手工制作的6P1小膽機(jī)功放

楓林

<h1> 真空電子管功放與半導(dǎo)體晶體管功放相比，具有音色柔和、醇厚、甜美的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)在筆者青、少年時(shí)期就有了深刻的印象，并且有強(qiáng)烈的DIY欲望。但是，由于上學(xué)、工作、生活等諸多原因的限制，一直未能如愿。最近一段時(shí)間，筆者有了相對(duì)好的制作條件，首先用手頭現(xiàn)有的6N1、6N6、6P1制作了一臺(tái)兩聲道立體聲膽機(jī)功放，基本上做到了完全DIY，使多年的欲望變成了現(xiàn)實(shí)，本文筆者主要匯報(bào)DIY的過(guò)程。制作參考資料：《電工手冊(cè)》、《電子管收音機(jī)的修理》、《高保真膽機(jī)制作詳解》等。電路原理圖詳見(jiàn)圖一。整機(jī)內(nèi)、外觀見(jiàn)圖六、圖八。</h1> <h1> 圖一</h1> <h1> 圖一中，音頻放大電路只畫(huà)出一個(gè)聲道，與另一個(gè)聲道完全相同，屬于單端甲類(lèi)功放。6N1、6N6是雙三極管，6N1兩個(gè)三級(jí)管芯搭成SRPP電路，完成對(duì)輸入的音頻信號(hào)阻抗變換、放大后，直接耦合給6N6柵極，6N6每個(gè)通道各用一個(gè)三極管，經(jīng)放大后由陰極輸出給6P1柵極，6P1放大后經(jīng)音頻輸出變壓器推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。電源電路中，變壓器二次高壓整流橋Q1用彩電的全橋，輸出端用整流電子管6Z4做延時(shí)裝置。即燈絲加熱6Z4的陰極需要一段時(shí)間，加熱到額定溫度后其陰極才能輸出高壓，加到放大電路中各電子管的屏極。這時(shí)，放大電路中各電子管的陰極也正好加熱到正常工作的溫度。L1是（4亨利）電感與C6、C7組成π型濾波，R10是放電電阻。<br><br>變壓器和電感元件的制作<br><br> 電源變壓器的技術(shù)參數(shù)可參照《電工手冊(cè)》第2章第3節(jié)內(nèi)容。輸出變壓器參數(shù)的簡(jiǎn)單計(jì)算可參照《高保真膽機(jī)制作詳解》第十章的計(jì)算方法。上述兩種變壓器鐵芯都是筆者在廢舊儀器上淘得。<br><br>一、電源變壓器<br><br>1、變壓器參數(shù)<br><br> 電源變壓器鐵芯我手頭有外形尺寸：96×80，舌寬：32mm，疊厚：48mm，高硒片子。鐵芯有效截面積大于等于：14cm2，每伏繞4匝。初級(jí)電壓：220V，初級(jí)電流：≥0.55A,用φ0.53mm漆包線繞880匝，次級(jí)高壓繞組輸出250V，用φ0.25漆包線繞1000匝，輸出150毫安的電流，最好在220V、230V處抽頭備用。燈絲繞組共3個(gè)，每組輸出6.3V，用φ1mm漆包線，每組繞25.2匝，每組輸出2.5安電流。一組接6Z4，一組接6N1和6N6，另一組接兩個(gè)6P1。<br><br>2、線圈骨架制作<br><br> 線圈骨架用1~1.5毫米厚的環(huán)氧樹(shù)脂玻璃布絕緣板制作成活絡(luò)式骨架。具體各部位尺寸，依據(jù)鐵芯舌寬、疊厚、中柱高度和窗口寬度。要求與鐵芯接觸部位要留有≥0.5mm的間隙，保證插鐵芯時(shí)不受到阻礙。活絡(luò)式骨架是靠卡榫結(jié)合成一體的，任何部位都不用膠粘接，這要求制作者應(yīng)具備一定的鉗工基礎(chǔ)與技能。活絡(luò)式骨架的零件及組裝，詳見(jiàn)圖二。實(shí)際做好的活絡(luò)式骨架見(jiàn)圖三。</h1> <h1> 圖二</h1> <h1> 圖三</h1> <h1> 圖四</h1> <h1> 關(guān)于電源變壓器的繞制需要的絕緣材料和繞制方法，許多資料中都有介紹，這里不再贅述。筆者用手搖繞線機(jī)排線繞制，層間加絕緣。要說(shuō)明的是，初級(jí)和次級(jí)間最好加上一個(gè)屏蔽層。用細(xì)漆包線繞一層，然后一端引出接地，另一端懸空。也可以用薄銅皮加絕緣后繞一層，但是要留有開(kāi)口間隙，禁止形成短路環(huán)，然后引出線接地用。<br><br>二、輸出變壓器<br><br>1、鐵芯及參數(shù)<br><br>鐵芯外形尺寸：67×57.5，舌寬：19mm，疊厚：26mm的高硒冷軋矽鋼片，每片厚度為0.35mm，鐵芯形狀為：EI 型。參考《電子管收音機(jī)的修理》書(shū)中輸出變壓器繞制圈數(shù)表中數(shù)據(jù)：初級(jí)用φ0.13mm漆包線繞3300匝，次級(jí)用φ0.5mm漆包線共繞143匝，阻抗8歐姆，從101匝處抽頭，阻抗4歐姆。<br><br>2、繞制工藝<br><br>音頻輸出變壓器繞制與電源變壓器繞制是有區(qū)別的。為了滿(mǎn)足音頻輸出變壓器低頻段頻響特性要求，初級(jí)線圈應(yīng)有足夠的電感量。為了滿(mǎn)足音頻變壓器高頻段頻響特性需求，要求變壓器線圈的漏感和分布電容盡可能的小。因此，繞制工藝必須采用相應(yīng)的加工措施。有分層繞制的，有分層、分段、交叉疊繞的方式。筆者是采用分層繞制方法，初級(jí)繞1100匝后，繞次級(jí)72.5匝，再繞初級(jí)1100匝，再繞次級(jí)72.5匝，再繞初級(jí)1100匝，即三層初級(jí)繞組夾兩層次級(jí)組，這樣盡量減少了漏感。然后再把所有初級(jí)和次級(jí)分別串聯(lián)起來(lái)，每層繞組的分布電容經(jīng)過(guò)串聯(lián)后使其總的分布電容量達(dá)到了最小化。繞線前，在骨架中心方孔內(nèi)裝入尺寸合適的木胎，木胎中心部位打一個(gè)φ10.5毫米的工藝孔，然后插入手搖繞線機(jī)的螺桿軸，用螺母壓緊木胎后開(kāi)始繞線。首先要將漆包線與引線焊接并加絕緣，開(kāi)始一匝一匝密排繞線，繞線滿(mǎn)一層后加一層薄絕緣紙，再繞第二層線，如圖四所示。</h1> <h1> 圖五</h1> <h1>三、變壓器組裝和檢測(cè)<br><br> 線圈繞好后，包好絕緣，先用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)量個(gè)繞組的通斷情況，無(wú)誤后開(kāi)始組裝鐵芯。<br><br>1、電源變壓器<br><br>電源變壓器為了盡量減少鐵芯漏磁，應(yīng)該交叉疊鐵。即EI型或F形矽鋼片交叉插入骨架方孔內(nèi)，并消除矽鋼片邊緣的毛刺帶來(lái)的間隙。裝好矽鋼片后，如果鐵芯中柱與骨架方孔有間隙，應(yīng)該用絕緣紙板填充，用穿釘和夾鐵夾緊鐵芯。初次級(jí)繞組之間用高于工作電壓2倍的兆歐表檢測(cè)絕緣阻值＞250MΩ,正常情況表針指示應(yīng)在∽附近。次級(jí)各繞組接上合適的假負(fù)載后連續(xù)通電8小時(shí)，變壓器不能有異常溫升，線圈不能有放電或閃絡(luò)現(xiàn)象。一般鐵芯溫度在50~60℃，摸上去剛要燙手的感覺(jué)。<br><br>2、輸出變壓器<br><br>由于本例功放制作電路是單端甲類(lèi)放大，為防止鐵芯工作在磁飽和狀態(tài)，所以輸出變壓器要用EI形鐵芯，E形鐵芯順插疊鐵。即E形矽鋼片中柱都要以相同方向插入骨架方孔內(nèi)，E與I之間要加入0.05~0.1mm的絕緣紙做間隙。裝好矽鋼片并緊固后，初次級(jí)之間用高于工作電壓2倍的兆歐表檢測(cè)絕緣阻值＞250MΩ。<br><br>四、制作電感（扼流圈）<br><br>電路中L1是π形濾波的電感，鐵芯筆者使用變電站淘汰的電能計(jì)量表中電壓線圈鐵芯，共拆開(kāi)5個(gè)電能計(jì)量表，得到疊厚75mm的矽鋼片，單片厚：0.3mm，形狀見(jiàn)圖五。舌寬：20mm，窗口尺寸：14mm×34mm。做好骨架，用0.3mm漆包線繞滿(mǎn)為止，能輸出≥200mA電流。插好鐵芯、夾緊，用電感表測(cè)得電感量≥4亨利。<br><br>五、絕緣處理<br><br>變壓器和電感制作完成后，還要經(jīng)過(guò)絕緣處理。將變壓器和電感在80~100℃環(huán)境下烘干一小時(shí)，然后乘熱放入絕緣漆中浸至無(wú)氣泡為止。取出晾干，再烘24小時(shí)即可備用。<br><br>鈑金類(lèi)零部件的制作<br><br>關(guān)于機(jī)座、變壓器罩殼的設(shè)計(jì)、制作，是否美觀、實(shí)用；是對(duì)制作者鉗工技能的考核，還要求制作者準(zhǔn)備好鉗工工具和必要的設(shè)備。筆者主要用：平口臺(tái)鉗一臺(tái)，鉗口寬約300毫米，制作機(jī)座時(shí)折彎用鋼制墊鐵、墊塊（根據(jù)需要）。臺(tái)虎鉗一臺(tái)。小型臺(tái)式電動(dòng)鉆床一臺(tái)，最大鉆孔直徑：12毫米，各種規(guī)格切削鉆頭（根據(jù)需要）、各種規(guī)格的擴(kuò)孔器（根據(jù)需要）。鋼鋸、鐵榔頭、木榔頭、膠皮榔頭、各種鋼銼和組錯(cuò)（根據(jù)需要），角尺、卡尺、鋼板尺。如果有條件，最好配備劃線平臺(tái)和高度尺，小型臺(tái)式砂輪機(jī)等。<br><br> <br><br>六、制作罩殼<br><br>變壓器和電感如果加上罩殼在機(jī)座上固定會(huì)增加美觀，同時(shí)也改善了這些零部件的電磁兼容性能，使這些電感性元件，在工作時(shí)產(chǎn)生磁力線互相干擾的現(xiàn)象得到了很大的改善，與變壓器和電感裝配好的罩殼見(jiàn)圖六。罩殼的結(jié)構(gòu)由底框和凸起部分組成，底框與鐵芯緊密接觸，替代了夾鐵。突起部分與底框成一體遮蓋了鐵芯以外部分線圈和骨架，如果是模具沖壓的罩殼會(huì)很美觀，筆者在業(yè)余條件下用手工制作。底框用1.5mm左右的白鐵制作，突起部分的兩個(gè)側(cè)蓋和一個(gè)頂蓋用0.3~0.5mm厚的白鐵制作，然后用焊錫焊接而成。<br><br>七、制作機(jī)座<br><br>機(jī)座是膽機(jī)的基礎(chǔ)部件，一定要堅(jiān)固、美觀、實(shí)用，筆者用1.5mm厚白鐵折制而成，具體折制步驟見(jiàn)圖七。用400mm×340mm白鐵板按圖七a所示裁掉四角，畫(huà)好彎折線。先折制上下腳釘邊，再按圖七b彎折箭頭所示彎折右山頭，再按圖七c彎折箭頭所示彎折左山頭，最后按圖七d彎折箭頭所示，彎折前沿和后沿，折制成圖七e的形狀。機(jī)座長(zhǎng)：300mm，寬：210mm，高：50mm，橡膠腳釘高：8mm，整個(gè)機(jī)座高：58mm。機(jī)座四角的四條立縫一定要嚴(yán)緊，用焊錫焊牢。外觀修整，去掉毛刺、倒角。現(xiàn)在可以進(jìn)行零部件布局，要領(lǐng)是：電源變壓器最好遠(yuǎn)離音頻信號(hào)輸入端，遠(yuǎn)離音頻輸出變壓器。5只放大電子管的管座最好隱藏在機(jī)座里面，這要求在機(jī)座里面相對(duì)應(yīng)的地方加一塊襯板固定管座用。筆者用1.5mm厚、125mm×220mm白鐵板做襯板，加工管座孔時(shí)，最好將襯板固定在機(jī)座里面對(duì)應(yīng)的位置，同步加工，以保證機(jī)座電子管孔與襯板管座孔的同心度。加工較大的方孔、圓孔，可以畫(huà)好線，在線的里側(cè)用小鉆頭打一圈小孔，然后剔除中心部分，再用銼刀修整好。電源開(kāi)關(guān)安裝孔、音量電位器安裝孔、電源指示燈安裝孔、3個(gè)變壓器和電感器安裝孔、音頻信號(hào)輸入及輸出端子安裝孔、保險(xiǎn)管座安裝孔、電源插口安裝孔等加工好后；為了防止機(jī)座外表面生銹，最好進(jìn)行塑料噴涂加工。</h1> <h1> 圖七</h1> <h1> 整機(jī)組裝和調(diào)試<br><br>電路組裝和調(diào)試工具：萬(wàn)用表，毫伏表，電感表，兆歐表。鉗子，尖嘴鉗，偏口鉗，剝線鉗。各種小規(guī)格扳手（根據(jù)需要），各種改錐（根據(jù)需要）。鑷子，電烙鐵，焊錫和助焊劑等。如果有條件，最好配備音頻信號(hào)發(fā)生器和示波器。<br><br>八、安裝和焊接電路<br><br> 1、首先將電源接口插座、音頻輸入輸出端子、電源開(kāi)關(guān)、保險(xiǎn)管座、小七腳電子管管座等小型零部件安裝到機(jī)座上。然后按照事先設(shè)計(jì)好的位置和朝向，在襯板上安裝5個(gè)小9腳電子管管座、前級(jí)濾波電解、接地焊片、整流全橋，利用襯板給整流橋做散熱片。襯板安裝在機(jī)座的內(nèi)頂面上，安裝高度用墊片調(diào)整，以電子管陶瓷管座與機(jī)座內(nèi)頂面有≤1mm間隙即可。機(jī)座所有的安裝緊固螺釘一定要加彈簧墊圈，以防螺母松動(dòng)后產(chǎn)生機(jī)震現(xiàn)象，再安裝音量電位器和電源指示燈、元件支架、壓板等。<br><br>2、本機(jī)接地采用母線接地方式，母線用φ1.5mm銅導(dǎo)線表面鍍錫，焊接在襯板的接地片上。兩個(gè)聲道嚴(yán)格分開(kāi)、對(duì)稱(chēng)、一致，兩個(gè)聲道間、前后級(jí)間不能交叉混用接地母線。母線在機(jī)座襯板上按照各個(gè)放大單元前后順序排列，使各放大級(jí)都能就近接地。音頻信號(hào)輸入端子到音量電位器的引線用屏蔽線，屏蔽層與電位器外殼一起接入母線。<br><br>為避免感應(yīng)交流聲，各組燈絲線采用雙股絞合。高壓電源線兩聲道分開(kāi)輸送，并盡量遠(yuǎn)離各電子管柵極。<br><br>3、本機(jī)的電路元器件采用搭棚式焊接。關(guān)于搭棚式焊接的要領(lǐng)和技巧，《高保真膽機(jī)制作詳解》第八章有詳細(xì)介紹，這里不再贅述。各級(jí)電子元器件按照原理圖焊接無(wú)誤后，開(kāi)始安裝電源變壓器、音頻輸出變壓器和電感，并分別將各自的引線準(zhǔn)確接入電路。<br><br>九、調(diào)試<br><br>整個(gè)電路組裝好要仔細(xì)檢查，確認(rèn)接線無(wú)誤后，先不要插放大電子管、不要接入音箱，用10~20歐，20瓦電阻做假負(fù)載，代替音箱接入電路，插上6Z4，開(kāi)始試通電。按照?qǐng)D紙標(biāo)注的電源輸出是否有高壓、各電子管座的燈絲電壓、各電子管屏極是否有相關(guān)電壓。確認(rèn)基本正常后關(guān)機(jī)，插入電子管，開(kāi)機(jī)復(fù)測(cè)各管子屏級(jí)電壓。本機(jī)由于電源變壓器高壓繞組輸出交流250V，在220V、230V處沒(méi)有抽頭，所以整流濾波后，高壓偏高些，用R11、R12調(diào)整高壓至235V。調(diào)整R6使6N6屏級(jí)電壓到230V，調(diào)整R9，使6N1兩個(gè)屏級(jí)電壓分別為220V和110V。調(diào)整R5，使6N6屏級(jí)電流為：8到10毫安。調(diào)整R8，使6P1陰極與屏級(jí)之間的電壓為：203V±2V。觀察一段時(shí)間，各電子管不能有跳火或忽亮、忽暗等不正常的情況。關(guān)機(jī)后拆掉假負(fù)載，接入音箱和CD音頻信號(hào)，開(kāi)機(jī)后調(diào)整R1，聽(tīng)到音箱發(fā)出CD碟片的音樂(lè)聲音。關(guān)閉CD信號(hào)，耳朵貼近揚(yáng)聲器，聽(tīng)不見(jiàn)任何交流聲。播放輕音樂(lè)和蔡琴的歌曲，聲音細(xì)膩、層次清楚，播放中波廣播電臺(tái)信號(hào)，聲音醇厚、甜潤(rùn)，膽味十足，仿佛又聽(tīng)到兒時(shí)家中那臺(tái)電子管收音機(jī)的聲音了。經(jīng)簡(jiǎn)單測(cè)試：本機(jī)輸入靈敏度≤100mV（有效值），輸出功率：≥2.5W（有效值）。<br><br>本機(jī)所用電阻、電容、電解、電子管、電源開(kāi)關(guān)、管座包括旋鈕等電子元器件都是在廢舊儀器儀表中淘得，整機(jī)只有機(jī)座的表面噴涂是委托加工，其余都是筆者DIY。不足之處有兩點(diǎn)，一是用作高壓緩沖的6Z4容量偏小，開(kāi)機(jī)時(shí)對(duì)大電解充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，最好用兩只6Z4并聯(lián)或用一只5Z4P。二是整機(jī)布局比較松散。<br><br>電子管電路的元器件工作電壓較高，電源變壓器、電感、音頻輸出變壓器等電感性零部件的制作、鈑金零部件的制作，需要制作者具有一定的鉗工基礎(chǔ)和環(huán)境。從這一點(diǎn)上講，膽機(jī)功放制作不如半導(dǎo)體功放制作容易，這是導(dǎo)致許多電子制作愛(ài)好者、發(fā)燒友都敬而遠(yuǎn)之的原因。其實(shí)，電子管功放電路很簡(jiǎn)潔、可靠性好、音色柔美，這同樣是許多電子制作愛(ài)好者、發(fā)燒友所癡迷的主要原因。筆者以上的制作只是照葫蘆畫(huà)瓢，要想讓膽機(jī)真正出靚聲還有一定的距離，對(duì)電路的設(shè)計(jì)、運(yùn)用和手工制作能力等方面水平，還有待于進(jìn)一步提高。<br><br> </h1> <h1> 圖六</h1> <h1> 圖八</h1> <h1> 按照本文的套路，筆者最近又制作了用6F3、FU-7做單端功放的高保真功放機(jī)。電路是浙江膽機(jī)資深專(zhuān)家張老師設(shè)計(jì)、繪制，由于沒(méi)有合適的輸出牛鐵芯，筆者就用尺寸稍小些的一對(duì)優(yōu)質(zhì)鐵芯制作了一對(duì)輸出牛，有效功率能達(dá)到十瓦左右。</h1> <h1> </h1> <h1>　　用電唱機(jī)做音源，用膽機(jī)功放擴(kuò)音是復(fù)古的感覺(jué)。<br><b> 用CD機(jī)做信號(hào)源，用膽機(jī)功放擴(kuò)音；才能真正顯示出膽機(jī)功放音質(zhì)特有的魅力。</b>一有閑暇；我就關(guān)閉手機(jī)，拔掉座機(jī)電話的信號(hào)線，斷絕與外界的一切聯(lián)系。打開(kāi)CD機(jī)和膽機(jī)功放，坐在逍遙椅上品一杯清茶，聆聽(tīng)理查德·克萊德曼和雅尼的鋼琴曲、班得瑞的輕音樂(lè)、蔡琴的女中音、李光羲的男高音、鄧麗君、蘇芮的情歌；感覺(jué)心曠神怡，神仙般的享受！<br></h1> <h1><b><font color="#b06fbb">感謝您瀏覽！祝您和家人健康吉祥！<br><br>撰文編輯制作：楓林<br> 繪圖、攝影：楓林</font></b></h1>

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手工制作的6P1小膽機(jī)功放

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