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标题: 【转载】6N1P OTL 耳机放大器的制作 [打印本页]
作者: lx9825 时间: 2003-3-6 00:00
标题: 【转载】6N1P OTL 耳机放大器的制作
我一直偏爱于使用电子管放大器， 这几年使用过几种不同的电子管放大器和电子管前置放大器，我一值相信如果从综合的听音感觉评价, 电子管的声音要比晶体管的更好听。于是我一直先想做一个电子管的耳机放大器。当然我也想要一个简单的放大器, 特别是电源部分。因为在一些电子管功放中，电源部分有时还会比放大器电路部分还要复杂一些。在研究了很多不同种类的电子管耳机放大器线路后，我选择了Morgan Jones（摩根.琼斯）设计的电子管耳机放大器。我想那将是件很有趣的事制作一个放大器只用一种型号的电子管， 同时我也非常感兴趣的是它的无输出变压器(OTL)电路，且还没有环形反馈，电路十分简洁。
这里我特意采用了Svetlana（斯维特拉娜）产的 6N1P 电子管. 我特别喜欢那些还制造商一直还在生产的电子管， Svetlana 公司在美国曾是大的电子管制造商，6N1P是他们的产品之一。6N1P有很好的参数曲线，原则上它可与6922系列兼容和互换，尽管我个人觉得会有所差异。但这里我采用的放大器线路推荐使用6N1P 电子管，所以如果你在这里想使用6922，你应该再参考一下Morgan Jones（摩根.琼斯）的文章。下面我整理了一下这次制作的经过和一些照片，供大家参考。
就像原图的Morgan Jones（摩根.琼斯）放大器一样, 6N1P的 OTL输出在驱动低阻抗的耳机是件比较麻烦的事。这个6N1P OTL 放大器线路的最大特点是采用不对称 输出技术使我的所有耳机都充裕的音量输出。 Alex Cavalli 用 PSpice 访真软件计算出各元件的参数。不对称放大器还需要较高电压的电源。 需更多的信息可以参考Morgan Jones（摩根.琼斯）迷你型电子管放大器中相关资料的介绍。也可参考一些关于电子管电子学的一些基本理论介绍，可访问 Svetlana 和 真空三极管 Electronics 网站。
放大器电路图
这个放大器的制作参考了Morgan Jones（摩根.琼斯）的设计。但对于DIY爱好者的我来说， 这里对她进行了一点修改，但我没有改变整个电路的布局，只是用的是Svetlana（俄罗斯）公司 6N1P 电子管，另外对电源部分进行了修改，没有采用原文的两个变压器，因为6N1P的灯丝电压和电流都比6922s要高，而且放大器部分我还需要高出原文很多的工作电压。
如果你能看懂一般放大器电路图的工作原理，你一定没有问题理解这个电子管放大器的工作原理。6N1P系列属 family are " 双真空三极管," 每个电子管内包含两个三极管，我们可以用一个管子可以构成两个独立的放大器。每个真空三极管有三个电极：提供电子流的为"阴极", 接收电子流并输出的叫 "阳极" 或 "板极"，用来控制电子流的叫 "栅极" 。另外分开的引线为灯丝A (电子管工作时发橘红色光的电极) 用来加热阴极使其发射电子。译者注：如果我们把两个不同材料的金属导体与灵敏电流计串联起来，使两端互相靠近并加热。当导体温度达到一定程度的时候，电流计中就会有电流流过。这是因为导体内部存在着许多自由电子，由于它们受导体内部正电荷的吸引而不能跑出来。如果导体受热，自由电子的运动速度就会加快。当运动速度很高的时候，自由电子就会克服正电荷的吸引而飞向周围空间，到达靠近的另一个金属导体，于是电流计中就会有电流流过，我们称这种现象为热发射。电子管就是根据热发射的原理制成的。 关于电子管其它问题见参考《电子管基本常识》一文介绍。
图2为电子管的脚位分布图。通常是把管脚的编号是将电子管反转过来，管脚朝上，从最大缺口（小型管）或管钥凸起部分（8脚管）的左边第一个管脚数起，按顺时针方向，依次为1、2、3、4、……，你个电子管的插座上配线时，这样看比较方便。图示的1、2、3脚分别为第一个真空三极管（T1）的阳极 (A), 栅极 (G), 阴极 (K) ，4、5脚为灯丝 (H)。6、7、8脚为第二个真空三极管（T2）的阳极、 栅极和阴极。第9脚是位于电子管内两个真空三极管的屏蔽层，在这个电路中应将它接地，可以减少工业干扰和交流声。在示意图中，可以发现（T1）阴极在最下，栅极在中间，阳极在最上。
电源
电源部分原图 Morgan Jones（摩根.琼斯） 放大器中是与众不同和巧妙的。但是由于这里 6N1P需要高的电压给阳极和更大的灯丝电流，这是原电路做不到的。 [作者: 6N1P 需要高于6922/6JD8的阳极电压才能达到最佳的工作范围] 6N1P的灯丝电流为600mA而6922只需 365mA。这么大的区别，原电路灯丝变压器肯定是无法给6N1Ps 提供充裕的电源的。于是这里我采用了传统上使用的电子管专用电源变压器，它含有专用的灯丝绕组，给灯丝提供电源。这里我使用的是Hammond 269AX.
图3为电源部分。高电压为350V。看上去阴极与灯丝间电压，V2的上半部分超出了 6N1P规格书上要求的工作电压100V，我用一个0.22uF, 400V的电容将灯丝电源与地之间悬浮起来，这样整个电路与地的连接仅通过这个接地电容。我不能肯定的是这个0.22uF的电容的容量是否为最佳值，当时我手头上只有唯一的这个。
不要使用269AX 变压器副边高压线圈的中心抽头，同时要小心这个电源在空载时可能会到400V左右。该放大器会工作时会需要约27mA电流。如果你想用假负载测试电源部分，你会需要一个阻值为13K，功率为10瓦的水泥电阻。
电源的输出部分有一个1KΩ/2W 和两个 1K-ohm/2W 金属膜电阻并联。你可以通过调整第二个电阻的阻值调节输出电压，调节范围约±500欧姆。
第一个电源，用灯丝绕组直接给灯丝供电，试听声音还可以但是有很大的嗡嗡声总是消不掉。后来采用图示整流后的直流供电，问题才解决。
Construction
对于一般的放大器，工作电压大多低于±15伏。但就电子管放大器而言，工作电压会高很多，甚至有时会超过1000伏，这里我采用的电路也高于400伏。 这种巨大的差异应该值得我们重视。这里介绍三个基本规格当使用高电压时。
保持一只手始终在你的后面。那将是非常危险的如果高电压从你的一只手经过心脏到达另一只手。 在这种电压下也许只要一下就会停止你的心跳如果时间不巧的话。
采用正确的探测器。在检测这个电路的电压或信号时，找一个夹子装在你的探针头上，把接地线夹好接地，用你不在后面的那只手，握住你电压表或其它测试设备探针绝缘部分进行检查。并要确认你的电压表或其它测试设备的绝缘电压必须最少大于500伏。
Figure 4
断开电源和把所有电容的电放尽在你开始任何的接线工作之前。这些高压电容上的电压能保持很长的时间，如一个小时或更多。不要用带绝缘的螺丝刀在这些电容的正极对地进行放电。我曾损坏过整流器当我那样做时。最好的办法是用一个的10K-ohm/2W电阻弯成"U"形，用胶布把电阻体缠在一个绝缘手柄上，再用它来对电容进行放电（见图4）。测量每个电容上的电压确认它们都彻底没电。放电时，要注意在没个电容上停留15~20秒，同时不要忘记了音频输出的电容也要这样做。
与很多传统的电子管放大器制作一样，这里我采用的是点对点的搭棚接线法（既无印刷电路板）。大多数连接线采用的是硬铜线，它们焊好后能可靠支撑而不至于像软线一样搭在底板上。我用的是从Radio Shack买来普通的电烙铁进行焊接。要保证好的焊接质量，你必需将好的机械点来可靠焊接这些线。在焊接时，应保持焊接处不动直到焊点冷却下来。译者注：关于如何焊接，可参考《电子元器件的焊接》一文。
Download parts list for 6N1P OTL 放大器lifier
采用点对点的搭棚法焊接与使用印刷电路板不同，在布置、分配每个元件的位置或接线时，很难说出一个正确的方法做这些。但是下面是我采用的一些方法。
首先固定装配好每个零件。
我使用的是金属底盘。很多电子管设备都采用的这种方法，变压器和电子管装在底盘的上部，底盘内部接线。另外有些人喜欢采用一种像铝制的底盘，他们认为更易于加工。但是对我来讲不觉得有何太多区别。但不管怎样讲，不要使用塑料底盘，因为你无法用它来接地和传递电子管发出的热量。
这也许是这次制作中最难的一部分，要在钢板上开孔。你需要有高速钻控机和合适的钻头。先在每个孔的中心定位，再慢慢开大孔。 开孔前要计划好所有器件的位置，因为一旦你孔开好了就不能再变了。另外要考虑好所有器件都能牢固安装，包括那些固定器件的孔也要考虑好。
一般标准结构的搭棚焊接的电子管放大器把变压器和电子管放在金属底板的上部，底板下面接线。这里我把交流电源插座和音频输入插座放在底板的后部。变压器放在底板上面后面右边的角上（不要忘记了给电源线钻个穿线的孔）电子管插座随意放在前面。只是注意留足空间使得可以方便接线和放置音量控制电位器和电源插座等这些部件。电源开关、耳机插座、音量控制这些部件均装在底板的前部（我个人偏爱于将音量调节器装在底板前面而不是顶部）。输入插座（在后面）和音量控制（在前面）在左边，并尽可能远离电源部分，电源开关在右边。
在接线电子管插座时，我需要一个配线图。我在一张纸上打印了三个电子管的插座图，然后用铅笔在上面试着各种不同的走线方法。在试了几次后，我发现了一个我喜欢的。图5是一张早期版本该放大器的配线图。
一旦你弄好底板上所有的孔，修整好底板上的毛刺。并确认所有的开孔位置正确，所有的部件、螺丝都可以顺利安装，就可以开始给底板喷油漆了。
如果你使用的是配件表中 Hammond 底板，它已经被油漆成灰白色。在对底板的处理上可以根据自己的爱好进行处理。只是喷好油漆后，一定要让底板自然晾干两天。否则表面很容易刮坏，而且一但放大器工作后，电子管的发热也会对油漆进行烘烤，也许你会闻道一点烤油漆的气味在开始使用前面一两周。
等油漆彻底干透后，开始装配放大器的每个部件。用电动螺丝刀和螺母等紧固件将各个部件固定好，不要忘记了它们都需要弹簧垫。这里不要使用带垫片的螺丝去固定装在外壳上的部件。如果你那样做你会觉得后悔的，因为经过一两年冷热季节循环后，这些带垫片的螺丝将会开始松动。从我的经验来看，你必需注意这些。
安装电子管插座，把电子管放在安全的盒子里直到最后准备试机时再拿出来。我先接电源部分的线。我将两个接线端子面对面放着并用变压器的固定螺丝固定。并将固定处底板用砂布磨出金属光泽，保证接地可靠。
做一个接地总线（这里的总线是一个对所有接地部分的共用线）。我没有什么特殊的接地总线，我只是用剥去外皮的22ga实心铜线作为接地总线。
在Radio Shack购买的带灯开关有三个接线片，其中两个点像普通的单刀单掷开关。第三个接线片显示为一个开放的电路，其中有一个氖灯泡在里面。在没有到达它工作即点亮电压之前氖灯泡呈现无穷大的电阻。所以电源线接在开关中间的接线片上，并将单刀单掷开关接在变压器原边的火线上。用一个200K的电阻接在第三个接线片上，否则氖灯泡可能会太亮。
Hammond 269AX 变压器价值35 美元，是整个部件中最贵的一个。但它是一个电子管专用的变压器。它的副边灯丝绕组可提供2A和6.3VAC的输出，高压绕组可有250VAC和100mA的输出。显然把它用在这个电路上是足足有余。另外，Hammond制造的369AX，与269AX规格一样，只是它的原边绕组有100VAC和240VAC两种电压。
安装时注意预留出6个大电解电容的位置，但最后在把它们放进去，这样接线会比较方便一些。在配置这些线路时，像在做一个夹心蛋糕。倒置的底盘就像盛蛋糕的盘子，你在盘子里面由下往上做一个“夹心蛋糕”。当你给每个元件配线时，那些你剪下来的元件引线会落到底盘内，由于底盘内很小，一根很短的线可能会导致电路短路。所以养成好的习惯经常把底盘反过来然后摇一摇，让这些短金属线落出来，会对你很有帮助。
正确的点对点的搭棚配线习惯说对于交流信号你应该用双绞线，其中包括电源线和信号线。但是我没有这样做，就像照片里你看到的一样，真的很不应该！
在给电子管管脚座配线时，考虑好电阻和体积较小的电容的位置， 尽可能的靠在一起并保证联接可靠。然后给输入部分电路配线，最后一部是安装那六个大电容。（四个220uF和两个0.47uF橘红色的薄膜电容）
做这台的样机时，放大器里面看上去就像一个老鼠窝，在我做好之前，总是因为这或那样的原因，使我不得不几乎全部拆开有重新焊回去。不过还好它们还比较容易就安装好。如果你想用一个防串音的过滤器，的在靠近输入插座附近有大量空间可以考虑。（我使用的是Jan Meier串音过滤器，但是在一个单独的小盒子里接在CD放音机和放大器之间）一旦你完成好所有的接线工作，仔细系统的检查每一根是否接好和接正确。如果可能，让你的朋友给你检查一下。至此，该放大器的制作工作到此结束。
测试放大器
把电子管插到电子管脚插座上。斜支撑着放大器让你方便测量到底盘底下的线路。如果你理由自耦调压器，慢慢增加电压到标准值。否则，保险的方法是站在后面开机。因为一旦电解电容发出爆裂声，它们会喷出一种热的胶状物，所以确认、保护好你的手和眼睛不要受伤害。
测试电源电压的最好办法是插上电子管。否则，如果没有负载，电源电压会升高到400V以上，这并不说明电压高出太多。调整高压电源电压，可改变并联电阻1K, 2W 的阻值即可。调节电压在350V左右，我怀疑人们会有麻烦在输出部分如果电压比350V高出很多。如果认为管子到管子间有6V电压的变化，我会认为任何在340V到360V之间的电源电压时，放大器都是安全的。当我把这个放大器通电30分钟后，高压部分的电压只是慢慢上下波动一两伏，且平均电压一直都稳定在349V。
测试灯丝电压时要求电子管已装在插座上，并且要让灯丝充分遇热后再进行。由于灯丝需要较大的电流，会把直流电压拉低到6V左右。当放大器做好后，我测试了灯丝电流约1.9安培电压约5.9V。一旦电源部分工作正常后，就可以把音频部分接入电路。不要忘记了给电源部分和输出部分的电容充分放电。
记住高电压的安全规则，检查各点的电压如电路图上红色的数值。我住处的电压较高（离变电站只有几百公尺），经测量供电电压在122到123V之间。对于6N1Ps电路，我测量在R2与V1的接点电压为172V，R4与V2的接点电压为346V，在输出电容的正极有175V的电压，1V的电压在V1的阴极。这些点的电压对应于以上所测值，可能略有差异，两个通道（L、R）之间也可能有稍许差异。如果这些检查都正常，断开电源，电容放电，在做最后一次检查，然后把电源开关装在外壳上，一切准备就绪。）
[此贴子已经被af2000于2003-3-5 20:44:15编辑过]
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