袭呢?这个我认为可能性不大。当时属于冷战时期,两大阵营非常隔绝,我对比了万恶的**主义阵营的大盾EL84和光荣的社会主义阵营的捷克泰斯拉EL84管子的手册,其失真曲线,几乎完全吻合! 以下是大盾和特斯拉的EL84五级管接法失真功率曲线,二者所选工作点,输出牛都相同,曲线也相同,一高一矮是坐标取值不同而已。

mullard vs tesla

料想中国曙光、北京、上海的6P14也差不了什么,这么说也不是瞎说,我实际做鸡测过的。

现在大家YY一下,线性超好失真超低的管子E88CC一个做电压放大,一个做免调试超级平衡外加深度负反馈失真可以忽略不计的屏阴分割倒相,推这个么一个10w输出功率失真低于0.7%的超线性EL84输出级,再加上17db的环路负反馈进一步降低个6-7倍的失真,那么输出10w额定功率,失真低于0.1%的免调试机器貌似不是梦想?

另外再给菜鸟兄弟们科普一下,对于五级管和束射四极管的超线性接法来说,通常20%是失真较低而功率最大的位置,43%是失真最低而还能保证输出功率较大的位置,侧重点不同。在这两个位置左右波动2-3%也是不错的位置。具体到某条管子上,还需要细致测试以确定最佳位置,这两个传统值基本还比较靠谱。

除了这些之外,超线性还有一些好处,比如省了帘栅极供电,比如输出阻抗会相应降低等等,但超线性也非十全十美,否则推挽机岂不成了超线性的天下,三极管和标准接法还有活路吗?比如说帘栅极寄生振荡这个讨厌的问题,在我实际做过的几台不同电路的超线性EL84推挽中都没有遇到过,我也就没在电路图里加上这个抑振电阻,此问题一旦出现,加个电阻抑制振荡就行了。还有,既然超线性也是一种负反馈,那么它必然也降低了整体增益,在整体增益有限的情况下,如果不用超线性而用标准接法,多出来的增益也可以通过环路反馈来降低部分输出级失真,只是多少程度不同而已,也就是说五级管标准接法也不要一棍子打死。

 

另外,超线性的输出牛绕制起来比标准牛难度大,牛绕制不好也会影响超线性的性能,在选购牛的时候还得精挑细选才好。再有就是,超线性接法对EL34,EL84这类五级管的失真改善非常明显,而对束射四极管的效果就会略差一些,而2A3之类的管子做推挽就绝对不能用超线性,为什么?人家是三极管,没有帘栅极啊!别别别往我头上扔臭鸡蛋,我这不是为了活跃气氛开个小玩笑嘛!严肃一点,再说说超线性接法互调失真的问题,因为我也看到过有言论说超线性接法互调失真高。这个问题我还真拿一台机器做过对比测试,结果是超线性的谐波失真和互调失真都低于标准接法。针对EL84这条管子的相关数据没有找到,我考古只找到了一个GEC公司KT88的对比图,我们来看一下:

对比图

为了便于观看,我将标准接法和三极管接法用红色、橙色粗线标注了,剩下几条黑线代表超线性接法的不同抽头位置,包括25%,43%,33-57%,67%几个抽头。纵坐标是互调失真,(将50hz与6000hz正弦波以4:1比例注入),横坐标是输出功率。中间在25w位置我画了一条粗黑虚线,从这条虚线与几条曲线的交点来看,当输出25w功率时,标准接法互调失真最高,达到了10%,三极管其次,达到了6%,超线性表现都不错,没有高过5%的,但表现最佳的还是43%,仅仅不到3%。这个图说明KT88管子做推挽时超线性接法依然是互调失真最低的。我想这个趋势在五级管EL84上可能表现的更加明显。

回到这个电路,老琼在设计这个10w推挽的输出级时偷了个懒,直接套用手册,选用了这个43%抽头的8k牛,将工作点定在了屏级帘栅极300v,栅极负压11v的位置。这个位置不但是各个厂家一致推荐的,也是我最爱用的,我做过几个不同电路的超线性EL84推挽无一例外选取了这个工作点,它们的失真表现也无一例外的优良。鉴于超线性的问题老琼在书里基本就没提,我就在这里多啰嗦几句了,兄弟们别骂我唐僧啊!

    有人说,干嘛不根据特性曲线图自己设计个更好的工作点呢?这个好解释,就是没有图,因此没法做。大家知道五级管接法有曲线图,三极管接法有曲线图,而我考古了半天也没发现EL84超线性接法的曲线图。貌似老琼也没找到,所以这个懒不得不偷。要想看看超线性的曲线图是什么样的,我只能提供一个GEC KT88 40%超线性的图让大家凑合看看,看不到貂蝉妹妹,就凑合看看芙蓉姐姐吧。

KT88超线性图

KY88超线性图

上面是三极管,下面是超线性,对比看看环肥燕瘦各有滋味。有兴趣的可以根据这个去设计KT88超线性输出级了。

对于超线性输出级的设计,我认为像我这样的懒人+菜鸟,最好就是套用手册而不是自己画图设计,手册是半个多世纪前无数电子管厂的技术员每天从早到晚一点一点测出来,才给了个最佳推荐值。你想想当年没电视,没网络,没电游,也没这么多玩的,他们整天没事做干嘛呢?就测试呗,这么多苦力动用了巨大的物力,形成的心血结晶,我怎么能无视呢,我怎么能脑抽到自己去占用上网看电视打游戏微信qq泡论坛的宝贵时间、损失本来就不算多地脑细胞去设计工作点呢,嘿嘿。各位菜鸟兄弟要有菜鸟的觉悟,下篇——《想学放大器DIY?跟我一起来做免调试的EL84小推挽吧!》

关注【HIFI音响】公众平台

    ID:HIFI中国音响网 ID:hifidiy_2016