用300B电子管制作甲类放大器

自修电器

现代音源设备绝大多数均为双声道系统。因此，目前音频率放大器多是双声道为主。对于电子管功放来说将左声道与右声道两个相同的功放组合在一起，即组成了合并式功率放大器。这与晶体管式前置放大器与功率放大器合而为一的合并式功放接法上是有区别的。所以，电子管合并式功放也可称为双声道式立体声电子管功放。

有“胆中之王”之称的直热式三极功率电子管300B，是功率放大管中的珍品，用该管制成的各种功放品质高雅，音色纯真柔美。其中用300B制成的单端A类功放，更具有特别迷人的音色，丰满的谐音。现将两组电路完全相同的单端A类300B功放组合在一起，制成合并式单端A类．300B功率放大器，供音响爱好者制作时参考。

一、合并式单端A类300B立体声功放电路简介

图1是用300B组装的合并式单端甲类功放电路图。

1．
输入电压放大级


现代音源没备的输出信号电压一般可达到1～2V，故本功放的输入灵敏度设定为1．4V。为了保证有足够的富裕量，在制作设定时应将输入信号电压取0．7V，而每个声道功放管300B栅极的推动信号电压为35V左右，这时要求输入电压放大级的增益为35V／0.7V≈50，这样功放管的栅极才能获得足够的推动能力。

本功放的输入电压放大级与推动放大级由高放大系数双三极电子管6SL7(6N9P)担任，该管放大系数为70，前一半三极管用来作输入电压放大，在共阴极A类放大器中，单级增益可达50以上。经放大后的音频信号由屏极输出，为了拓宽频响，减小相位失真，输入电压放大级与推动放大级采用直接耦合的方式。


2．
推动放大级


本功放的推动放大级由6SL7双三极管的另一半担任，采用阴极输出器的方式，将放大后的音频信号由电容器耦合到功放管300B的栅极。阴极输出电路利于输入级与功放级之问达到匹配。

阴极输出级的最大特点是具有深度的电流负反馈作用，它能将功放整机的失真度，频率响应与信号噪声比等各项电性能得到较大改善。

须要着重指出的是，本级推动放大管的屏极电压约为280V，阴极电压约为140v，阴极直流电位相当高，而6SL7电子管手册中给出的阴极与灯丝耐压小于100V，超过此极限电压，阴极与灯丝有被击穿的危险。为此，本电路将功放管阴极中取出70V直流电压，与6SL7电子管的灯丝一端相连，以提高该管的灯丝直流电位，这样该管的阴极与灯丝问的直流电位差为140V-70V=70V，即低于100V，以确保阴极与灯丝间的安全。


3．
功率放大级


300B直热式三极功率电子管，世界上生产的厂家很多，如：Western Electric 300B、Sovtek300B、Svetlana 300B、Tesla 300B、Valve 300B等。这些世界名牌产品价格不菲。幸好国内的曙光、桂光等电子管厂均有生产，这给国内发烧友带来方便。近年来曙光厂生产的新品镍屏悬丝300B，即吊勾式300B，音质尤为出色。

单端A类3000B合并式功放级，每个声道用一只功放管来完成。300B功放管屏极与阴极之间的工作电压约为340～350V，屏极电流约为60～70mA，300B功放级的实际功率耗损为350V×0.07A≈25w，但输出功率仅为8W。不过，该单端A类功放所营造出来的声音却不同凡响。

单端A类300B功放级的工作点必须工作于栅压一屏流特性的直线部分。功放管的栅极负压必须配置适当。根据手册中对300B功率电子管栅负压规定值为-60V～-70V，则该管担任A类放大时，前级推动电压变化必须限制在最高不超过±35V。

300B功放管采用自给栅负压方式，由该管阴极对地电阻中取得。单端A类功放在工作时，从零信号到满信号其平均屏极电流应保持在60～70mA之间，不应有较大的波动。在调校时可采用直流电流表串接在功放管300B的屏极回路内，当功放管栅极有音频信号输入时，屏极电流会超出70mA，这表示该管的栅极负压过低；反之，如屏极电流低于50mA时，则表明栅极负压值过高。可分别调整300B功放管阴极对地电阻与栅极对地电阻的阻值，使功放管的栅极负压值校准在屏流曲线直线部分的中点，使屏极平均电流保持在60～70mA之间稳定不变。

300B作A类单端功放时，其屏极负载阻抗与工作状态有关，当屏极的负载阻抗过高时，输出功率会有所下降；如果负载阻抗过低时，则功放工作状态可能进入特性曲线的弯曲部分，使失真加大。通常负载阻抗应该不小于屏极内阻的3～4倍。因300B为直热式低内阻功率电子管，其屏极内阻仅为800Ω，所以本单端A类功放输出变压器一次侧的负载阻抗取3．5kΩ。


4．
合并式功放电源供给


本功放的高压电源供给采用电子管整流方式，由整流二极电子管5U4进行全波整流，并经过双兀型滤波平滑网络，获得420V平稳的直流高压。为降低高压电源的内阻与增强滤波效果，采用阻流线圈进行滤波，两只阻流线圈的电感量均为5H，电流为0．3A。经整流滤波后第一级直流420V高压专门供给300B功放管屏极使用，再经36kΩ／5w电阻去耦降压后，第二级输出级280V次高压，供给输入级与推动级电子管的屏极使用。


5．
本机主要技术指标

输出功率：8W×2

输出阻抗：4Ω、8Ω

输入灵敏度：1．4V

失真系数：2％

频率响应：25Hz～20kHz一3dB，

电源功耗： 120W

二、300B单端A类输出变压器的参数

如市售品中难于购得合适的输出变压器时，亦可自己动手进行试制，先作简化计算。
单端A类300B功放音频输出变压器的效率仅为20%～30%，虽然该功放的输出功率只有8W，但由于输出变压器中始终有电流流过，具有直流磁化作用，功率耗损25W，因此该输出变压器在设定时的功耗必须适当加大，才能保证有良好的效果。

现设定300B单端A类输出变压器的功率P=30w；一次侧负载阻抗Rp=3500Ω；直流工作电流Io=0．07A；二次侧负载阻抗R1=4Ω，R2=8Ω；要求输出变压器在60Hz～16000Hz频率范围内的不均匀度小于-3dB。该输出变压器的效率η取0．75。

根据技术条件，可参阅第十章，先估算出输出变压器一次侧电感量和铁芯截面积。本电路输出变压器的一次侧线圈的电感量约为9亨；铁芯截面积取14cM2。

根据所取的铁芯截面积应选择CB-30型规格的EI硅钢片铁芯。为确保音频输出变压
器的品质，应采用优质的冷轧硅钢片或D42以上的热轧硅钢片。

各组线圈的绕制数据如下：

初级线圈用0．19mm左右漆包线绕2200匝；次级线圈用0．9mm漆包线绕146匝，在100匝处抽头。


由于单端A类音频输出变压器具有直流磁化作用，故输出变压器的铁芯应防止产生磁饱和现象。所以EI铁芯应采取同方向顺插，并在叠厚层之间留出适当的空隙。制作时可选择厚度为0．1mm左右的电缆纸垫于空隙处，然后再将铁芯压紧。同时为防止输出变压器的外磁场干扰，应在输出变压器外加上屏蔽罩壳。

音频输出变压器的绕制比普通电源变压器绕制要复杂一些。为了取得优良的电性能，在绕制工艺上必须注意以下几点：(1)一次侧线圈的电感量必须符合技术要求，这样才能满足低音频段频响特性的要求。(2)要求线包的漏感和分布电容应尽可能小些，这样才能满足高音频段频响特性的要求。为此，一次侧线包最好采取分层分段的交叉叠绕方式绕制，并将二次侧线包夹绕于其中，这样的频响效果为最佳。

线包的层间绝缘应采用优质的绝缘电缆纸。由于线包的引出头较多，必须分清头尾，不能接错。输出变压器全部安装完毕后，应放置在干燥环境中用合适温度的热源焙烘一小时，然后乘热放入绝缘清漆中浸至无泡溢出，取出沥干，再烘干后备用。

三、合并式300B功放的结构

图2 是合并式单端A类300B功放元件排列图。

在合并式单端A类功放底座上的最后端放置电源变压器。为了防止干扰采用了金属屏蔽罩。与电源变压器靠近的是5U4整流电子管与二只滤波电解电容器。底座的中间安置左声道与右声道输出变压器，并同样采用了金属屏蔽罩，以防止外磁场干扰。与输出变压器靠近的是左、右声道功率放大管300B，最前端为左声道与右声道输入级与推动级放大电子管6SL7(6N9P)。在四只电子管的两侧装有镀铬金属弯条，其目的是能起到装饰与保护电子管的作用。

本功放的左、右声道输人端子安排在底座的前下方，以保持与输入电子管距离最近。左、右声道的输出接线端子分别设置在底座后端的上面，以方便与扬声器音箱的驳接。两只阻流线圈L1与L2分别安装在底座内部的中央。为防止噪声的干扰，本功放不设置左、右声道音量控制电位器。脱卸式电源进线座、保险丝座等均设置在底座背板下方。

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自修电器

本功放的底座采用镀锌薄铁板、烘漆薄铁板、不锈铁或不锈钢板均可，厚度1．5～2mm。底座参考尺寸为：宽220mm、深400mm、高70mm、加上底座盖板后，再装上四只底脚。

图3 给出内部接线图，仅作参考之用：安装时应根据电路图仔细焊装。

1．
安装零部件


在合并式300B功放底座上，先将各种接插件、输入与输出接线端子、电子管管座、接线支架等小零件逐_一装上，、陶瓷电子管管座在安装时必须注意图示方位，以保持接线距离最近。其中电源变压器，左、右声道输出变压器由于体积大而笨重，故应该在全部元件焊接完毕以后再装。因为在安装过程中底座要四面翻动，容易损伤外表，且给元件的焊接带来不便。


2．
布灯丝接线


合并式300B功放的灯丝供给分为三组，左声道与右声道功放管各接一组，前级左、右道6SL7(6N9P)合用一组。为防止感应交流噪声，灯丝接线应全部采用绞合方式。为减少功放级的交流声干扰，功放电子管先经桥堆整流滤波后再供给，并在灯丝两端各接50Ω／3w电阻一只，经电阻中心抽头再通过阴极自偏压电阻后接地。


3．
屏蔽隔离线


由于输入电子管6SL7栅极的输入灵敏度很高，极易产生交流杂波信号的干扰，所以必须采用金属屏蔽隔离线。屏蔽线外层金属编织线的接地端，应安排在输人管阴极接地处。


4.  装高压电源部分


电子管功放的高压电源部分比晶体管功放电源线路简单，调试容易，无需稳压及大电容滤波等。这主要因为电子管功放为高电压小电流型，电源波动不大。但电子管功放对于抑制交流声措施比较复杂，在布线上应考虑周到，如高压走线、电源变压器位置、外界电磁场的辐射等。


本功放的高压电源整流由5U4电子管担任，4脚与6脚为二只屏极，与电源变压器中交流高压绕组相连；二脚与8脚既是灯丝档，又是整流后的直流高压输出端。经全波整流后的直流高压，采用上下两组CLC组成的兀型滤波网络，故高压电源的内阻较小，效率高，波纹系数也小。高压电源的走线应采用接线架支撑起来，以防止与机内各级产生干扰。


5．
装各级元器件

各种电阻、电容等元器件均采用传统的胆机搭棚式焊接方式。其优点是走线可以做到距离最近，且可减少导线过长带来的介质损耗。

为防止电阻器本身带来杂讯干扰，本功放的电阻器均应采用金属膜电阻器。除特别注明功率外，一律采用1w金属膜色环或大红袍电阻。

耦合电容器对整机的影响较大，可采用音响专用电容或CBB、CZM油浸电容等转换速率快的电容。对有极性的电容作级间耦合时，其极性不能接反，应注意高电位接正端，低电位接负端。为防止漏电带来的弊病，可用兆欧表检测合格后再装上。因为稍有漏电的电容，其电容的电阻特性加大，损耗增加，并易导致放大器产生相移与互调失真。

安装各级电阻、电容等元件必须做到在该级一点接地，以防止交叉干扰。特别是各级的栅极电阻、电容、阴极电阻与旁路电容尤为重要。在栅、阴之间的元器件周围，尽量避免有导线穿来穿去。否则极易产生感应交流声j尤其栅、阴之间不要使用导线，因为导线难免存在电阻，而形成电位差，这一电压虽小，却等于在阴极与栅极间串接了一个交流源，经过逐级放大后，即会产生明显的交流声干扰。
各级电子管屏极与栅极的走线或元件，也应尽量地远离，不能贴紧，以防止产生正反馈啸叫。尤其是栅极的阻抗较高，灵敏度也高，为防止空间电磁场干扰，不能与高压走线紧贴，为此在安装时可将阴极电阻、栅极电阻尽量贴近底板，而屏极元件采用搭棚架空法置于最上层。

为了便于分辨，一般高压接线可用红色；电子管屏极用橙色、黄色；栅极用绿色、蓝色；阴极用棕色、黑色。

图4 是300B功放的整机外型图

四、合并式300B功放的调试

在全部零部件安装焊接完毕后，对照电路图仔细查对，看是否存在接错或漏焊之处。一切无误后再将四只电子管插上。

调试前应在输出端子上先接上假负载，可选用100Ω以内，10w以上的电阻来代替。然后接通交流电源，并密切注视所有零部件的温升是否正常，不可有跳火或冒烟等不正常现象出现。

1．
测量各级直流电压


电源变压器中两个高压绕组的输出交流电压均为320V，经由5U4高压整流管进行全波整流后，在该管2脚或8脚任何一端对地均有高压输出。第一级的峰值直流高压应为440v左右。经双档阻流线圈组成的CLC滤波平滑网络之后的电压应为420V左右的平稳直流高压。

300B功放电子管的屏极对地的直流电压应为410V左右，阴极对地电压约为70v，屏极与阴极之间的电压应为340V左右。

推动电子管6SL7(6N9P)屏极对地电压为280V左右．阴极对地电压142v左右．栅极对地电压140V左右。输入电压放大管的屏极对地电压140V左右，阴极对地电压5V左右。

上述电压值根据所使用的万用表内阻的不同，会略有出入。

2．300B单端A类功放级调试

图5 为本机屏流校准示意图

A类功放管的工作状态必须保持在屏流一栅压特性曲线的中间部分，因此对A类功放管的栅极负压应进行仔细调校，以确保平均屏流数值的恒定。300B功放管的平均屏极电流应控制在60～70mA之间。


具体校准方法是，采用万用电表200～250mA档，如图示将表棒分别串接在功放管屏极回路内，当功放管栅极有音频信号输入时，如屏极电流升高超出70mA以上时，则表示该功放管的栅极负压过低；反之，如在有音频信号输入时，功放管的屏极电流随之降低，并低于50mA以下时，则表明栅极负压过高。应仔细调校300B功放管阴极对地电阻(1kΩ、30w)与栅极对地的390kΩ的电阻阻值。同时推动信号的强弱应保持适中，测量A类功放的屏流变化保持在10％左右，如屏流变化幅度较大时，则表明工作状态不稳定，或已经进入AB类工作状态。


300B单端A类功放的栅负压校准，必须在注人音频信号时进行。音频信号强度不应超过±35V。功放管的栅极负压是对阴极而言，因此，在测量时应将万用表置于直流电压100V档上，将负表棒接在功放栅极上，正表棒接在功放管阴极上。其栅极负压值应保持在
-60～-70V之间，数值相差过大应相应调整300B功放管阴极电阻与栅极电阻的阻值。

图6 为300B单端A类功放栅极负压校准图

整机在调试中如未出现异常现象，即可从输入端注入音频信号进行试听，如将CD、VCD、DVD、卡座、调谐器等的音频信号注入，连续开机一小时左右，机内各部分均无异常现象时，即可认为初步试装成功。

五、煲机与聆听

对新装胆机来说，刚开始可能声音并不理想，如高音较亮、中音发紧等。因电子管正常工作需要一定的预热时间才能逐渐趋于稳定发挥最好效能，其他的阻容元件往往需要一定的稳定过程，所以，初装好的机器像煲汤煮饭需要慢功烹制，才能达到美味可口一样，要进行较长时间的开机使用。这一过程被称为“煲机”。“煲机”一段时间后，声音会逐渐匀称起来，放出靓声。


合并式300B功放的输出功率虽然只有8W×2，由于电子管功放的负载能力很强，故可以带动一对普通的中型音箱。


先用该功放播放《蔡琴老歌》CD重点聆听人声特色，可以发现本机对人声表达细腻，真切柔顺，音色温暖甜美，韵味十足。再欣赏中国古典乐曲CD《春江花月夜》时，音乐韵味浓郁，清澄透明，其中的琵琶声与笛声将乐曲中的波光月影表现得琳璃尽致一整个乐曲从始至终错落有致，有如行云流水，充分反映出“胆中之王”梦幻之球的无限魅力。

熟能生巧

传说中的靓声之王。