与其选择动则几千的千元耳放推荐,为什么大家不选择功放

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作者:小堡
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  耳机放大器简称耳放。在耳机系统中,音源与耳机之间加入一个耳机功率放大器的环节,可以改善音质、调整系统的音色走向,这已经在耳机发烧友中形成共识。
  耳机放大器是什么
  耳机放大器是为耳机专门设计的功率放大器,主要用于推动中高端的高阻抗耳机。
  普通耳机的阻抗一般为16-32欧姆,中高级hifi发烧耳机为了获得较好的低频响应,往往采用高密度线圈长冲程设计,这时耳机的直流阻抗会高至200-600欧姆,一般的随身听或者功率放大器都是低阻输出设计,遇到这样的高阻耳机会成倍降低输出功率,并破坏频响曲线,因为这时的末级功率管没有工作在线性区域内。耳机放大器能适应这些高阻耳机。同时耳机放大器可以在提高输出功率的基础上,对音质音色进行修饰,形成个性。
  耳机放大器怎么用
  具体来说,耳放是用于音源与耳机之间的一个环节。将音源(比如音效卡)接入耳放的输入端,再将耳机或有源音箱等放音设备接入耳放上相应的输出端。正确接线后,打开电源,指示灯显示正常后,我们就可以分别调节音量的大小,将放出的声音调整到自己想要的效果。
  在使用过程中,有一些事项需要我们额外注意,这里小编简单的给大家提一提:1.放大器开机后最好先不要插入耳机,而是预热一分钟后再插入;2.由于耳放的驱动力非常强悍,大家要注意控制音量;3.注意要使耳放与耳机的规律相匹配,否则很容易烧坏耳机;4.用于连接各个器材的接线也要尽量选择优质的,千万不要小看它的作用。
  耳机放大器推荐
  产品一:谷津U4耳机放大器 产品价格:5800.00元
  输入阻抗:47kΩ 输出阻抗:72Ω 频率响应:DAC 20Hz-50KHz
  产品尺寸:60x290x180mm 产品重量:3.5kg
  产品二:goldewave GD01耳机放大器 产品价格:3380.00元
  信噪比:120dB 频率响应:20Hz-20KHz 失真度:0.0006%
  电源电压:AC 220V 50/60Hz 产品尺寸:272x202x50mm
  产品重量:4.5kg USB输入格式:PCM 16-24Bit
  耳机放大器有什么用
  耳机放大器很多朋友误以为和功放的功能差不多,这个观点是非常错误的。因为耳机放大器对于耳机音质的提升是没有任何的作用的。耳机放大器的作用仅仅是让耳机在正常的工作环境中发挥更好的工作水平,仅此而已。说白了耳机放大器就是个对信号的功率进行放大的设备。
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标题: 耳机放大器有什么用?耳机放大器推荐 &&&&&&&&地址:http://www.bzw315.com/zx/shumachanpin/368397.html
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七十年代以后,耳机技术有了迅速的发展和提高,其重放的效果几乎达到了完美的程度。而今?世界上最著名的电声、电器厂家,如德国的森海塞尔(SENNHEISER)、拜亚动力(beyerdynamic),奥地利的爱科技(AKG),美国的歌德(GRADO)、高斯(KOSS),日本的铁三角(Audio Tecanica)、索尼(SONY)更是生产了大量不同系列不同规格的优质耳机。这些耳机中有的频响超越了人的听觉范围(20Hz――20kHz),达到了5Hz―35kHz,谐波失真和互调失真也减少到了小于0.1%的高标准。它们的音质已明显超过扬声器放声系统。德国著名交响乐指挥家卡拉扬,在对比了很多立体声扬声器系统、耳机系统以后,曾经非常肯定地说:后者能够更好的重现音乐的立体感,因而具有更强烈的临场效果。
但是,绝大多数的优质耳机仅仅凭借随身听、CD机、MD机、MP3机或者电脑声卡来推动是远不能发挥出它们的优异性能的,在很多情况下还需要一个中间设备――耳机音频功率放大器?Headphone Ampliers ,通常简称为耳放。那么什么是耳放呢?就让我们来给它一个确切的定义吧,耳放――就是提供给耳机放声系统音频功率、并对其重放的音色、音量及立体声状态进行调节与控制的独立装置。所谓的独立装置,是相对于有些机子中内置的耳放电路而言的。我们不把这些内置的耳放电路定义为耳放的范围。
  实际听音证明,耳放的作用的确很大,而且不同结构的耳放具有不同的声音风格和特点,很值得耳机和音乐爱好者们玩味。可是市场上的商品耳放动辄千元以上,电子管耳放更是价格惊人,而且品种又少,很难满足我们的需要。所以在“DIY”风日盛的今天,“DIY耳放”也应成为一种时尚。自己动手“DIY耳放”可以随时改变线路,聆听不同线路搭配引起的声音微妙变化;还能使你领略成功的喜悦和品尝犹如咖啡般的甘苦滋味!动心了吧,那就赶快来体验这其中的乐趣吧!
  “跟我自制耳放”由四篇文章组成,分别介绍“集成电路耳机放大器”、“晶体管耳机放大器”、“OTL电子管耳机放大器”、“带输出变压器的电子管耳机放大器”的制作。每一种耳放都提供完整的电路原理图、印刷电路图和自制元件的各种数据。所有这些电路又都是经过实际制作验证过的,只要按照要求一步一步跟笔者“DIY”下来,一定会拥有一台自己心仪、性能优良的耳机好“伴侣”。通过这四种不同结构的耳放的制作,相信大家还能积累一定的实践经验,然后举一反三,还能“DIY”出“集成电路和晶体管”、“晶体管和电子管”等混合结构的优质耳机放大器来。
集成电路耳机放大器
  在千姿百态的集成电路(Integratel Circuit?简称IC)大世界里,有一种被称为运算放大器(Operational Amplifier?简称OP)的小角色格外引人注目,由于它能模拟数学中的加、减、乘、除及微积分等运算,便由此而得名。最初的运算放大器由分立元件构成,随着集成电路技术的发展,在数字电路集成化完成之后,尤其是美国仙童公司(Fair Child)首先推出了μA702、μA709、μA741以后,大批的集成运算放大器竞相而出,并在各个领域得到广泛的应用。目前仅常用于音频HiFi领域有口皆碑的就不下数十个品种。
  用运算放大器设计电路,一般不需要复杂的电路知识,任何人都能用它来制作从音频到工业控制的各种实用装置。这里我们首先介绍的集成电路耳机放大器(见上图),就是全部使用运算放大器来完成的。这个电路综合了多项技术,是一款功能比较完善、性能比较优良的IC耳放。它具有以下特点:
⑴ 采用单运放皇作输入级,音色更加细腻、通透;⑵增加了双运放并联功率扩容,推力十足,能满足各种阻抗的耳机使用;
⑶具有立体声耳机声场模拟电路(Soundfield Simulator for Stereo HeadPhones),效果十分奇妙;
⑷使用直流伺服(DC Servo),使放大器工作更加稳定,对耳机的使用更加安全;
⑸采用高性能的“有源伺服电源”,为耳放增光添色;
⑹安装镀金IC座,可方便更换不同的运算放大器,感受其中微妙的音色变化。
(图1)是耳放主机部分的原理图。
图中IC1是输入级? 单运放NE5534N被接成同相放大器使用,具有输入阻抗高和低噪声的优点。IC1与IC2之间为立体声耳机声场模拟电路,改变电位器SR的阻值可引起声场的变化。 SW1和SW2为声场模拟电路的接入和切断四刀双掷按钮转换开关,当开关处于接入位置时声场变窄,当开关处于切断位置时声场变宽。
IC2、IC3为双运放NE5532N,其中IC2中的一只运放作同相放大器使用,另一只作直流伺服使用。
IC3中的两只运放并联相接,作为输出级功率扩容。下面我们着重叙述一下模拟声场调节电路和直流伺服电路。
对于耳机立体声听音系统的声场再现,有两种截然不同的看法。一种认为耳机相对扬声器有一个突出的优点,那就是没有交叉信号的干扰。当用一对扬声器重放立体声节目时,左侧扬声器的声音不仅到达听音者的左耳?同时也能到达听音者的右耳,右侧扬声器也是相同的情况,这就形成了特定的交叉信号?它在一定程度上冲淡了立体感。于是认为耳机听音系统的左右声道信号因分别进入左右耳,完全不存在交叉信号,立体感就更加明显。另一种观点认为,左右声道如果完全分离就缺乏交叉音,反而不能再现正确的立体声声场。于是就有人设计了立体声耳机声场模拟电路,试图找回这个交叉音。笔者通过实验美国工程师切斯特?西姆普森(Chester Simpson)设计的耳机立体声声场模拟线路经过反复比较试听觉得并非像所说那么好? 声场宽度明显被压缩了。但是在听一些独奏、独唱曲目时也觉得有点意思。当不接入这个电路听德德玛“我从草原来”这首歌时,一声“啊――嗨――啊”就把我带到了广阔无垠的草原上。当接入这个电路时,我立刻感到德德玛从草原来到了身边,“…百灵鸟唱起歌来…诉说我久别的情怀…”,她是在我的面前轻轻诉说,而不是像刚才在脑际迥响了,音乐是在我的客厅中飘荡,而不是来自四面八方了。真是别有洞天?另有一番滋味呢!所以难以割舍,最终还是采用了这个电路。只是原设计对信号衰减稍大,于是将电阻Ra、Rb从原来的75K改为150K。为了简化电路,在实际制作时,也把100K双联电位器中的Sra、Srb和100K的电阻ARs、BRs分别用一只150K的电阻替代了。如果你喜欢声场能随意调节,按图“施工”就行了。另外还应该说的是,当你播放“仿人头录音”或“真人头录音”的CD片时是应该切断此电路的。
  说到伺服?Servo ,这原本是一种机构,叫作伺服机构(Servomechanism)?是一种对机械运动实现自动反馈控制的系统。如CD机中的聚焦伺服、循迹伺服、滑动伺服、主轴伺服等等。所谓直流伺服(DC Servo)它实际上和机械毫不搭界,它是将放大器输出的直流变化量经过积分(可理解为在一定时间内,各瞬间变化量的集合。在高等数学里积分是微分的反运算,也就是微分之和。)后,再通过运算放大器处理,最后反馈到放大器输入端,进而调整放大器输出端直流电压的自动反馈控制电路,它是对付放大器两大杀手之一的“输出端直流”(另一个杀手是振荡)的有效措施。能将输出直流电压控制在几个毫伏之内,确保放大器工作的稳定和耳机使用的安全。
(图2)是电源部分原理图。
  采用了Technics(松下公司)研制的号称性能凌驾蓄电池之上的“有源伺服电源”电路。Technics在干电池、蓄电池、分立元件稳压电源、三端稳压集成电源之间使用猝发信号进行试验?发现三端稳压集成电源的性能较好,比较接近蓄电池。在频率很低的直流范围性能非常好,而对于音频高端的信号变化就显得力不从心。于是应用高速运放与三端稳压集成电路搭配,研制出了有源伺服稳压电源。在本例中三端稳压集成电路选用LM7815、LM7915,运算放大器选用NE5532N。
好了该说的基本上都说完了现在我们就开始动手吧!
  首先我们应该制作的是印刷电路板(PCB),本来也可以使用一种叫作“洞洞板”的实验板,但是那样显得不够专业,所以我们还是自己做吧。
(图3)是印刷电路图。(图4)是元件安装位置图。
  印刷电路板是安装各种元件的基板,一定要选择质量好的厚度在1.5mm的板子。为了容易制作我们用单面敷铜板。按照印板的实际尺寸?168×96mm 扩大复印一张l ? 1的印刷电路图,用复写纸把这个图描绘在印刷板的敷铜面上,一定要描绘得准确、无误。事先应该把敷铜面清洗干净并用细砂布打磨一下。用小中心冲子(也可以用一寸半铁钉)在所有需要钻孔的地方打上定位眼,然后用0.8mm钻头打孔。调好油漆,用绘图仪中的小圆仪在钻孔的地方以孔为圆心画上直经为l.5mm的圆(接地的地方可以不画,待会要全部涂上油漆),个别点的直径要画大,见(图5)。
  现在可以休息一下,一定要等油漆干了以后才可以接着画。想一想为什么我们先打孔,而不是像通常的那样腐蚀完板后再打孔呢?因为这样才可以确保每个孔都在印刷电路圆形焊接点的中心位置。这可是一个小诀窍呀,奉献给大家吧!
  接下来用直线笔注上油漆,一次不能注得太多,否则画的线不均匀,把直线笔调整到0.8mm的宽度,按图连接各圆点。(为了大家描绘方便,所有的连线没有使用曲线),最后把接地的地方画出,见(图6)。等油漆干了以后,用工艺刀把图稍微修整一下。
  在一个方盘中倒入50克左右的三氯化铁,加入250克到500克的热水,待三氯化铁溶化后将敷铜板放入盘中,见(图7)。
  可以轻轻的晃动盘子加快腐蚀,或者干脆不用管它,早晚它会腐蚀完。如果你太心急,给盘子稍微加点热或干脆再加点三氯化铁好了。板子腐蚀完后用清水反复冲洗干净,并用汽油将油漆擦掉,你看非常漂亮的印刷电路板就做好了,见(图8)。
  不要像有些书上介绍的那样在板上涂上松香水,那样等你焊完元件,板子就显得格外脏,日后也容易粘结上灰尘。
  现在我们的耳放其实已经完成一半了,制作印刷板是最费工、费时的工作了,不过也很有趣。对了,如果你想在印刷板上腐蚀出你的标记或名字什么的,事先画上就行了,注意了没有,我示范的板上就有一个标记呀。
  接下来就是焊接元件了。见(图9)。
元件在焊接前一定要用万用表检测一下数值和好坏,这样以后可以减少很多麻烦。另外你在购买零件时就可以预先测一下,最好能买到数值误差小的元件。零件在板上插上几个就把它焊上,见(图 10)。这样插好的零件不容易跑掉,焊好的零件多余的引脚线用斜嘴钳把它剪掉。个别引线、引脚粗的元件,像电位器、耳机插座等的安装孔需要再扩一下。因为使用的是单面敷铜板?所以很多地方需要用“跨接线”连接起来,“跨接线”可用剪掉的引脚线制作,转换开关的连线最好使用屏敝线对照图纸一一把它们焊好,屏敝层的一端接地。你看这就是焊完的板子,见(图11)。
  另外,在焊接过程中一定要注意两点:一点是零件不要插错地方,另一点是不要有虚焊和连焊(把相邻的并不相连的焊点焊到一块)的地方。
  现在我们就先来调试一下主板。调试前再仔细把板检查一下,根据我的经验,到了这个时侯恐怕很难静下心来作检查了,不过一定要强迫自己养成这个好习惯。
  临时焊接上变压器和左、右声道的RCA插座,只插上IC4运放集成块,给电吧。用万用表测一下整流过后的电压,应该是30V左右,稳压输出的电压是+15V、-15V。可能有些微小差异,问题不大。如果差别较大就要换稳压集成块看看了。然后测一下所有IC座上的供电电压也应该是+15V、-15V。断开电源,插上所有运放块,再给电,用万用表直流2.5V档测一下耳机插座左、右声道对地的电压,正常情况下电表指针只有一点点移动看不出移动更好,当然你要有数字表或毫伏计那就更好了,只要不超过5―6mV就没什么问题。如果正常就插上耳机吧。为了避免在调试中发生意外也可先用一个廉价耳机实验。接上音源,再调一下音量电位器,反复按动模拟声场转换开关按钮,一定会感觉到明显的声场变化,是不是很有趣呀!
业余条件下耳放的外壳是让人有点头痛的事,不过现在电器元件市场有许许多多的仪表成品盒子可供我们选择,到那儿买上一个大小合适、自己喜欢的回来,安排好开关、各种插座、指示灯、保险、电源线的位置并打好孔,再一一把它们安装好,见(图12)。
  最后焊接它们和主板的连线,固定好主板就行了。为了减少交流声,缩短输入端到音量电位器之间的连线长度,我们将电位器布置在了印刷电路板的后侧,这样还要做一个延长杆,你看这是用废拉杆天线做的,既漂亮又好用,在电位器柄上缠绕二层双面胶条将延长杆紧紧套上就行了。最后安上电位器的旋钮和模拟声场转换开关的按钮我们的耳放就大功告成了,见(图13)。
  上盖可以先不盖,等到你看够了、机器也煲好了、各方面都没什么问题了再盖上它吧。
  在这篇文章的最后我们再说说元件的选择和几个要注意的问题。这个耳放使用的元件都是市面上比较容易找到的普通品种,电源滤波使用电解电容,其它的使用小型的CBB电容和云母电容,只有10P和33P分别用了瓷片和独石的。电阻全部使用五色环金属膜电阻,至于电位器为了固定起来结实,用的是带等响度补偿的双联八脚电位器,其中补偿脚空置不用,外壳用导线和地连接。如果你想用好点的就买一只阿尔卑斯(ALPS)蓝色电位器吧。 NE5534N采用美国Signetics公司生产的低噪声高转换速率的运算放大器:称大S NE5534N、 NE5532N采用荷兰Philips产品,市面上称为德克萨斯公司的最好不要用,容易引起自激而且很难消除。当然能使用更好的运放(如OPA134、OPA2134、AD827、AD275、OP275、TL082等等)效果会更好。三端稳压集成块需加散热器。电源变压器用5VA的R型或EI型铁芯,次级绕组为21V×2带中心抽头的那种。如果找不到也可使用16V---20V×2带中心抽头的,自己制作的话可用舌宽14mm叠厚20mm的EI型冷轧硅钢片按电路图中所给的数据绕制。次级最好双线并绕以求得两个绕组电阻一致。因为很多书和资料中将运放和三端稳压集成块的引线定义给搞错,所以也把它们的引线图在(图1)、(图2)中一并画出。请以后多留意。
  由于集成运算放大器内部是由多级直流放大器组成每级之间都存在阻抗和分布电容,这就形成了R―C相移网络,当信号每通过一级就要产生一个附加相移。此外在运放的外部由于各方面的不良耦合都会形成附
加相移,结果运放输出的这种相移信号通过反馈进入输入端就可能引起振荡,破坏放大器的正常工作。NE5534N的5和8脚就是消除这种自激的补偿端子,C是补偿电容,根据情况可在10P―33P之间选择,只要不自激越小越好。由于本电路使用了直流伺服电路,所以NE5534N的调零端子1和8脚之间没有接入可调电阻。
  这个耳放可作为前置放大器使用, 只要拔下耳机插头输出的一组RCA插座上就有信号了。工作中集成块要发热,用手触摸它会感到稍微有点烫手,不用担心,放心用吧。
  大家也许最关心的是它的实际效果,我想就不必再一、二、三、四的评点了吧,如果一定要说,那就是一个字――好!
(未完待续)
晶体管耳机放大器
晶体管(Transistor)的出现揭开了电子技术发展的崭新的一幕。它体积小巧、消耗功率少、性能出众、品种繁多、用途极为广泛;也正是由于晶体管的问世才使现代音频功率放大器的设计和制造成为可能。没有那一种功放象晶体管功放这样繁花似锦、线路多样、丰富多彩的了。
采用晶体管等分立元件来制作耳机放大器与集成电路相比具有更大的灵活性、趣味性和诱惑力。分立元件好似“积木”,可根据你的设计搭建成各种不同类型的电路,许许多多电子爱好者为之乐此不疲。“晶体管声”也是一种有“魅力”的声音,你一定见过那晶莹剔透的水晶吧,或许还为许多闪烁着五颜六色神密光芒的宝石而感叹过!
那么是否想听一下这犹如水晶、宝石般的清丽通透的声音呢? 如果想,那就跟我一起来做一台晶体管耳放吧!
这台晶体管耳放共用24只HiFi三极管、4只场效应管、8只三端稳压集成块、2只双运算放大器和4只整流二极管。图1是它的电原理图,图2是结构方框图。
初看起来线路似乎显得有点复杂,一下子摸不到头绪。不要着急,对照图2的方框图反复比较一下就会清楚多了。它主要由差动输入放大级、串叠激励放大级、互补推挽功率放大级、超级直流伺服电路和稳压电源五部分组成,左、右两个声道完全相同。虽然使用一个变压器,但是次级绕组却是单独的两个,因此它们还是完全独立的。
从电路结构上讲它是一个全对称的OCL放大器。全对称是指从差动输入级、到激励级、功率放大级等各部分都是互补对称的形式。这是一种比较完善的优良放大器, 它发挥了NPN型和PNP型晶体管互补工作的特点,使电路的工作更加稳定、保真度更高。并且开关机时不会对耳机形成电流冲击,显的格外宁静。输出级晶体管工作于甲类(classA)状态,彻底消除了交越失真和开关失真,实际听音有点“甜润”的感觉。
现在我们来看看实际线路。原理图中T1、T2构成PNP差动输入放大,场效应管T5是它的恒流源。T3、T4构成NPN差动输入放大,场效应管T6是它的恒流源。差动放大可以有效的抑制零点漂移,在高质量的放大器中常被使用,使用结型场效应管组成的恒流源,线路简洁性能又好。信号从T1、T3的基极输入,负反馈和超级直流伺服(Super DC Servo)伺服电压加在T2、T4的基极。差动推挽放大后的信号从T1、T3的集电极分别输送到由T7、T8、T9、T10组成的“串叠”单端推挽放大器作激励电压放大。“串叠”放大是一种俗称,它的名字实际上是“cascode”,就是共射D共基放大电路。图3就是基本的共射D共基电路。T1是共射极放大,因为共射极放大不够稳定而且易受Vce的变化引起非线性失真,所以在T1的上面“串叠”一个工作稳定的T2共基放大,并在T1射极与T2基极之间加入一恒定的电压V,因此T1的Vce就被固定在某一特定的电压值上,这样即消除了失真、也使工作更加稳定了。整个电路等效于一个性能优良的共射极放大器。该电路主要应用于放大25MHz和更高的高频信号,属于低噪声、宽带放大器,用在这里更是“胜任愉快”。
串叠放大后的激励信号通过T8、T9的集电极直接送到T13、T14的基极,经过互补推挽功率放大后输出驱动耳机发声。
T11、T12组成恒压偏置电路,供给T13、T14稳定的偏置电压。调节R21使输出管静态工作电流达到25mA---
30mA,使之处于甲类工作状态。
C3、C5、C4、C6、C11、C12为退耦电容,它们可避免大信号引起的瞬态失真和寄生耦合。
R1为负反馈电阻,它的阻值大小直接影响耳放的增益。本例中R1的阻值为27K,阻值越大负反馈量越小增益越大,反之亦然。为了更换方便把它套上绝缘管直接焊在印板敷铜面上。在电阻R1上没有并连反馈电容,这样可减小放大器的瞬态失真。
OP为集成双运放,每一块运放组成一个超级直流伺服电路,用来进一步稳定和降底中心点电位。实验表明当中心点电压在3V时它也能将其拉低到5mV。但是一定要注意应尽量通过管子配对的方法来降底这个电压,否则会影响放大器的瞬态特性。
C13、R35是RC负载阻抗补偿网路。由于耳机属于电感性负载,在频率高时感抗会增大,此时C13的容抗却会降底从而使负载总体阻抗在频率变化时趋于一致,有利于放大器的稳定工作。
在扬声器放声系统中,喇叭的阻抗一般在4欧姆到8欧姆,振盆的质量相对耳机振膜也大得多。所以要求功放的内阻要小,以得到较大的阻尼系数(阻尼系数DF定义为音频功率放大器的额定负载阻抗RL与功放内阻R0之比,即:DF=RL/R0 ),这样才有利于消除振盆的自由振动(当停止信号驱动时由于惯性引起的振动),使声音不至于因此而含混不清。晶体管功放的阻尼系数一般在40以上,专业功放更是高达几百。
耳机放声系统与之相比有很大不同,耳机的阻抗范围很宽,一般在32欧姆到600欧姆之间。它的振膜更是很轻,自由振动形成的感生反电势不大,不需要放大器有很小的内阻加强阻尼。而且内阻过小当负载阻抗变化较大时会引起放大器性能的变化,也使输出的功率差异太大。所以在输出端加了51欧姆电阻R0试图均衡这种情况。这样你在插拔耳机时也不用担心输出端短路了。
本机的电源部分如图4所示。
这是一个全部使用三端稳压集成电路的电源。从变压器次级开始分成完全独立的两个部分,这样基本消除了左、右声道间的串扰,增加了隔离度。每一部分都有两组电源,一组为正负24V供给放大部分使用,另一组为正负15V供给运算放大器,15V稳压的输入电压直接取自24V电压,简化了变压器制作。
调节电阻器R36可对正负24V电压的平衡进行微调以纠正由于互补对管参数的不一致引起的中心点偏移。由于采用半波整流滤波电容用的也较大。
这台耳放的制作虽然稍复杂一点。但是只要注意关健的三点你就一定能成功。
第一点是印刷电路板的制作要好。
图5是印刷电路板图。这是一块210×150mm的线路板,除了几个插座、指示灯、开关、旋钮外几乎所有的元器件都要焊接和安装在这块板上。因此最好选择2mm厚的优质敷铜板来做。制作时钻孔要精细、绘图要准确,腐蚀完后板的四周要砂光。具体制作方法请参阅〈跟我DIY耳放一〉《集成电路耳机放大器》,在此不再赘述。
第二点是元件的选择搭配要一致。
本机因为是全对称结构,因此所有对称的元件也尽量选择一致。电阻选用北京718友晟公司1%精度的金属膜电阻, 除图中注明功率的外其余全部使用1/4W的;CBB电容选用汤姆逊公司耐压63V的产品;电解电容选用佛山利明牌的;半可调电阻选择全密封的品种;电位器就买一只阿尔卑斯(ALPS)的吧! 三端稳压集成块的参数也存在差异,要挑选参数一致的。变压器选用的功率较大,每声道有7VA的动力,如果自己做可按图上的数据绕制。
最为关键的就是晶体管的选配了,选配好了会使你一路顺风,选配的不好在调试时就会让你大伤脑筋,所以一定要引起重视。晶体管要选用HiFi音频专用管 本机使用的A1145、C2705,A1220、C2690就是很不错的管子,A1013、C2383截止频率要低一些,但作恒压偏置也足够了。购买这些管子是一定要测试的,一般经销商都备有简单的晶体管测试仪,可按放大倍数进行配对,数值差别要控制在3%以内。测试时要选取与实际工作电流相近的条件为准,但是还要更换条件观看放大倍数的变化,也就是说在各种测试条件下以放大倍数变化小的为上品。A1220、C2690是NEC的产品,电流1.2A,功率达20W,用在本机决不算大材小用。本机的增益很高,如果你还想增大出力适当减小负反馈、提高电源电压它就派上用场了。如果你在制作中机子出现自激,静态工作电流突然增大,它也能泰然处之。
场效应管可先用万用表R×1K档把漏极(D)和栅极(G)、源极(S)和栅极(G)两个PN结象检测普通二极管一样检测一下好坏,然后检测D、S两极的正反向电阻,一般在数KΩ,再按图6检测漏极电流(ID ),选择数值一致的就行了。
第三点是试验调整要精心。
再好的线路,再好的工艺,如果最后调整的不好亦然发挥不了应有的水准,试验调整应有一定的步骤和方法,这才能达到事半功倍的效果。
一切都准备好了,现在就开始进入实战吧! 我们以左声道为例,右声道也如法炮制。
按照图7的元件布置图将元器件和逐个焊接安装在电路板上,晶体管、运放先不装。电位器VR通过图8的铝支架固定在电路板上,因为它安装在后面所以还要做一个延长杆。四只LM317、LM337都装上散热片,最后再仔细的检查一遍就可以开始电源部分的调整了。
调整R36使正负24V电压相等,如果正负电源不是24V那就要更换R37、R38两只电阻了。电压偏高时减小阻值,反之增大阻值,先用一只5K的可调电阻试验,等调好后再装上同阻值的固定精密电阻。正负15V电源只需检查无误就行了。
接下来焊接T1到T6六只管子,为了减小零点飘移,T1和T2、T3和T4需要热耦合,焊接时先尽量让它们贴紧,等调试完再用大小合适的热缩管套上加热紧固。
接通电源,检测R3、R7、R4、R8电阻两端的电压,正常值为0.05V,这时每只管子的静态电流是0.5mA
(0.05V/100Ω=0.5mA),相互误差&10%就可正常工作,如果相差太大就需更换管子从新配对了。检测R12、R14电阻的电压,正常值为4.7V,如果两者相差太大还要考虑调换T5和T6。还要注意的一点就是T1、T2、T3、T4是受T5、T6牵制的,也可以先将T5、T6短接先检测T1、T2、T3、T4的电流(此时它们的电流约在2mA),如果都一致了再恢复T5、T6。当然也可以调整电阻来取得电流的一致,但是不如更换管子效果好。
接下来焊上其余所有管子和其它外围元件,T11和T13、T12和T14也需要热耦合,可按图片9A的方法处理。
制作过程中如果出现自激需细心找出产生的原因和具体的部位,一般在在晶体管的集电极和基极之间加一个十几到几十微微法的小电容就可解决了,只要能消除自激这个电容的容量越小越好,最大不要超过100P。这个电容的作用类似于运放集成电路的补倘电容。
最后统调只有末级静态电流调整和中心点零电位调整两项。先检测电阻R24、R25两端的电压,正常值应为1V左右, T7、T8和T9、T10的电流为4.167mA(1V/240Ω=4.17mA),调整R21直到R31两端的电压为0.083V---0.1V,此时末级管电流就是我们需要的25mA---30mA(0.083V/3.3Ω=25mA---1V/3.3Ω=30mA)。一切正常后最后微调一下R36使中心点电压尽量接近零就可以了。最后插上运放中心点电压一定会在1mV以下。安装调试完的耳放主板见图片9B。
现在你就可以插上音源和耳机开机试声了,还是先用个廉价耳机,一切觉得正常了再换上你的好耳机。就这样用它个几天,等“煲”熟了再装机箱。
这次我们也动手用拉丝不锈钢板(俗称砂面不锈钢板)自己打造个机箱吧,加工尺寸和形状见图10、图11、图12。
  到不锈钢板装饰加工的地方先剪裁两块435×217mm、360×240mm厚1mm的板子,将图中左边的板子先打好直径为4mm的4个孔,锯掉多余部分,然后请他们用弯板机械按照尺寸压制成图中示意的样子,其它安装孔根据实际情况自已加工好了,最后再给机箱安装四只支脚。由于耳放发热不大,上盖也不必打散孔了。
面板提供两种款式,一种是木质面板,可采用木纹漂亮、木质细密的材料按图11加工,然后经过打腻、砂光、着色、罩漆就行了。另一种还是采用1mm的拉丝不锈钢板按图11右下方的图样尺寸下两块料,中间粘贴上一块四周刷了漆的五合板加厚尺寸,这样显得厚重一些。面板上再贴个标志点缀一下会显得更加专业。把主板、开关、插座……逐个安装就位,我们的晶体管耳放就全部完成了(见题图)。
这台晶体管耳放为您“搭建”的十分经典规范,可圈可点之处甚多,实际表现相当不俗。高端清丽不噪、中频通透柔顺、低音厚而不肥,动态十足、推力强劲、适应性广,很值得“DIY”上一台把玩把玩!
OTL电子管耳机放大器
大约在一个多世纪以前,科学家们已经发现电子能在真空中运动而形成电流,他们还知道热电极比冷电极更容易发射出电子。利用这些原理1904年世界上第一只电子管(Valve)生产出来了。这种被称为真空二极管的“灯泡”,除了灯丝之外在管内仅增加了一个电极(称屏极或板极),只能用来整流。直到具有放大作用的真空三极管(管内屏极与阴极之间又增加了一个电极,称栅极)的出现,在电子技术领域才真正引发出了一场革命。在以后的半个多世纪里电子管的发展进入了鼎盛时期,全世界每年生产的形形色色的电子管数以亿计。
但是好景不长,晶体管的出现彻底打破了电子管一统天下的格局,到了20世纪八、九十年代电子管已是“昨日黄花、风光不在”了。
尽管如此,由于电子管和晶体管传输电流的方法不同(电子管的电流是电子在真空中的电极间渡越所形成的,而晶体管等固态元件的电流则是荷电载流子在固体中的原子间运动形成的),使得它们产生了完全不同的特点。在声频放大器的应用中,一般来讲晶体管犹如宝石美丽而冷艳,电子管则犹如美玉华贵而润暖。这个差异使得电子管放大器(俗称“胆机”)至今仍以“胆色过人”而著称。“胆机”也亦然是音乐爱好者和音频发烧友追逐的对象。
这次我们要制作的OTL电子管耳机放大器就是一个很有特色的、声音迷人的纯胆耳放。图1是它的电原理图。
主机部分由改进的孪生三极管并联输入级和典型的阴极输出功率放大级组成。
常规的孪生三极管并联输入电路如图2所示,我们称它为单管并联输入级。这是一个共阴极放大电路。其奥妙之处有两点:一点是管子并联使输出阻抗减小一半,驱动能力增大一倍,瞬态更好; 另一点是用恒流二极管D替代了负载电阻,由于它具有可变阻抗的特性可使动态增大、工作更加稳定。
国外的一款孪生三极管并联前级曾获1995年蒙特卡罗大奖赛最佳前级殊荣,可见此电路功效不凡。可美中不足的是恒流二极管是半导体类的“石料”,这就给人一种“胆石混血”的印象,于是笔者索性将其用“胆管”替之,这就有了本文这个耳放的前级。V1使用口碑不错的6N11电子管,V2则使用廉价的6N1电子管。电路中C7、C8是退耦电容,C2、C3是旁路电容。旁路电容使音频信号电流不流经V1的阴极电阻R1,于是没有信号电流的负反馈,这使输入级灵敏度得到提升、频率响应更加平坦。但是直流负反馈亦然存在,如果由于电源电压波动和其它等原因引起管子屏流发生变化时,R1上的直流压降就会产生变化,也就是说V1的栅偏压就会随之变化,反过来去抑制屏流的变化。
从这里我们可以看出只要有个“风吹草动”V1的直流工作点就处在不稳定的状态,这是我们不需要的。恒流二极管或者本电路中V2的介入能使屏流保持恒定,从而稳定了工作点,这是该电路的一大特点。
实际应用时V2用孪生三极管的一半己能很好工作,这样L 、R两个通道用一只管子就够了,为何还要画蛇添足也要来个“双管齐下”呢? 细心的读者一定会发现这个改进的输入级和SRPP(Shunt Regu11ated Push Pull)电路似曾相同。SRPP电路常被人们称其为“单端推挽放大”或“分流调整推挽放大电路。
典型的SRPP输入级电路如图3所示。对于V1来讲,信号从栅极输入,从屏极输出,是共阴极放大器。对于V2来讲信号从栅极输入,从阴极输出,是共屏极放大器(阴极输出器)。实质上它是一个共阴共屏组合电路的变形。如果我们断开图1电原理图中的连接点A,使电阻Rk参于工作,这个电路就变成了SRPP输入级了。不同的是我们用了两只并联的孪生三极管(需要将V2换成和V1相同的管子),我们不妨称它为双管并联SRPP输入级。不要小看这个改动,它会给您带来比常规单管SRPP输入级更加优良的性能呢!
SRPP输入级也是一款非常精彩的设计,众多的爱好者曾为之抛柴加油,这样的好电路弃之实在可惜。所以V2才采用了双管并联的方式,为的是提供两种优秀的输入级供您选择。笔者在印刷电路板上已为您作好了安排,只要动手焊开一个连接点A,再将V2换成和V1同型号的管子你就会品尝到这个双管并联SPRR输入级的味道了。
这两种输入电路粗看只是一个电阻之差,可是“差之毫厘,谬以千里”,它们的工作状态却大不相同。前者的V2管只作V1管的负载没有放大作用,而后者的V2管既是V1管的负载,本身又参于推挽放大,所以两种电路的性能也就有所不同。你最终选择那一种那就看您所用的耳机和喜好了。
耳放的功率输出级是典型的阴极输出器(cathode follower)。阴极输出器过去曾经有过一段为声频爱好者狂热追求的历史,在那个时期各种杂志一片赞赏美誉之辞,声称如果把这种电路应用于声频放大器输出级,那么放大器就不会有非线性失真,频率特性会变得异常平坦,扬声器的阻尼问题也可得到很好的解决等等,一时间阴极输出器似乎成了高保真设备的规范模式了。日月荏苒,白驹过隙,随着时光的流逝这种电路却不知不觉的被人们淡忘了,在主流的胆机功放中已经很难找到它的身影。
那么阴极输出功率放大器是不是已经失去了昔日的风采了呢?当然不是。
我们知道,阴极输出器的基本特征是:
1) 高的动态输入阻抗;
2) 低的输出阻抗;
3) 小于1的通带电压放大率数值。
阴极输出器具有这些性能是因为它是一个电压负反馈放大器,所有电压负反馈放大器的优点,如杂声的抑低、频率响应性能的改善,非线性失真的抑低等等,它都具备。
阴极输出功率放大器的致命弱点是它的功率灵敏度太低,要求的输入电压幅度太大,对于前级来说,向后级供给很大的输入电压就可引起很大的非线性失真。从总体上来讲会得不偿失,另一方面它的输出功率太小,效率很低;高阻抗的优质扬声器的匮乏也是影响阴极输出功率放大器发展的瓶颈。
但是在耳机放声系统中由于所需的驱动功率很小,优质耳机的阻抗一般都在32欧姆以上,这些条件使阴极输出功率放大器的优点可以发挥到极致,而它的不足却可以得到有效的抑制。因此在耳机放声系统中它却得到了广泛的应用。
本机采用功放名管6P14组成阴极输出功率放大级。6P14是大屏极、高跨导(≥9mA/V)的五极管,接成阴极输出器使用时输出阻抗很低, 我们可以运用Zo=1/gm这个近似式计算出它的数值。式中Zo是输出阻抗,gm是电子管跨导。6P14的Zo=1/9mA/V=1/0.009=111欧姆。这比功放管6P1要低近一倍(6P1为204欧姆)。阴极电阻R4当6P14在三极管状态使用时可取270欧姆,这样当屏压在265V时可取得8.2V左右的栅偏压,使之工作在线性区域。输出电容C5使用2200微法,再加大已没有明显的效果,为了更好的播放中高频段,在输出电容C5上并联了C4和C6两只CBB电容。
这个阴极输出功率放大级当连接OUT1口时可以很好的推动阻抗100欧姆以上的耳机。如果连接OUT2口也能推动阻抗32欧姆到64欧姆阻抗的耳机。我曾用阻抗32欧姆的拜亚动力DTD231试验,效果也颇为满意(因为耳机所要求的功率放大器的阻尼系数不高,接入这个电阻不会对放音质量造成实质上的影响。具体描述请参阅上期文章)。
图4是电源供给部分电原理图。
这是个电子管全波整流电路。市电经变压器T将220V交流电变成260V、5V、和6.3V三组交流电压,5V供给整流管5Z2P(V7)灯丝,6.3V供给6N11(V1)和6N1(V2)管灯丝。6.3V的绕组有中心抽头,直接连在主机电路板上的接“地”端,这样可有效的减小交流声。如果绕组没有这样的中心抽头,可按图中下部那样接一个100欧姆2W的可变电阻,可变电阻的中心头连接主机电路板上的接“地”端,调节电阻器可使交流声降到最小。6.3V灯丝电源虽未经整流,但由于印刷电路布线合理,静态下已十分寂静。这种接法一是迟长了电子管的寿命、二是提高了机子的反应速度。既省钱又好声,何乐而不为呢!
高压绕组将260V的交流电压分别加在整流管的两个屏极,中心抽头也连接在主机电路板上的接“地”端,直流高压由V7灯丝引出,经限流电阻R9后进入由R10、R11、C9、C10、C11组成的双π节滤波器后输出。R12为电容放电电阻,关机后电容储存的电量可缓慢的泄漏掉。
这个电子管耳放,主机部分我们不用搭棚焊接的方法,而是制作一块双面印刷电路板,元器件分别焊在电路板的两个面上。
图5A、图5B分别是印刷电路板的A面图和B面图。
制作这个电路板要非常细心, A面和B面要一一对应不能有偏差。可以先按1:1的比例复印一张图5A贴在敷铜板上,在钻孔的地方先用1mm的钻头打孔,然后再在A、B面“对孔绘图”,就不会有任何偏差了。为了防止铜箔氧化,可将腐蚀完的电路板清洗打磨干净,随后刷上酒精松香溶液放在锡锅里锓镀一下就行了。
下面我们再说说元器件的选择。在这个机子里最重要的元件就是电子管了, 6N11、6N1、6P14和 5Z2P使用北京牌和南京牌的军级管子,并且要严格配对;电阻选用国产早期生产的大红袍精密电阻;电解电容可用红宝石或国产大厂的正品;其它电容全用CBB MKP音频电容; 电阻、电容也需要严格配对使用。电位器使用台湾产的普通品种。我们在这里没有一味追求使用发烧补品元件,等你有了一定装机经验之后,又对这些补品元器件的性能都比较了解了再用也不迟。切不可人云亦云盲目堆砌,这样可能事与愿违。电源变压器购买100VA EI铁芯的品种,如果自制可按图中数据绕制。
下面我们就开始具体的焊接装配。
图6A、图6B是元件在印刷电路板上A面和B面的安装布置图。
由于采用双面电路板,所以应当格外注意两面电路的可靠焊接。元件脚需要A、B面都焊接的,不要焊好了一面而忽视了另一面。在业余制作条件下不可能具备电路板“金属化孔”的工艺条件,因此电路板两面需要连接的地方要用“搭接针”的方法,也就是用一段铜线穿过需要连接的小孔,然后焊接起来,效果也不错。
另外,过去生产的电子管管座是专为搭棚焊接设计的,管脚尺寸较大,脚与脚之间距离太近,在印刷板上很不好安排,所以必需改造一下,只要按图7用锋利的斜嘴钳剪掉一部分就行了,也很好用。当然,如能找到专用管座那就再好不过了。V7的管座直接卡在板上,连接线也直接焊在管脚上。图8就是焊接完成并插上电子管的耳放主机板。
电源部分采用搭棚焊接的方法,变压器、电阻、电容直接安装在下机箱中。安装分布位置如图9所示。图的右边是安装RCA输入插座的支架(用1.0mm厚的不锈钢板制作,大小尺寸根据实际情况确定)。将它用螺丝固定在下机箱上。各部分连线要整齐规范,元件脚处套上热缩管并加热收紧。为了减小交流声,可做一个阶梯形的铁盖板将电容、电阻、变压器屏敝起来。
主机板上接上输入插座和耳机插座,并和下机箱的电源部分一一临时连接起来。检查无误后,就可以进行通电实验调整了。
在通电检查之前要特别提醒大家的是:
由于电子管类设备存在有高于36V安全电压以上的危险电压,在实验、调整过程中一定要严格遵守电气安全操作规程,最好将人体与大地隔离开来,切不可粗心大意,以免危及生命!
实验和调整分四步进行:
第一步、 首先检查电源部分;
插上整流管5Z2P(V7),在电源的高压输出端接一个3.5K 20W的电阻,然后接通电源。此时高压输出端的电压应为265V;5V灯丝电压应为5.5V;6.3V灯丝电压ab端应为6.8V,ca、cb端电压应相同都为3.4V(由于是空载,灯丝电压会适当高一些)。这里需要提醒大家的是如果电源有故障需要检修时,必需切断电源,等电容放完电后再进行处理;
第二步、 检查调整6P14管(V3)工作状态;
电源部分正常后,拆掉假负载电阻,再插上两只6P14管(V3),通电检测第3脚阴极的电压应为8.2V左右(此时屏流为31mA左右),此时手触改锥碰第2脚栅极,耳机内应有明显的交流声。两管的电压应尽量相同,否则只能换管配对了;
插上两只6N11管(V1),用两只11K电阻插在两个V2管座中的第1孔和第3孔内(在管子上面反时针数,这样才能和第1和第3管脚相对应),通电检测两个V1管的第3、8脚阴极电压应为1.5V左右(此时屏流为3.2mA左右)。第1、6脚屏极电压应为40V左右,此时触摸输入端插座应有很大的交流声。两管的阴、屏极电压应尽量相同,否则也要换管配对;
第四步、 拔掉两只11K电阻,插上两只6N1(V2)管, 通电后再作上述6N11管的阴、屏极电压检查,如果两管电压不对就要调配6N1管来达到一致了。
每进行一步都要开机预热10分钟以上,这样测量的结果才会准确一点。
至此全部调整工作就完成了。你可以先使用它几天,最后再作一次检测,如果全都正常,就可装入机箱了。机箱我们还是自己来制作,图10是下机箱和面板的制作图。
下机箱采用1.0mm厚的砂面不锈钢板制作,按尺寸下好料,再折压成图中右下方的样子。面板采用1.2厚的砂面不锈钢板按图中尺寸加工两块,先将其中的一块用螺丝紧固在下机箱上,然后连同一块和面板同样大小,厚10mm的木板和另一块面板一起用万能胶粘合在已固定好的那一块面板上,木板四周刷上自己喜欢的颜色。最后安上四个园柱支脚。
图11是机箱盖板的制作图。
机箱盖板同样用1.0mm厚的砂面不锈钢板制作。不过应该注意不锈钢板拉丝的纹道取向,按您喜欢的纹道方向下料就可以了。Φ22孔和Φ32孔的相互间尺寸一定要准确,否则盖板可能会盖不上。图中右上角是一个饰板,饰板可以用木质的也可用有机玻璃的,制作好后用电脑刻字机刻上自己喜欢的文字、标识粘贴在盖板上。一个很时尚的机箱就基本做好了。
主机电路板用支架支起并牢固的安装在下机箱上,高低位置以不影响上盖板的装配为准,盖上上盖,打上和下机箱连接的四个紧固孔,拧上自攻螺丝,这个耳放就全部完成了。
图12就是我们总装好的OTL电子管耳机放大器。
您觉得怎么样啊! 如果您真的用心做了一台这样的耳放,听后一定会说:“哇! 原来这玻璃管里发出的声音竟是这样的让人心醉呵!”那就赶快找出一些你曾经喜欢的CD,在“胆管”发出的橙红色的光线下去寻找新的感觉吧!
有输出变压器的电子管全功能耳机放大器
耳机放大器是一种用途比较单一的设备,正如在开篇中我们定义的那样-----它是“提供给耳机放声系统音频功率,并对其重放的音色、音量及立体声状态进行调节与控制的独立设备”。但是在实际听音活动中,许多耳机爱好者和音乐爱好者总希望能有一台多功能的耳放, 花有限的银子取得几种用途和效果似乎也称得上是一种发烧理念。
耳机放大器从输出形式上分不外乎两种,一种是无输出变压器方式(OTL方式),另一种是有输出变压器方式。这两种方式各有其特点:前一种方式高低频的延伸相对要好些,瞬态反应也较快, 但是对阻抗不同的耳机除了难以获得良好的匹配外,所提供的驱动功率也相差甚远;而后一种方式大多运用于电子管耳放中,它对中频段的播放格外甜美,具有十足的“胆味”色彩,并且可使不同阻抗的耳机获得良好的匹配、供给相同的驱动功率。
通常耳机放大器输出功率都不大,并且具有良好的信噪比指标,因此,有时也被作为前置放大器使用。当然由于电路结构的原因其效果与优秀的专用前置还是有差距的。
为了满足大家对多功能电子管耳放的需要,在这组系列文章的最后,我们就来制作一台“有输出变压器的电子管全功能耳机放大器”。它具有以下三种用途:
1) 可作为一台优秀的电子管前置放大器使用;
2) 可作为一台无输出变压器(OTL)的电子管耳机放大器使用;
3) 可作为一台有输出变压器的电子管耳机放大器使用。
图1是它的主机部分的电路原理图。
从图中我们可以看出电子管V1、V2组成的输入级是一个典型的《和田茂氏前置放大器》,V3构成阴极功率输出器。SW1L、SW2L为左声道的功能切换开关(右声道为SW1R、SW2R),当它们关断时V3的屏极和灯丝均不得电,本机成为一台地道的前置放大器,当它们接通时本机则成为一台耳机放大器。S1L、S2L为左声道无输出变压器(OTL)方式和有输出变压器方式的转换开关(右声道为S1R、S2R),当S1L、S2L分别与S1L1、S2L1接通时成为无输出变压器方式,当它们与S1L2、S2L2分别接通时则成为有输出变压器方式。三种用途的变换就是通过这些切换开关和转换开关来实现的。
提起电子管前置放大器,人们自然会想到马兰士 7(Marant 7)、麦景图C-22(Mclntosh C-22)这些历史上有口皆碑的经典名器。但是还有一款前置放大器线路在自制派中流传甚广,仿制者无数。它就是日本人“和田茂”在上世纪60年代初制作的《和田茂氏前置放大器》。这款由Marant 7改进而来的前置放大器的特点在于:它的输出部分使用了SRPP(单端推挽放大)线路,这使得它即保留了Marant 7醇厚通透、音乐味浓郁的特点, 同时在动态、瞬态、分析力、频响及信噪比这些指标上又有提高, 是一款表现十分全面、极为出色的前级。线路中V1的两个三极管组成电容交联两级共阴极放大器,放大后的信号电压直接进入由V2组成的SRPP电路,然后经过电容C4、电阻R13推动V3工作,R8、C2组成负反馈网络。在这里EL-84作为阴极输出器使用,但是输出形式上却有两种,其中0TL方式在前篇文章中已有详细描述,在这里我们只说明一下有输出变压器的方式。
典型的有输出变压器的阴极输出器如(图2a)所示。
(图2a)中电子管V被接成三极管使用,R为阴极电阻,T为输出变器。输出变压器一般接在电子管屏极电路,组成共阴极有输出变压器的功率放大电路。当它接在电子管阴极电路,组成有输出变压器的阴极输出功率放大器时,在相同信号电压驱动下,除了输出功率比前者小以外,其它方面均能获得十分优良的效果,而耳机放大器则并不需要很大的驱动功率,这个特点就成了我们选择它的理由。(图2b)是一个变形线路,适当设计输出变压器的初级线圈导线电阻,使它等于电子管的阴极偏压电阻值,这个线圈电阻就可兼作阴极偏压电阻,从而简化了线路、提高了效率。本机就是采用了这种形式。
EL-84组成的有输出变压器的阴极输出功率放大器时, 其最佳的负载阻抗Ra为800D1000欧姆, 本例中输出变压器的初级阻抗定为900欧姆。次级则通过三个多抽头绕组的串、并联实现32、64、120、288、580欧姆多种阻抗输出。基本满足了所有优质耳机对耳放输出阻抗的要求。
输出变压器设计、制作的好坏会直接影响到整机的性能,因此,我们有必要作一下分析和论述。
输出变压器变换阻抗的关系如下式:
其中n=N1/N2 ,式中N1、N2分别是变压器初、次级线圈的匝数,n是N1与N2之比,称为变换比,RL是接在变压器次级上的负载阻抗,RL′则是RL反射到初级线圈上的等效阻抗,其关系如(图3)所示。
输出变压器是根据放大器的工作状态、输出功率、所需的最佳负载、失真系数、扬声器或耳机的阻抗以及对整机的幅频特性(频响特性)等要求来设计、制作的。
输出变压器的幅频特性(信号电压、电流在传输的过程中,其幅度受信号频率高低影响的特性),是我们十分关注的一个指标,我们将用等效电路法对它进行一下分析。
(图 4)是输出变压器的等效电路的演变过程。
(图4a)是输出变压器的基本电路,RL为扬声器或耳机的阻抗。如果考虑到初、次线圈的导线电阻r1、r2和漏感(一部分磁力线没有通过初、次级线圈,所引起的电感量减少的那一部分)Ls1、Ls2以及初、次级线圈的分布电容C1、C2,(图4a)就演变为(图4b)的形式。变压器的初、次级是靠磁通来耦合的,次级通过负载连通后其r2、Ls2、C2以及RL都会反射到初级线圈回路中,我们分别用r2′、Ls2′、C2′、以及RL′表示,这时(图4b)又演变成(图4c)形式。如果用L1电感代替变压器就形成了我们所需要的等效电路(图4d)。
下面我们就用中频段、低频段、高频段三个典型例子来看看输出变压器的幅频特性。
( 1 ) 中频段特性
(图4d)中的分布电容C1、C2在中频区时,它的容抗很大,可看作是开路,漏感Ls1、Ls2′的感抗很小,可看作是短路,而L1的感抗却很大,也可看作是开路。这样简化后的中频段的等效电路如(图5a)所示。由图中可看出,此时电路是纯电阻性质,频响曲线是平直的,不存在幅频失真。
( 2 ) 低频段特性
在低频区时L1的感抗虽因频率的降低而变小,但是还必需要考虑,漏感Ls1、Ls2,分布电容C1、C2的感抗和容抗比中频区时更小,仍可看作是开路,此时的等效电路如(图5b)所示,由于信号在传输过程中L1的分流作用使输出的信号幅度有所减小,频率越低信号衰减越严重。
( 3 ) 高频段特性
在高频区时L1的感抗比中频区时更大,可看成是开路,但是漏感Ls1、Ls2却随频率升高而增大,同时C1、C2′的容抗却随频率升高而减小,不能忽略不计,于是高频段的特性就变成了(图5c)所描述的样子。
(图6)就是典型的输出变压器的幅频特性曲线。
通过以上分析我们可以得出以下三点结论:
( 1 ) 输出变压器的低频响应主要由初级线圈的电感L1的大小来决定,其值越大低频响应越好 (增大电感L1的方法一是增大铁芯、另一个是增加初级线圈的匝数)。
( 2 ) 输出变压器的高频响应主要是受其漏感和分布电容的影响,其值越小高频响应越好(减少这些影响除了良好的设计和选材外主要靠绕制工艺来解决,比如常采用的分段、隔层、蜂房式绕制等等)。
( 3 ) 为了提高输出变压器的效率应选用优质的铁芯和较粗的漆包线来制作。以减小线圈导线电阻r1、r2′引起的不良影响。
最后还需要说明的是,在扬声器放声系统中由于扬声器的阻抗一般在4-8欧姆之间,输出变压器的次级绕组匝数不多,分布电容C2造成的影响均可不予考虑,但是在耳机放声系统中,由于耳机的阻抗都在32-600欧姆之间,输出变压器的次级绕组匝数也较多,分布电容C2造成的影响就必需考虑在内了。也就是说用于耳机放大器中的输出变压器,要想取得良好的高频特性,其制作难度比一般功放中使用的输出变压器要大。
下面就来谈谈我们这部全功能耳放使用的输出变压器的制作数据和制作方法。
(图7a)是输出变压器的绕制数据图,(图7b)是线圈骨架和绕组分布图。铁芯采用高硅冷轧优质EI硅钢片,舌宽21mm,叠厚30mm。漆包线能采用4N级无氧铜线最好,也可用优质的普通品种。
线圈骨架用1mm和0.3mm的环氧玻璃丝绝缘板制作,贴合剂可用“哥俩好”302胶(改性丙烯酸脂胶粘剂),这种胶干的快并且粘接强度较高。
初次级线圈采用五段间绕的方法,这种绕法可使初、次级线圈每段的参数基本一致,而且也便于引出线的处理。ab、cd为初级绕组,用0.12mm漆包线绕制,这样两组并联后的导线电阻为270欧姆, 刚好是EL-84作三极管运用时阴极电阻所要求的数值,而且线圈的总阻抗值为900欧姆,为EL-84作有输出变压器的阴极输出器时的最佳负载值。A、B、C为次级绕组,用0.3mm漆包线绕制,每组有0、32、64、120欧姆四条引线。
由于在本机中EL-84工作在甲类状态,输出变压器在有无信号时均有直流通过,为了防止铁芯磁饱和所引起的失真,硅钢片不能交叉装配,应留有0.1D0.2的空气隙。制作时可在E字形铁芯与I字形铁芯之间夹一层相应厚度的绝缘纸。
制作好的输出变压器,在检查试验无误后再浸漆处理
输出变压器的阻抗变换采用“连接片”的方式(需要三种不同长度的连接片,可按实际尺寸制作), 结构如(图8)所示。
图中园形绝缘板可用3mmD5mm的环氧玻璃丝板或有机玻璃制作,打好孔后将 15枚铜螺栓固定在板上,输出变压器相应的12条引线焊上接线片用螺母拧紧在相应的螺栓上。A0和接地螺栓相连,两个LC端和转换开关相连(参见图1)。这样按照连接关系表使用连接片就可获所需要的输出阻抗值。
阻抗变换调节器安装在输出变压器屏敝罩的上部。
(图9)是本机电源部分电路原理图。
电源中高压部分分两组输出, +B275V供给末级管EL84, 稳压输出的+Ba275V供给前置管12AX7和12AU7。这一部分只所以采用稳压供电一是为了使前级工作更加稳定,二是当切断末级管高压时不至于使前级的高压升高,改变其供电状态。
灯丝电压的供给也分两组,AC6.3V的一组供给EL84, 绕组的中心点接地,以减小交流声;AC12.6V的一组供给12AX7、 12AU7,绕组跨接一只200欧姆可变电阻,中心头通过电容C9接地,调整可变电阻可使交流声减到最小。由于12AU7中的一只三极管的阴极电压高达145V左右,因此灯丝绕组不直接接地,而是通过 R19和R20将+B275V电压分压,取得近100V的电压悬浮在灯丝上,确保了电子管的使用安全。
电源变压器和扼流圈可按图中数据绕制,扼流圈应留有0.025mm的气隙。
耳放的主机部分采用印刷电路板焊装方式。线路板采用2mm厚的优质双面敷铜板来制作。(图10)是它的A面图。(图11)是它的B面图。
线路板上的大园孔是用来安装整流管5Y3-GT管座用的, 因为整流管较高, 所以将管座坐在孔中用卡子或螺丝固定,而不是焊接在板上, 这样装上管子后它和EL84管的高度就基本一致了。
(图12)、(图13)是线路板正面和反面的元件布置图,按图插上元件,然后逐一焊接好。电子管灯丝的连线没有作在线路板上,可用双绞线直接焊在管脚上引出,这样更有利于消除交流声。
电源部分采用搭棚焊接,这部分的元器件体积都较大,一定要固定牢靠。
电子管尽量选用欧美的产品,当然也可用国产品种,12AX7可用6N4、12AU7可用6N10、EL84可用6P14代换, 但要注意灯丝电压和管脚,在不改变电源变压器数据的情况下,可将6N4、6N10灯丝串接起来使用AC12.6V供电。
电解电容可选用西德ROE金色顶级品种, CBB电容可选择西德WIMA品牌的, 大功率电阻使用美国DALE的军工产品,3W以下功率的电阻可选用日本松下的产品。国内早期生产的误差为1%的精密金属膜电阻也是不错的选择。以上的元件和电子管一样都需成对选配。
主机和电源部分焊装完成后就可进行调试了,相信大家经过一段时间的实践都能完成这项工作,在这里也就不再罗嗦了。
(图14)是本机的外型图。
这台耳放的外型图是按比例画的, 打造机壳时可将图纸放大来确定尺寸。为了便于业余条件下制作,尽量选用了市面上常有的型材材料,比如输出变压器、电位器的屏敝罩就可用直径93mm、45mm的不锈钢管制作, 这个罩实际上又是整部机子的支脚。输出变压器和扼流圈的屏敝罩可用不锈钢条、板料焊接制作。大理石的园孤边,可为耳放外观增加不少品味,可先按实际尺寸用三合板做一个模板,然后找石板材加工店制作。大理石最好选用进口材料,并且一定要注意不要选用有“放射性”的,颜色、花纹就按自己的喜好去选择吧。当然你也可以采用其它材料来加工这个园孤边,只要做工精细同样很有品味。
这台耳放的样子是否有“似曾相识燕归来”的感觉呀!大家一定想到了,原来它有德国森海塞尔公司旗舰产品“奥菲斯”(ORPHEUS)的影子。这个价值十九万人民币的家伙不知迷倒了多少耳机烧友,于是我们便设计了这个机壳,自制派、土炮族的朋友权当是自己的“奥菲斯”吧!
如果您真有森海塞尔的HD580、HD600, 拜亚动力的DT831、DT931, AKG的K240M、K240DF, 铁三角的W100、AD10或者高斯、歌德这些高档耳机的话, 这台耳放就如同给她们提供了一个宽广的表现舞台。在这个舞台上,她们个个如鱼得水、各显其能,定会演绎出音乐世界里最为美妙、动听的故事。
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