用6P1制成的25W仿麦景图功率放大器

最近制成二部单声道胆管功率放大器，音质不错。因全部使用小九脚花生管，因而造价低廉，体积也较小。每声道不失真输出功率为25W。机箱利用两只旧仪器机壳，每只尺寸260mm×150mm×320mm，正面用8mm厚不锈钢板加工了一块面板，很有一种成品高档机风度。
电路及元件选择
电路以本刊1997年第7期《麦景图电子管功率放大器》为蓝本适当进行增补而成，见图1。电路选择麦景图放大电路，是看中了该放大器的高效率及低负载阻抗。正如《麦景图电子管功率放大器》一文作者所述：单端推挽电路“它的负载阻抗降低到普通推挽电路的1/4。这样低的负载阻抗与制作输出变压器非常有利，而且对频率响应、失真度等各项技术指标均能做得很好”。同时“由于采取了阴极反馈的方式，故失真较小，频率响应范围也较宽”。实践证明这些结论是正确的。从而，优秀及巧妙的电路，极大的方便了业余条件下在制作中选用普通元件及廉价器材。从胆管到输出变压器，取材方便，造价低廉，同时，整机性能又能够得到很好保证，这些均是本设计方案的可喜特点。在业余条件下，成功的设计使该放大器成为了一个较完美理想的组合。
功率胆管选用6P1，主要因素是因为笔者存有相当数量现货，本着节约发烧的原则，尽可能将其利用发挥效益。同时6P1外形小巧，有利降低机身高度，以利外形美观。对广大烧友而言，6P1价格低廉，社会拥有量大，方便取材，是个不错的优点。使用6P1的缺点是该管功率较小，内阻大，这是6P1在发烧胆榜中无名的致命弱点。其实解决6P1这些弱点很简单的办法就是将其并联使用。我们知道电子管并联运用比较单管运用时的特性是：输出功率增大一倍；最佳负载电阻减半；非线性失真系数保持一样；极间电容和分布电容相应增大同样倍数。前面三点对制作音频功率放大器显然有利，后一点则将使放大器高频特性变坏，同时通过跨路电容反馈而使放大器有可能产生自激振荡。因此一般并联电子管的数目不超过二至四个。本电路取二只并联，并联后6P1视在内阻相当于6P14，为20kΩ，优于6P3P。最大阳极耗散功率远大于6P14，甚至大于6P3P。为防止产生自激，每只6P1控制栅串接一只560Ω电阻。至于高频特性变差则在选取电路上及其他元件的选取和输出变压器制作上想法弥补。
本机推动级采用6N1。在设计时限于现有铁芯尺寸，将负载扼流圈L2设计为1000Ω，交流阻抗偏小，这是导致本机输出功率限于25W，而本机效率没有得到充分发挥的重要原因。曾试用更细的漆包线重绕扼流圈，以增加绕匝，同时增加V-负压值(另外用试验电源加上去的，因扼流圈直流阻抗增加后，由此产生的压降相应增大，必须增加负压供电值，以保持栅负压不变)，结果是输出功率上去了，但6N1屏极发红，使实验没有再进行下去，如要提高则需再花点时间。
倒相级也采用6N1。曾试用过6N2、6N3，测试出效果不及6N1好。这里应该提请注意的是，设计该级时千万要将屏极供电电压取较高值，电压一低则会立即产生削波，对整机性能产生明显影响。
前置级使用一只6N3接成SRPP电路。该电路的特点是输出阻抗低，通频带宽，十分适合在高保真电路中用作输入缓冲。本人曾多次使用本电路，每次都成功，不用调试，不失真保证程度极好。6N3因最大阴极灯丝间击穿电压为100V，灯丝又因直流供电而接地，在SRPP电路中6N3阴极第2脚为第4脚屏极电压的一半，由此第4脚屏极供电电压应≤200V，本机取180V。
音频输入插口设定为一只，为CD或VCD专用，目的是简化结构，以防增加串入噪音的途径。输入灵敏度定为180mV，适配一般CD与VCD。本机不设音调控制及等响度控制电路，主要目的也是为了简化电路，保证音质。试听表明，小音量时低音表现同样充分，原汁原味地放大，夸张些说真有些加一点嫌多，减一点嫌少的感觉。
全机除R30、R31为10W线绕电阻外，其余电阻均采用金属膜电阻。其中R9、R10、R23至R26功率采用2W，其余金属膜电阻功率均采用1W。级间耦合电容均为一只普通CBB电容与一只高档“新德克”音频专用电容并联。阴极旁路电容均为一只钽电解电容与一只CBB电容并联。目的是为尽力改善高音音质，效果是明显的。
音量电位器采用自制步进式电位器，有效地解决了普通产品寿命不长，容易引进调节噪音的问题。因为每声道自成单机，音量电位器也就采用单联形式，共设计成11段步进控制，左右声道音量平衡精确，使用效果不错。切换开关选用小型磁质1×11波段开关，电阻使用1/4W五色环精密金属膜电阻。各段电阻阻值是依据指数关系经粗约估算，选现有电阻焊接而成。具体电路见图2所示。因分11段控制略嫌少，设计中将前10段定位在家庭使用可能承受的音量范围内，最后一段才跳升到最大功率量。因最后几段极少使用，实际运用中不会有什么不适感觉。经试听本方案是行之有效的。
本机前置级及倒相级灯丝使用直流供电，有利降低交流噪声。推动级及功放级灯丝使用交流供电，有利降低功耗，只是注意该灯丝绕组接成中点接地，有利改善交流干扰。
整流二极管如有条件可选用快速二极管，直观的优点是功耗小，发热少，效率高。D17为φ3mm红色发光二极管，用作开机指示。
变压器的设计与制作
1、扼流圈L1
找到两只旧仪器上使用的成品扼流圈，铁芯容量约为50VA，实测电感量为7H，可容电流2A，用在本机绰绰有余。如果自制，工艺也简单，线径可采用φ0.44mm的漆包线在线架上绕满即可，铁芯采取顺插方式。
2、扼流圈L2
见图3所示，采用截面积为19mm×28mm市售家电电源变压器铁芯，选线架为“王”字型一种，正负两相绕组各自绕于一个线槽中每槽用φ0.14mm漆包线绕1837T。因两个线圈中的直流电流方向相反，直流磁化作用能相互抵消，因此铁芯采取对插方式。
设计计算：
铁芯截面积         1.9×2.8=5.32cm2
去漆后截面积(查表)  Sc =4.84cm2
平均磁路长度(查表)  Lc =10.9cm
设定每绕组阻抗为   Z =1000Ω
最低频率设定       f =30Hz
电感量(简化)：      L=Z/ 4.5×f =1000/ 4.5×30≈⒎4H
每组匝数：   N=450 (L×Lc / Sc)1/2=450 (7.4×10.9 / 4.84) 1/2≈1837T
3、电源变压器T1
因是单声道设计，电源变压器共需做二只。铁芯采用150VA工业用控制变压器铁芯。
设计计算：
铁芯截面积：  ⒊4×⒌2=17.7 cm2
去漆后截面积(查表)  16.6cm2
导磁率(估计值)     12800高斯
伏匝数简化计算：  45/(16.6×1.28)=2.1178
一次侧： 2.1178×0.98≈2.01匝/V
二次侧： 2.1178×1.05≈2.22匝/V
具体数据见图4所示，铁芯采取对插方式，注意在一、二次侧之间加静电屏蔽层。
4、输出变压器T2
因高保真胆机输出变压器要求高，在材料选择及绕制工艺上都较讲究。本机因独特的电路设计，使得在材料的要求上有可能降低，允许矽钢片仍选用150VA工业控制变压器铁芯，只是在多只铁芯中间进行了仔细选择。实践中发现进几年生产的这种变压器中有一部分产品所用矽钢片质量还是不错。这次制作的两只输出变压器所用铁芯，就是在五只报废变压器中选出来的，绕成后，一次侧电感量达9H×2，能够达到设计要求。矽钢片质量好坏判别的方法可用目测，好片片薄且轻，表面呈细颗粒状，折弯时发出干脆的炸裂声，折断一片大约只需一二次，断口不齐，有晶亮颗粒。而那种表面光滑、片厚质重，难折断者不可取。实验证明同一规格铁芯中，因厂家不同、生产时间不同，制成变压器的电感量可差40-50%。这种好片的导磁率可按1.35万高斯设计计算。
考虑保证高保真输出变压器绕制工艺及绕制方便，先花点时间做一只线圈骨架实际是很合算的事。线架材料选用2mm厚环氧树脂板，按图5加工成片，再装配成型，线架成“王” 字型方便分段交叉绕法，中间隔片有一头稍短，用作出线头连接处。因单端推挽用输出变压器一次则须双线并绕，较难排线，可用乱绕法，只是注意均匀即可。一次侧分三层六段，二次侧分二层四段，夹在一次侧中间。绝缘纸可选用电缆纸牛皮纸之类。因聚脂膜电介常数较大，绕输出变压器不宜选用。同绕组层间可不用绝缘纸，只须在绕组之间垫上二层。绕制时注意在每个线头上吊上编号，以便连线辨认。绕法见图6、图7所示。
设计计算：
6P1单管内阻        40KΩ
两管并联内阻       40÷2=20KΩ
并联最佳负载阻抗   20KΩ÷10=2KΩ
屏屏负载阻抗       2KΩ×2=4KΩ
单端推挽负载阻抗 (R P-P )   4KΩ÷4=1KΩ
铁芯截面积      3.4×5.2=17.7cm
去漆后截面积(查表)     Sc=16.6cm2
铁芯磁路长度(查表)     Lc=17cm2
设最低频率为    f =30Hz
一次侧电感量(简化计算)   LP=R P-P/(186×0.8)=6.72H
线圈匝数    N1=450(LP×Lc/Sc)1/2=450(6.72×17/16.6)1/2≈1164T
N2(4Ω)=N1/(R P-P/4×0.85)1/2=1164/(1000/4×0.85)1/2≈80T
N2(8Ω) =1164/(1000/8×0.85)1/2≈113T
试制过程中曾按理论：R P-P=胆管输出内阻的1/8-1/10，试取6P1两管并联输出内阻的1/8，即： R P-P= 20K×1/8=1250Ω，绕成后不及上面数据绕制的不失真输出功率大。
整机安装与调试
每声道按图8制一只机架，共二只。机架用2mm厚铁板制成后镀锌，机架高40mm。
每声道共四只变压器，各变压器安装方式及位置应充分重视，相互之间成垂直安装。电源变压器采取卧式安装，输出变压器采取立式安装，以减少磁路短路损耗。
信号输入莲花插座应使用带绝缘板一种，以利一点接地。
扬声器接线柱采用老式仪器上拆下的地线接线柱，为铜质镀银，质量也应是上乘。
照图安装，全机一般无过多调试。调VR2使6P1控制栅相对阴极为-12.5V。R13、R14在自动平衡倒相电路中一般为同阻值，本机在调试中发现同阻值时，V5、V6输入端波形幅度不对称，当将R14换成430K后，正反波形才趋对称。
用日本“菊水”7060A数字示波器对本机进行简单测试，音频输入接180mV(有效值)1KHz正弦波，输出接8Ω电阻负载，将音量开至最大，输出端测得交流有效值为14.2V(P=14.22/8=25W)，无削波现象，波形对称性好。输入接180mV1KHZ方波，输出接8Ω电阻负载，25W满负载输出时，方波响应极好。
配以“小旋风”EL—03音箱试听，总的感觉是胆机的甜润在这里表现得很充分。低音富有弹性、有力。高音清晰、不刺耳。试开较大音量，没有石机那种吵人听不下去的感觉。此时产生的一个念头是，马上把那台花二千元买来的成品石机换下来。
发表于《无线电与电视》1997年第七期
电原理图及加工制作图参见该原文