视频管6P13P音频功放

2008.3-68 与制作 音 响 技 术 AVtechnology 2008.3-69 无论是视频放大器，还是音频放大器，要获得良 好的视频影像或音频听感，都必须有较高的线性、较 低的失真度以及宽阔的频带。音频放大器频带通常在 20 Hz~20 kHz 甚至宽达 10 Hz~50 kHz 包含超音频范围 的频带，对于人的听觉虽然没有视频放大器频带的要 求，但特征频率、谐振频率以及良好的线性和较低的 失真度，是设计与制作中要认真思考的，并非易事。 而借鉴视频放大理念和尝试视频放大元器件制作音频 放大器，将此管用于音频系统，除具备一般音频放大 管的特征外，细腻的力、良好的声场描绘能力以 及特有的鲜活感较为显著。用于电视机行扫描输出 管有 6F3、6P12P、6P13P 等， 此管存量大， 价格低。 6P13P 早年主要用于电子管电视机行扫描输出放大， 现用视频管 6P13P 制作一部推挽输出功放，以领略视 频管在音频功放中的魅力！ 1 电路原理 该 机 电 路 如 图 1 所 示， 采 用 6N1 屏 阴 分 割 倒 相 放大，每声道采用两只 6P13P 构成推挽放大，线路简 洁，信噪比高，乐感浓郁，很适合电脑声卡、MP3、 MP4( 自解码 )、CD、SACD、DVD 及蓝光碟甚至双模 光碟等多媒体音源，较其他电子管音频放大器更显能 耐。 放大器加装大环路负反馈，不仅会压缩动态，影 响鲜活感；而且还会引起失真。经考虑本机不加装 大环路负反馈，前置电压放大及倒相级选用中 μ 管 视频管6P13P音频功放 图1　电路图 2008.3-68 2008.3-69 设计与制作 音 响 技 术 AVtechnology 6N1，以稳定增益。 2 元件选择 2.1 电子管的选取 电路程式确定后，音色取向确定，用于音频放大 的管子品牌很多，不同管子音色也不同，即使是同一 种型号的管子，不同厂家，不同时期，音色也有区别。 电子管 6N1、6P13P 国产管有上海、曙光等品牌现 不俗，整流管可用南京 5Z3P，取其分析力高，速率快。 管子参数见表 1。以上管子两声道必须对称并配对一 致，对称配对精度误差必须小于 5%，各声道推挽对 管对称配对精度误差必须小于 3%。 2.2 变压器的选取 关于输出变压器，一般要求电感量大、漏感小、 分布电容尽量小，但要同时满足以上特性的变压器是 根本不存在的，因为电感、漏感、电容互相干扰互相 矛盾。因此要同时兼顾，如有条件的话，可选用曙光 牌 6 K/20 W 推挽输出变压器，频响为 10~60 kHz，± 2 dB，用料十足，做工精致，配对精度和性价比都比 较高。 如自己制作，由于输出变压器必须传输整个音频 频带内的信号，并要求引入的非线性失真和频率失真 尽可能小，故与传输单一频率的工频变压器相比，其 技术难度要大得多。在现代音源中，音频信号已能包 括整个频带，电子管音响的音质有 80% 取决于输出 变压器，因此了解和掌握输出变压器原理，对于选择 及设计制作输出变压器是至关重要的。 用于胆机输出变压器的铁芯主要有叠片式变压器 与卷绕式变压器两种。卷绕式变压器由于采用导磁性 能高的冷轧硅钢带，并又能充分利用材料导磁性能， 因此做成的卷绕式变压器具有磁通密度大、频响宽、 体积小、重量轻和漏磁小 ( 仅为叠片式变压器的五分 之一 ) 等特点，故用于音响设备效果比叠片式变压器 好。但卷绕式变压器如用于交直流混合电路，则抗磁 饱和能力低，不如叠片式变压器效果显著，另外在音 色上也存在取向性。 为了保证低频响应，线圈电感量一般都较大，因 此采用的铁芯 ( 硅钢片 ) 必须具有足够的磁感应强度， 以大幅度减小线圈匝数， 缩小体积， 降低成本。 冷 轧硅钢片的磁感应强度 B 值可达 10 000~18 000 G，优 质硅钢片的 B 值也能达到 10 000~12 000 G，普通硅钢 片 可 达 7 000~8 000 G。 用 于 音 频 变 压 器 B 值 最 好 达 到 10 000 G 以上，但不宜过高，一般不超过 18 000 G， 否则磁化失真增大。音频变压器铁芯质量影响频响特 征、传真度变压器的效率。 一 般 变 压 器 铁 芯 片 多 选 用 EI 型， 导 磁 率 在 10 000~15 000 G、 片 厚 在 0.2~0.35 mm 比 较 适 宜， 铁 芯片应平整没有毛刺，表面绝缘层良好无损，并同 一 批 次。 电 源 变 压 器 一 般 使 用 为 额 定 功 率 1.5 倍 容 量铁芯，容量过小容易发热，动态和力度不足；容 量过大，成本较大，体积和重量也相应增大。单端 输出变压器应用约 3 倍输出功率容量的变压器，如 10 W 单端输出机，输出变压器可使用 30 W 的铁芯； 推挽输出变压器应用约为 2 倍输出功率容量的变压 器，如 10 W 推挽输出机，输出变压器可使用 20 W 的 铁芯。 音频变压器为了保证足够的低频响应，必须使用 足够大的铁芯，但铁芯是否越大越好呢，根据测试和 试听，铁芯过大，磁路增长，工作于欠厉磁状态，初 始导磁率下降，失真增大，音像分散，有声无力。 线圈采用分层分段交叉夹绕虽然可减小分布电容 和漏感，对提升高频有利，但过多的分层分段交叉夹 绕，将会增加音频磁场错乱杂散，导致音像分裂，音 场不稳，相位失真。通常分层一般采用 4 夹 3、3 夹 2， 功率大的线圈分层取多一点。线圈分段则要根据所用 线径和分层之间的关系来确定段数，但分段数过多， 会增加线包不平整度，且线圈焊接点增多也不利于音 频信号的传输。 该机不失真输出功率在 20 W 左右，如自制推挽 输 出 变 压 器， 可 选 用 截 面 积 约 9 cm2 的 EI 型 铁 芯 绕 型号 用途 灯丝 电压 /V 灯丝 电流 /A 阳极 电压 /V 阳极 电流 /mA 第一 栅压 /V 跨导 S 阳极 功耗 /W 6N1 低频电压放大 6.3 0.6 250 7.5 -2 4.35 2.2 6P13P 功率放大 6.3 1.3 200 60 -19 8.5 14 5Z3P 小功率全波整 流 5 3 500 230 表1　电子管参数 2008.3-70 设计与制作 音 响 技 术 AVtechnology 2008.3-71 制，不要盲目追求大电感和大铁芯，过大的电感是牺 牲漏感做代价的，漏感过大主要反映在中高频的细 节上。硅钢片的 B 值在 10 000~12 000 G。线圈采用三 次夹二初的绕法，初级一侧线圈采用 0.21 mm 线径绕 2 400 T(4×600 T)，中心抽头，分四段两层绕制；次级 一侧线圈采用 0.62 mm 线径绕 3×92 T，分三层绕制， 三组次级并联输出。线圈绕法示意图参见图 2。 该机电源变压器选用功率在 200 W 左右 EI 型铁 芯变压器，阻流圈为 5 H 300 mA。 2.3 电容的选取 全机电阻用大红袍、绿色碳膜电阻或 AB 碳阻， 这类电阻音色甜润耐听。电阻对音色的影响不如电容 明显，因此选用合适的电容对音响表现具有一定的靓 化作用。耦合电容可选用 Sprague VQ 油浸银膜，这种 电容是近几年才在电子市场上见到的拆机品，Sprague VQ 油浸银膜电容是举世公认的发烧级电容，用于级 间耦合时， 音色极为通透、 甜美、 音乐感好， 音效 较 WIMA 电容还好。 据经销商说这种电容由于年代 久远、漏电多，引起的噪音或交流声也大，体积大， 所以选用这种电容时一定要测量。仔细挑选，邮购 时就要碰运气了。笔者邮购的几只型号为 SPRAGUE VitaminQ 0.22 μF/1 000 V、0.68 μF/200 V， 漏 电 小， 性能不错，充放电极快，交流声低不可闻，但价格很 贵，Sprague 电解电容在每只电容壳内有 2 只或 3 只 装，并且工作电压不同，容量和工作电压都印有数字 和符号，并在接线端子旁边打有标记，如 20-450DC □、 20-450Δ，在接线端也有“□”或“Δ”符号，外壳 是负极，外壳包有透明绝缘层，有的品种里有 450 V 和 25 V 的，Sprague 电容的性能非常可靠，频差传导 特性均匀， 高频损耗小， 自激噪声低， 使用寿命也 很长久。Sprague 耦合电容声音沉稳有力、刚韧并举， 跟相同容量的其他品牌相比较，Sprague 的声音会更 加丰厚温和，同时不失阳刚，即柔中带刚。其刚性同 时也表现在中频段的饱满有力，声音的密度感、份量 感上。所表现出来的乐器具有良好的形体框架，非常 优秀的动态表现也是 Sprague 的特色，除去 RIFA 外， 能够跟 Sprague 比较的真不多。 RIFA 电容也是不错的选择，涟波电流大，电荷 转换速率快，交流内阻低，音色非常醇厚，大气耐听， 不过上机前要通电预煲，进行性能测试，然后选用 品质优良的品种焊机。PEH169 系列是其铝质电解电 容器里面的高档系列，为铝箔湿式电容，有个与众 不同的特点：拿起来放在耳边摇动一下，会听到哗 啦哗啦的液体流动声音。在挑选二手 RIFA 电容时， 如果听不到这个声音，那就说明已经干枯了，不能 再使用了。RIFA 电解电容还有个重要特点，就是寿 命非常长。 RIFA 电容的涟波电流大是举世公认的，一些资 深烧友认为相同容量的电容，1 个 RIFA 可以抵得上 2 个普通的制品。高耐压的电解电容无论是 Irac 还是 Esr 都要比低耐压的好很多。100 V 耐压 15 000 μF 的 涟波电流要比两只 15 000 μF/10 V 耐压的还要大，而 Esr 小的更多。大的等效电感和等效电阻所形成的高 频阻抗，是一般电解电容器的症结。而 RIFA 电容内 部的等效电感和等效电阻都非常的低，所提供的电流 非常大，充放电的速度极快，因此能应付强大的动态 以及低频所需的大电流，相对于功放在低频大动态时 的表现就不言而喻 了，高频之靓也少有匹敌。 国产高压铝壳电解电容用于胆机电源滤波退耦音 色不错，业内人士介绍说国产电解电容有的牌号性能 已接近国外发烧级的水平， 品牌有天和、 和平、 长 峰、无锡、南京、南通、江海等。这些电容的容量较 小，而体积与现在同规格的电解电容相比较大，做 工结实，非常耐用，短时间超过标称电压几十伏也 不会击穿；容量规格一般有 10 μF、20 μF、30 μF、 33 μF、40 μF、22+22 μF 等， 耐 压 一 般 有 300 V、 图2　线圈绕法示意图 2008.3-70 2008.3-71 设计与制作 音 响 技 术 AVtechnology 450 V、500 V 等。 天 和 电 解 电 容 有 多 种 型 号， 如 CDZ-BO、CD-1-CO、CD-3、CD-15 等，CDZ-BO 和 其 他 型 号 如 CD-1-CO、CD-3、CD-15 性 能 相 近， 只 是容量和负极接线情况不同。CDZ-BO 使用比较灵活， 可单只电容使用，也可两只并联使用。由于耐压较高， 因此更适用于工作电压较高的胆机。CD-15 型负极有 接线端子，并且容量较大、体积较大、耐压较高，用 于倍压整流电路较为合适。经焊机试听，国产高压铝 壳电解电容音乐感极好，乐声柔和、温暖，音乐密度 也够味，低频的力度也足够，并且收放自如，高、中 频均衡度也不错，音色甜美、人声情感丰富，有一定 的音乐气氛， 全面胜过 AVOX 等彩电电解电容， 和 Sprague 以及 RIFA 等名牌电容相比，音乐感和音乐气 氛方面难分伯仲，其各项性能参数并不差，并且性价 比非常高，经久耐用。 3 搭棚焊接 选择合适的底板，对所用元器件要经过认真测试 筛选，确认合格后，按视频电路要求合理布局，方可 除蚀焊接，用直径为 1.5 mm 的镀银单芯铜线和含银 量为 5% 以上的焊锡丝按电路图进行焊接，机内信号 输入线、输出线仍用电视同轴线焊接，做好防振及屏 蔽，有关接插件也一律使用镀银制品，为了保证 音效，全机不得随意串并联胆管、阻容件，或用双芯、 多芯线，音色是建立在音质基础上的，音色与电荷的 分布参数及电流的运动路径和方式密切相关。 搭棚式焊接是根据不同要求用不同品质及粗细的 导线，在每个元器件连接点或部位直接跳线焊接，或 依靠元器件本身的引线直接绞合焊接。由于线间都有 绝缘层或间隔，自然也就不会形成短路。采用搭棚焊 接与传统的印刷电路板焊接相比就音响效果来说，确 有不少优点。目前，不少的电子管放大器都号称其采 用了搭棚式焊接技术工艺，特别是一些高价位胆机， 几乎都在使用这一既费时又费力的做法。 4 调试听音 焊接结束核实电路正确无误后，通电调试工作点。 前 置 放 大 管 6N1 三 极 管 部 分 阴 极 电 压 为 2 V， 阴 极 电流为 2 mA。倒相管 6N1 电流调节为 3 mA，倒相管 6N1 屏阴电阻大小将影响本极输出增益、频响、失真 度，经实验本机取 51 kΩ。6P13P 工作点通过调节阴 极电阻使阴极电压为 24 V，每管阴极电流约 15 mA。 整机调试后，静煲两星期至一个月，再复查工作点调 整，必要时要更换有关元器件。 通过正确的煲机，对音响系统进行长时间的连续 使用，可让音响器材充分“老”化，使之不再发出刺 耳的噪声或过紧过硬缺乏韵味的声音。 该机经近一个月静煲和动煲，接入系统联机试听。 如整个系统一起煲机，则效果更加理想。如不想听音 或没有时间，输出端可临时接上一只 10 Ω/20 W 电阻。 音源采用外置 USB 电脑声卡，声卡在电脑中的 作用，相对来说是比较独立的，因此声卡对电脑整体 性能影响也相对较小。但声卡的好坏决定着声音的表 现力，采用 PCI 总线结构的声卡与采用 ISA 总线结构 的声卡相比具有更大的数据流量和更小的系统资源占 用率，还具有更细腻的声音表现效果；采用 USB 外 置声卡是将声音信号以数字方式输出是绝对不受电脑 内部电磁杂波干扰的，与采用 PCI 总线结构的声卡相 比，音响效果又更进一层。 虚拟杜比 AC-3 环绕软件解码，自制 6C5P 胆前级， 自制该功放，音箱是 8 英寸 91 dB 全频音箱。开启电源， 一片寂静，没有一点杂音，点击一首 MP3 格式的《边 疆的泉水清又纯》，听人声仿佛歌手就在眼前，具有 良好的声场动态描绘能力，高中低频表现全面，情感 靓丽，尤其是音色的通透感、密度感、逼真度，水清 见底；乐声色饱和度，明亮感，细腻流畅的韵味，均 归功于视频管在音频中运用及选用优质电容的魅力。 再接着试放正版碟片听音，开声就不一样，人声 弦乐情真意切，中音特别甜美，并且在中频里又听到 了不少细节。《蔡琴老歌》的“神秘女郎”中伴奏的 吉它质感强烈，女声甜美，情感丰富，充分显示了雄 浑、豪放、音乐感强的特色。《龙韵》中“龙腾虎跃” 开头的几声大鼓，鼓声真实，鼓皮弹性好，余韵丰富， 力度极佳，低音收放自如，乐感朝气蓬勃，场面十分 热烈！