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越级挑战300B SE Dual C-Core装机记趣 [复制链接]

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越级挑战  

300B SE Dual C-Core装机记趣 文字整理:杨德宜  

话说我在黄智钰引介Audio Note Kit-One之后,一连串发生了一些非常正面的效果。李国
和君夫妇在家中煲机进补的过程中,让我有机会参与一再之试听,制作完成初期也请了
Jadis老板Jean-Paul Caffi,与承奇老板徐文进兄来尝试不同种类之300B真空管。后来,
又试过了不少整流管、初段6SN7双三极管、油质交连电容、机内讯号线、电源线……,就
连不同的点焊处理,在音质上亦可产生千变万化的结果。  

接着,李国和君又把 Tannoy Westminster换成了Westminster Royal,前往聆听者包括英
国Audio Note公司的David先生,功学社李秀村夫妇更是常客,音乐家王恒先生也来前往数
次。于是,我有感于若是能为Kit-One找到稍高一点、空间大一点的机箱,便能尝试体积更
大的电容器。后来,又领教了Jadis 300B管机的威力,除了它使用二支300B形成PSE之力道
之外,Dual C-Core的输出变压器所掌控下之低频音质,更是令人垂涎三尺。 我们为了有
更大的发展空间,更进一步之 DIY的意义十分重要。无论如何,我必须要先找到一台有足
够空间来容纳粗大零件的好机箱;不使用电路板,并且设法找到几对Audio Note Group C  
Dual C-Core的高级300B SE用输出变压器;二声道各自独立,电源分开各用一只变压器;
高级质量的电子零件与纯银机内配线,特选等级的各式插座以及Siltech高纯度银电源
线……。  

全新战场,一切从头开始  

在制作炮铜材料机箱之前,得先确定好器材的电路结构。李兄采用 RCA 5692(6SN7的最高
级管)作为初级直接驱动300B的架构,少一个驱动管虽然可以省去一只真空管,麻烦却会
变得更大。理由在于,他认为只要有合理的架构,皆可以使其发挥出相当的程度,但器材
制作技巧以及用料的选择,则绝非三言两语所能道尽。我因为见到Audio Note原装机中有
一型是使用6SN7×1、5U4G×1、300B×1之成品,于是商请李兄以此为考虑,来为这部器材
进行规划与机箱钻孔。  

其实 Dual C-Core在300B管机成品中是很少见到的。Audio Note的C-Core输出变压器体型
奇大无比,依李兄计算约有18,000 Gaus的磁力密束,而一般EI-Core变压器无论使用何种
材质,充其量也不过8,000 Gaus。C-Core的瞬间Dynamic Response确实能有更「快、狠、
准」的特性,但是变压器本身体积过大也容易导致高频延伸及音质变差。因此,一个够高
级的C-Core输出变压器对于DIY者而言,绝对是装机之首要条件,否则便是在浪费制作者的
时间与零件。  

在此奉劝各位:如果有机会能把 EI-Core输出变压器形式的300B SE器材弄得声音令人满
意,最好是见好就收。面对C-Core的Mono/Mono扩大机,必须要求二部器材间的各部分对称
之零件,在特性上极尽可能的相同;此亦表示在品管及品味上的成就,诚非一般人所能想
象。  

我当时把 Audio Note、Jadis和其它三种300B SE管机,作了一个综合性的看法总结,并将
上述之想法告知李国和兄作为制作参考。如今我们所做的事若是从生意的角度来看,花在
这部器材的时间与材料相当不划算,因为光是订做机箱就耗去了很多日子,而且装机也是
一件麻烦事。在一切都力求最好的情况下,几经波折终于展开试听。结果,李国和兄与听
过的人都有相同的结论:双C-Core输出变压器在力道、音场规模以及定位之细节表现绝对
是一流的,但是论及音乐进行过程中的顺畅度及柔软感受上,则似乎又不太理想。  

此时已然进入了另一个战场。器材本身的规格与测试结果十分的优秀,例如频率响应在  
3Hz-120KHz之间不但平直,而且输出达14瓦时不会发生切割失真,8瓦输出时的线性更是
无懈可击(然而音乐性之生硬却有如芒刺在背)。接着便要进入所谓的科学与艺术涵养阶
段,用诸于提升本机的品味及触感。李兄悄悄地把机内配线作了数度变动,耗去了不少各
种等级、粗细之银线与铜线,就连Siltech的含金焊锡也一并用上了。甚至,机内的交联电
容器亦使用Jensen公司制造的铜箔油质电容器。  

不过,人的贪心总是永不休止,就当声音弄到差不多之际,我心里又想:如论如何也要弄
一对银箔油质电容来试试。所以,又向唐竹张先生问及此事,看看是否除了订制一途外,
能够弄到李兄所需要之规格。这一等,又是数个月之久。  

环肥燕瘦,佳人何在  

纯银材料无论是线材或零件,都具有令人深信不疑的相同特性:透明且清晰的高音表现,
又柔又顺的流动着音乐的韵味,绝对是无与伦比的材料。然而,无法预料的诡异,变化多
端一如脱缰野马,也是银质材料难以驯服的个性。在铜箔电容上原本好好的事,经银箔电
容一上,音质表现简直令人又爱又恨 - 透明如水、光洁照人,但是低音却不见了。  

李兄听过之后,一点也不急于动手去更动什么,只是先行等待。银箔电容的体积较大,一
样是 0.33uF的电容器,前者约为后者的四、五倍大,但是银箔电容的接脚又太细,必须先
以吊勾固定住这些大体积电容。这种由体积所带来的负面影响虽然可以预期,但是在制作
上所带来的困扰却是头一回遇到。不过,它所带来的音质变化,真可以用「天马行空」来
形容 ?原来所期待的优美如斯细腻及光洁,柔和如山谷间泄下流水的音乐表情,不知道从
何捕捉到来;它时而往东时而向西,总是让人感到捉摸不定。追求Audio之至高境界,非旦
要有一流的材料质量,还得有应变统筹之方。  

品管概念之感言  

几经多次波折,零件选用终于尘埃落定。不过,已经花了那么多钱在零件上(包括  
Siltech的纯银电源线亦不例外),总得在真空管上下点工夫。在试机过程中,大部分用的
是Cetron的300B真空管,它在台湾市场上几乎没办法找到一对Matching Pair﹔它的质量与
现代(1996-98)300B相比,确实会比其它管子(大陆、苏联、东欧)好上一些,但是比
起新版WE 300B仍旧差了一大截(精密测试报告的结果)。  

不过, Cetron一般而言仍有相当令人心安的质量与寿命。用它来制作本机,从一开始就停
留在「尚可」的阶段,而机内其它零件则属于「绝优」的等级。我有时也会拿出自己珍藏
的二只老WE 300B真空管(五○及六○年代)插上去,并且祭出了四○年代的WE 274B进行
整流。结论,则是非常明了而且愉快,可是插上了特选的新WE 300B真空管时,音质不但不
如理想般应验,反而是发出了生硬刺耳的声音。  

我一开始很怀疑是否新 300B管在质量上有问题,甚至有朋友想买WE 300B管时,我还会强
烈建议干脆多花一点钱,去投资原装木盒的原厂Matching Pair真空管。  

由于我那二只管子一插上,自动偏压处可测得偏压太高,当然音质会大受影响。李国和
说,如果一开始就以最好的 300B真空管来制作,调整好的线路会比较精确。就如同许多名
厂,生产如McIntosh MC-275、Marantz 8b……等器材,厂方选管子的动机完全是建立在
「品管的一致性」,亦即不用过分特优的管子,因为稀少的数量,不足以用在大量制作之
品管。  

各公司在选管子的条件设定上各有巧妙,亦即与该机所有零件同时实验下的结果,因此一
部厂制之名机,更换管子时最好能找到原厂同等质量的管子来替代。各位读者当以此观
念,来看待您手中的管机,最好不要动辄换上一些名管球插上拔下。阁下是否知道,多次
拔插下的管球座如果发生金属表面受伤(伤痕累累),就算是制作最精良的高价前级,也
不会再发出像先前一样的好音质。  

就我个人的经验,此时音质会夹杂着一些 Harsh(撕裂声),高音不够优美顺畅,低音更
有四分五裂之虞,中音的喉韵更带着粗劣之染色。或许有些人会误以为管子不行,甚至没
有「对筒」才致如此。其实,先行清理管座,再不行就干脆更新,并插上原厂附来的管
子﹔当然,在中低级价位的器材,就另当别论了。  

一流的玩家,宜深究各机的 Basic Engineering Philosophy  

有了以上宝贵的观念,其所受之教训是原始的想法,确实与新版的 WE有关。本机原本只求
让Cetron 300B十分迷人就好,哪知WE工厂复工生产在后,为了新WE管子又使李兄面临再一
回的苦战。几经波折,终于解决了银线、银箔电容以及新版WE 300B管的困扰,但是接下来
所面临的问题,若说是不太合理的要求也不为过。  

在漫长的 C-Core游途当中,从英国来的Audio Note代表David氏,到李国和家中试听他所
有的Audio Note产品。经李兄之手装置,驱动的是亦来自英国的Tannoy Westminster  
Royal。David大吃一惊之余也告诉我们,其实欧洲有许多高手,都着迷于300B SE之道,尤
其在瑞士有一群人,不但采用银线绕制的输出变压器,Choke、机箱、插座等只要是能够以
一流银、金材料生产之零件,绝不放过。因此,他问及为何不先弄一组银线绕制的输出变
压器来听听看﹖  
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一山又比一山高,曾经沧海难为水  

接着这款相当贵的变压器来了,虽然是 EI型铁心,但是体积比Kit-One的输出变压器略
大。为了节省时间,李兄将一部全新未装机的Ultimate Kit-One机箱取来,勉强钻孔之后
才把这只变压器装上去,再依往常装配最顶级之Kit-One的方式,不出几天就把器材装好
了。他说,简直不敢相信的如丝般的柔细与光明剔透,亦即所谓「如现场般的Airy」(请
不要将这个字直译为『空气感』,以免误导现场之Feeling与Teste)气氛。轻重适度、明
快于举手头足之间,如舞姿翩翩且维妙维肖的艺妓,显出十分秀丽的「人味」,诚非其它
之物可比。  

过了不久,李兄又想把它 Tuning到另一个程度,然因此时物主杨先生经不起诱惑,便将器
材强行取走。此机一走犹如人去楼空之感,那种明月几时有的感叹,不绝于口。其实我何
尝不是苦在心头口难开﹖心想要是有机会再弄一对这种东西,我一定要将它作成单声道扩
大机,并且向加拿大的工厂订制银机箱﹔这下子将会又流失好多预算于各种要命的高价零
件上。  

李国和兄其实比我更苦恼,千辛万苦才创造出来的成果,如今一见到更上一层楼的尤物,
不得不像个泄了气的皮球般。接回 Dual C-Core的扩大机后,发现高音域部分始终不敌银
绕线圈的版本。然而值得一提的是,EI-Core的饱磁量始终无法与Dual C-Core相比。  

物理上的数据告诉我们, C-Core的低音表现仍为EI-Core所无法企及,其又强、又快、又
重、又稳的特性,确实非前述银线绕制的EI输出变压器之能力范围,除非以银线绕制Dual  
C-Core输出变压器来取代﹔在材质与制作方式上,确实是一山又比一山高。李兄说,无论
如何也要找回先前所听到的那种高音表现,于是又把我的器材给「留校查看」了。  

过了不久,也就是在农历年前,我到李兄家去听完一回,那真是令人大吃一惊的表现:这
部以 Dual C-Core制作的300B SE,竟能将Westminster Royal驱动出犹如Genesis Ⅰ的庞
大气势,以及宽广Scale和Density。这是令人万万想不到的事实摆在眼前。我心想,有此
音质为基础,虽然高音略逊于银绕EI版本,但是又比昔日表现多出了许多汤汁味美的个
性,复何多求﹖  

人贵知足而常乐,如今已多次在 C-Core的调理过程中,感到茅塞顿开之悟,现在更是要起
立脱帽致敬了。包括弦乐的细腻与管乐的透明与雄伟,皆为上乘﹔高音虽无银绕变压器那
种宽裕美妙,却有相当恰到好处的向上无穷延伸之慨﹔中低频所表现的力与美健康状态,
则绝非银制EI-Core可以相提并论,尤其是Jazz音乐中击鼓的效果,更具有穿脑之效。本机
到此已然又一回的尘埃落定,理当是十分满足了。  

Audio Artist的修为  

不过,李兄又提出了新的见解。他发现讯号线插座应改以 WBT产品,在音频韵味上会更为
加强。于是,我急忙找到上瑞公司的张老师,不过他说接手WBT代理至今,尚未正式进口过
李兄所提的Input插座,所以又特别花时间为我弄来了二只。再则,李兄说他得把机内接线
板再改善一下,后来向唐竹张老板再订了货。李兄自许这次的大革命,只是为了保证这部
器材在十年之内,机内零件老化之前都能确保音质及风味安定。工作之稳定及信赖度皆为
器材制作的最重要事项,然而Hearing Test这最后一关,尤其重要,亦是古今中外制作者
的道行考验。  

正如 Accuphase老社长,春日二郎先生所言,Hearing Test即是制作者音乐造诣、人格修
养、基础科学等多项要素之「Taste、Sense、Feeling」品味与感性之至高
「Performance」完成度的表现。它代表着一位艺术工作者创意的至终结论,一流的Hi-End
观念之中,事成State of the Art之水平,不能视之为工艺品或是电机产品,而是纯粹的
艺术品,应视为艺术家的呕心沥血之作。  

因此,吾人以 Audio Artist的眼光来鉴定时,一位制作者是否已具备Artist之风范,是极
为重要的。假设,若没能修养成一位十分中肯的品味欣赏家,当然无缘去评估艺术或非艺
术的境界。不仅在台湾,在日本、美国、英国、法国的许多Audio Artist及Designer等大
师口中,皆曰:「真懂得艺术境界的Audio爱好者,真是稀少啊﹗」  

我听完之后,甚有同感之余,谨提出参与 Audio Note Group C Dual C-Core 300B SE AMP
制作所发生的剪影,让有心的人参考及省思。若是阁下也对直热式三极管之单端扩大机有
些认知,也或许在制作上有更妙更好的方法,也或许离不开这般的瓶颈吧﹗  

天下没有白吃的午餐  

至于我对 300B SE单管机的看法,该还有不少知识上的缺失。在我未见到更好的器材制作
之前,我仍坚信自己对这些部分的发展,已经付出了最高的敬意与努力。如果有更好的佳
作,我一定会抱着虚心求教的态度来看待之。  

以不计一切代价的精神而言之,我先拱手把一对银线绕制 EI-Core输出变压器,让予另一
位有心人士,让他在这段辛苦的追求过程中,先我一步达到高价与音质平衡的高级观念。  

然而,不一定得人人执迷于无止境的花钱,去做所谓的高度净化之豪华追求,老天不会因
而宽待他的 Money以及不舍的追求第一。反而是思考止于经验的至高境界之透彻间,了悟
人性的可贵与尊严,以所得的经验放诸四海皆准之志,来辅以极合理价位下的制作玄机。
一旦以极为有限之经费,也一思了断300B SE的梦境。若以如是观之的开阔心境,来耕耘有
限的园地,仍可得百花齐放的小天地﹔在严肃而严谨的态度中,得到快乐的结论。  

人性最怕的是贪得无餍,到头来在短短的一生中,为追求不可能而浪费了太多时间,并因
而高不成低不就,眼高手低而一事无成。或是愈陷愈深于追求盲目中的空想,时常徘徊于
「无知而不自知」的苦境。  

也因此,我期待有趣于 300B管机的朋友们,千万不要小看38℃或拓朴音响的台装组合,这
类器材至少在Basic Engineering Philosophy上头站得住脚。有道是一分钱一分货,然而
还得考验其Best Buy的要求,把吾人常说的C/P值深深的记在心中。至于更高度之追求,我
想奉劝一下有心豪华享受的人士,可以向日本Kondo Hiroyasu氏的Audio Note, Japan,订
制一部最高单位的Single Ended 300B管机﹔以一部Lexus 300轿车的代价,换一部回家试
试。  

对此我心仪甚久,期待有人打电话约我到他家去听听。这是花钱解决的方法之一,若非如
此,想省钱又要求天下第一的所谓「超越时代之 300B SE」,是不太可能的事。基于省本
多利的生产方式,不合C/P值以及Best Buy之道者,不去着眼之也就罢了,一点都不必惋
惜。  

台湾高手群像  

300B真空管的用法同样有很多种,然而在Single-End的单管情况下,应有不少前辈高手的
独特见解。我只试过少数的几种情况,总是无法认识太多,因此未出现在本文的制作﹔因
没有实际上的了解,我不愿用我有限的功力去猜测那些器材。然而,要成就一部好的300B  
SE,其最必要者是细心与开阔的人格特质,我自知自己在这方面动手不能细腻,甚至知识
无半分专业基础,所以搞DIY只能请高手来办。除了李国和先生外,在这方面另有中和的郭
松茂先生,以及台中的刘明勋先生亦是高手。  

我的 C-Core尚未迎入家门,而郭氏所装的Kit-One与刘兄所装的WE-310A驱动,300B灯丝交
流点火的WE-91A改良型之300B立体声扩大机,皆有水平以上的制作水平,即使与李兄的刻
骨铭心相比,仍为专业而合情合理,恰如其分的质量,包括手工与基础的概念,已经可以
完全信任。  

拓朴的黄智钰兄,是推我一把跌入 300B SE的罪魁祸首,愿上帝原谅他的Audio Mania精
神,并恩宠他天才横溢的道行,对我多方面的请求教益皆能耐心而详细的说明,并且也不
吝于让给我一对五○年代的Sylvania 5U4G真空管。  

也感谢温燕萍先生,在测量品管之精神与实际操作上教导了我许多年,任何第一手的好资
料皆先通知我与他分享。另外,也感谢吾友,老道仙骆良朝先生,为我东找西找了一些数
不尽的好东西,包括 1944年制的WE 274B管子一对。  

感谢真胖子兄为我找来不少一流的二手真空管。其中首推 RCA 5692,此为6SN7的最高级型
号,测试结果良好的旧管子,仍然相当派得上用场。我也感谢东桦行的林先生,为我奔走
买到Audio Note Group B的数套变压器及零件,甚至还包括二只质量高超的WE 310A  
Matching Pair五极管,还有单三级管的6C5多只。这款真空管基本上就是6SN7的一半,分
为二个Channel左右各一,外观是黑色的金属管子,音质不下于RCA 5692,而价格则便宜甚
多。  

当然,也要一提三泰音响刘肇发君(以前我称他为小刘,现在经过二十多年岁月。『小』
字应该拿开),他是位追求古代精品典藏的专家,首先介绍我认识了各类不同的整流管,
其中以 WE 274B最为透彻﹔真的是愈早生产者,愈好声。  

还有,从老早就令我垂涎三尺的 Siltech纯银线,与Ortofon总代理黄宗宝先生,不断应我
的要求提供多种机内配线,甚至焊料予李国和先生,我真是无法用言语来表达感激之意。
另外,Jadis的Jean-Paul与承奇公司,提供我试听Jadis 300B PSE管机,我也想在此特别
感谢他们的慷慨。这款300B可以说是所有Jadis器材中的Best Buy,也是全世界300B市场中
最有价值的300B PSE,在Hi-End市场中它应是最高级豪华者,亦堪称为物超所值之作,其
外型之美仍为古今之最。由它使我认识到38℃蔡鸿仁先生的苦心经营300B,及4300B等大陆
产制最高级真空管,能在Jadis 300B发挥出极惊人的扭力与爆发力特质。这些往事在我写
完Audio Note零件的「观作记」时,一点一滴的浮现在我的脑海里。  

但是人就是人,虽有许多无知的缺点,如果能追寻「正精进」之道业,浸淫日久,尚可有
比较正确的可行之道。当然,艺术的基础必须是科学的成就,其 Audio之为艺术,才能成
就高度净化的基本哲学观念,此时应是人们无远弗届的心心相应,愿在此与诸位共勉之。  

最后,我要向李国和夫妇,在追求 300B的美学上所付出之心血与悟道,致上最高的敬意。
其追求之目标与国际间的高手相比,仍然远远超越﹔有志者之成就,仍由八正道之哲理而
来,一点都不会有侥幸的成分。透过良好的试听条件,以及对测试之于各种零件的筛选,
所付出的材料费更是外人所无法想象。对于他的「慢」所呈现之安定、稳健,超然及可靠
的基础上所发出之音质表现,在音频密度与力道呈现中,都有其不可磨灭的成果。但愿李
兄每天四肢灵活运用,脑筋永远清楚、快乐,轻松、愉快。阿弥陀佛,善哉﹗  

PS. 「一切有为法,如梦幻泡影,如露亦如电,应作如是观」是人求道之至理,亦为追求
Audio最终的层次。取自金刚经最后一段与君共勉之。
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/原厂理论精粹/

300B扩大机之稳压电源设计及计算
J.C. Verdier
李建德编译


主编按:这是一篇由知名真空管机设计者J.C. Verdier在前年发表的文章,原文题目为「Design and Easy Calculation of a Regulated Power Supply For a 300B Stereo Amplifier」。本刊「铭器博物馆」专栏主笔李建德在熟读这篇文章之后,发现其中有许多观念相当值得深入讨论,所以将它翻译整理后与大家分享。本文所有文字翻译、图片已经取得J.C. Verdier老先生授权刊登。


在推挽扩大机中,电源供应电路的工作可藉由输出组件的对称安排,轻易地消除内部哼声。再者,如果此推挽扩大机是纯A类操作,则偏压电流固定,电源供应电路的电压将不会随音乐的律动而起浮。因此,就电源供应电路而言,纯A类推挽扩大机并无多大的挑战性。

但是对于日益流行的单端三极管扩大机来说,这可说是另一回事。在这些扩大机当中,内部寄生哼声会经由管子的内部阻抗感应至输出变压器(请参阅图1)。假设内部哼声是100mV,在扩大机输出端就会有4.5mV的哼声电压。当然,这绝对是不可忽视的,特别在搭配使用高效率喇叭时更是如此。

古老的解决之道在于加上更多的滤波电容,如此电路尚可顺畅工作;或是增加扼流圈的电感效力,但如此一来则可能因增加了电源供应电路之内部阻抗,而使情况不良。在此,电源供应电路内部阻抗的思索,将引领我们去考虑这第二重点。

让我们设想以一尚未切削失真最大之正弦波讯号来驱动一单端输出级。讯号的正半波进入真空管栅极引发管内电流增加,并造成电源供应电路最大消耗功率的产生,然后负半波讯号使得管内电流递减直到截止状态,此时最大消耗功率再次发生。

到底功率打哪儿来?显而易见地,功率是从储存在输出变压器初级线圈电感内的能量释放而来。

Q=1/2 LI2

这可类同于汽车之高压线圈点火装置。为求最佳状态,输出变压器必需拥有足量的电感能量,而电源供应电路则必需能快速有效率地补充此初级线圈的电感能量。

在你的爱车上,一切都没问题,因为车上电池够勇够猛,而且充电电流涛涛不绝。但说到扩大机,难题又来了。举例而言,一个容量100μf的储能电容在频率20Hz时将会显现80Ω的阻抗,而这是完全不可忽略的(请参阅图2)。

借着将哼声降低至低于热噪音电平之下,并提供在所有音频范围内小于1Ω的内部阻抗,稳压电源供应电路可以解决上述两者问题。

稳压电源供应电路之理论(Principle of the Regulated Supply)

我们的稳压电源在整流及滤波方面仍采传统方式设计,但供给扩大机之高电压电流则是经由电力调整管「Ballast」管所提供(请参阅图3)。

现探讨用于稳压电路之Ballast管,是由一些低屏级阻抗三极管所并联构成的双三极管(6080,6AS7,6336),此管的栅极将由一电压比较电路所控制。此电压比较电路会将电源之实时高压值,与另一由稽纳二极管或一些稳压管(85A2,OA2,OB2……)所提供之参考电压值作比较。

于是实时地,电源供应电路之高电压便经由调节回路的不断修正而稳定。然而事情并非如此完美,总是还有一些内部寄生哼声及导因于负载效应的电压变异存在。就让我们一起思索,如何将这些无可避免的负面因素尽可能地消除降低。

设计一组可提供400V─250mA的电源供应器(Design of A 400V─250mA Supply)

〈图4〉是一个简易的稳压回路,但省去一些诡谲且重要的组件部份,此部份待会我们会再详加探讨,以达完善的电路设计要求。〈图3〉所示的方块电路图,在此被转换成实际的电子电路组件以进行讨论:

The Ballast Tube「T1」为6080双三极管,是一支特别设计用于此途的真空管。而「T2」管(EF184)是一般作为射频放大器的锐截止五极管,在此它也可以有完美的角色发挥。电阻「R2」及「R3」为此锐截止五极管提供帘栅极的偏压,并为参考电压提供者稽纳二极管供给偏流,R1则是此五极管的屏极负载。可变电阻「P1」则扮演分压器的角色,提供即将输出之部份高电压与参考电压作比较。
让我们试作以下习题,为一立体声300B扩大机试作一组可提供工作电压400V及工作电流250mA之稳压电源供应器。

Ballast管「T1」的计算(Calculation of the Ballast『T1』)

〈图5〉展示的是6080双三极管的半结构,单三极管基本电路系统。因这些管子的控制栅极都有一紧密搭桥,且落在非常靠近阴极的地方,于是因之而起的栅极电流可就变得很麻烦。对老管子来说,这尤其是个问题。

因此,我们必需要慎重地让栅极的瞬间电压维持在一相对负压,而这也指出了第一个限制:此偏压必需高于-40V。这同时表示即使在最差状况下,也就是当插座电压产生了10%的压降时,屏极与阴极间的压差不得低于100V。
于是,整流与滤波后的高电压就必需是:

UF=UR+UT1=400V+100V=500V

现在我们可以发现,当插座电压产生10%的压升时,整流滤波后的高电压将会达到:

(500V╳120%)/100%=600V

在此情形下,Ballast管屏极与阴极间的压差将会是:

600V-400V=200V

这造成在总输出电流是250mA下,50瓦之耗损功率:

200V╳250mA=50W

我们可以立即看出,即使考虑的上述情况有些极端,此功率需求仍将迫使我们选用数支6080管平行并联使用。因为每一半6080管只能承担1W的耗损功率,二支6080管(4个三极结构)则可承担52W的耗损功率。不过,这只是恰好足够,还没考虑安全系数。

对基本电路〈图4〉的改进之道在于增加一个电阻,与6080管并肩平行并联以负担部份输出电流(请参阅图5)。此并联电阻的选择,必需要将6080管250V的屏极─阴极最大耐压放在心上。过高的电压将导致阴极涂布层的损害而使管子永久挂毙。

同时也必需注意,电源一来时,由于300B是直热灯丝管,而6080是属慢燃─旁热阴极管,所以若无此并联电阻「R4」保护,在工作启动不一的情形下将会使插座电压产生10%压升的最坏情况,而使横跨在Ballast管二端的高电压提升至不可收拾的600V。

由于二支单端300B的正常工作电流约为150mA,所以「R4」就必需在此电流通过时同时承担250V的耐压。

R4=250V/150mA=1.7KΩ

当高压刚上升时,流经6080的电流将会显著地降低,进而调解Ballast管所发生的功率损耗。所以当插座电压产生10%压降时:

IR4=UT1/R4=100V/1.7KΩ=59mA

Ballast管所发生的功率损耗将是:

PT1=100Vx(250-59)mA=100Vx191mA=19.1W

正常插座电压时:

UF=550V
UT1=UF-UR=550V-400V=150V
IR4=UT1/R4=150V/1.7KΩ=88mA

Ballast管所发生的功率损耗将是:

PT1=150Vx162mA=21.3W

再回算插座电压产生10%压升的情况:

UF=600V
UT1=UF-UR=600V-400V=200V
IR4=UT1/R4=200V/1.7KΩ=117mA

因而流过6080管的电流变成:

250mA-117mA=133mA

Ballast管所发生的功率损耗将是:

PT1=200Vx133mA=26.6W

显然,单从功率损耗的需求来看,只用一支6080即够;然而对安全系数的考虑及下列二个理由,都使我们必须谨慎的选择使用二支6080管。

一、 从内部寄生哼声的考虑及降低电源供应器的内阻来看,使用二支6080管都会对此有所改善。

二、 6080管之间的差异性可能会令你大感讶异。要找到任何二支6080管与管配对,亦或单管内极与极之间能配对,那是在「作梦」!因此,我们必须在每个三极结构的阴极串接一平衡电阻。〈图6〉是SOVTEK所公布的规格表,可提供我们有用的参考数据。对四组平行并联的三极结构而言,若忽略一些额外防备的考虑,最大的功率容量是:单三极结构7.4W,以及四重结构29.6W,这就符合我们所要的安全所需了。

在每个阴极串接一100Ω平衡电阻,将会增进总功率容量至:

9.5W╳4=38W

这项安排是我们所要作的第二步改善(请参阅图9)。

差动放大器的设计(Design of the Differential Amplifier)

EF184管在一般正常使用下,其互导值是15000micro-mhos。在这里,因我们的特殊连接方式,使得此五极管仅有很少的电流流过,所以互导值将会大大的降低。差动放大器在此不做计算,将以经验法则作估算,但我们仍然关心增益的大小及稳压调节率。根据经验法则,最大增益将会随着调整可变电阻值为1MΩ的「R1」而获得。

另一方面,因无任何的实质影响,可将流经此五极管的电流忽略不计,「R2」及「R3」的值及稽纳参考电压则可计算求得。

稽纳参考电压的选择(Zener Reference Voltage Choice)

当电压愈高,存在电路内的电位压就愈多,这是无可避免的情形。因为UR=UR1+UT2+UZ,稽纳二极管的电压将取决于「R1」的跨压及「T2」的屏阴极电压。考虑即将使用的电子零件,我们必须要为此五极管设计提供一合理之操作电压。由此角度思考,即使是牺牲一些稳压调节效率,经「P1」而供给「T2」栅极的校正电压也必须要限定在特定数值。

当正常插座电压时,屏极电压会是多少呢?先前我们已估算过,在正常插座电压时,流经四支6080的电流是162mA(每支三极管40.5mA),屏阴极电压是150V。参阅〈图8〉的曲线图,可容易看出栅极电压将必须是-70V,因此EF184的屏极电压将会是:

UR-70=400V-70=330V

假如我们欲将EF184的屏阴极电压差保持在200V,将可得130V的稽纳参考电压(330V-200V),因62V的稽纳二极管是常用且容易取得。我们可串联二颗而得:

UZ=62V╳2=124V

「R2」及「R3」的值将会决定流经稽纳的电流。此处必须非常谨慎小心,因为稽纳二极管很不耐热,必须重视制造商所提供之功率因素。

我们使用B2X85C二极管,他们的规格是1.3W,或是二个2.5W,乘以5当作安全系数。我们只让二个二极管消耗0.5W,也就是每个0.25W。此时流过的电流是:

P/UZ=0.5W/126V=4mA
R2+R3=UR-UZ/4mA=69KΩ

我们可选用二个39KΩ的电阻,此时每个二极管将消耗0.22W并流过3.5mA。

我个人认为就噪音及内阻来看,新式的稽纳二极管都要比辉光放电管来得好,然而在它们旁边并联一高容量电容亦是绝对需要的。我们使用一颗100μF的电解电容(C4)并上一颗0.47μF的pp电容(C3)。这就将基本电路〈图4〉升级改良至〈图10〉,也是我们所要进行的第三步改善。旁路电容可消除稳压输出端的内部寄生哼声,而且是绝对有效的,但若是为辉光放电管加旁路电容,则会引发成一绝佳的锯齿波振荡器,这当然是行不通的啦!

扼流圈的排除不用(Choke Filter Elimination)

以上稳压电路的逐一讨论并未详细谈及整流与滤波问题。一个好的稳压器,可以让我们省去扼流圈的使用,并且在整流后仅需使用一个滤波电容。

整流与滤波后的电压经「C5」及可变电阻「R5」跨上EF184的第二栅极,这个电容必须要在频率100Hz(或美规120Hz)时阻抗可忽略,我们选用0.47μF当作C5。再增加电容量并不能有效的提升效果,而R5则可让我们作微调补偿。这就是第四步改善,可以让我们趋近做出最好的稳压电路,请参阅〈图11〉。

最后,还有一招简单的方法可再行改善。我们在可变电阻「P1」上端及可变端再加上电容「C6」,于是乎在UR端所产生的任何细微电压变动,都将直接导入T2的栅极再进行修正。这是第五步,同时也是最后一步的改善,请参阅〈图12〉。

结论

以上所有欲使稳压供电器能工作更好的努力没有白费,因为好处在量测之下完全显现。检测的实例取于一部立体单端300B扩大机,以二支6BQ5为输入驱动级,实际供给电流正是250mA,输出电压400V。

〈图13〉的曲线表示稳压范围。由Auto-Transformer供给电源变压器初级电压,范围是160V─250V循序变化增加,而输出电压则能保持在400V固定不动(250V是我们的Auto-Transformer之高压限制,往上应尚有空间)。对这20%(±10%插座电压异动)的顾虑范围已安全涵盖,虽然这些情况平常并不会发生。(译者注:对本地而言则不然,我们的插座电压往往会有5%─8%的压差,通常是压降较多。另外请注意,作者所处的法国正常插座电压属欧规220V,而非美规120V,但无损文章探讨之内容)

经验法则告诉我们,当哼声电压低于10mV时,就无损于扩大机的讯噪比。当插座电压产生差不多12%的压降时,哼声才会变得明显。若考虑此差异,则仍属稳压器的安全工作范围。实测结果告诉我们上列计算的可靠度,可供我们用于设计其它电源供应器。
最后,相对于频率变化所测得之内阻曲线〈图15〉。扩大机以频率变化从20Hz─10KHz的正弦波驱动,作最大功率输出。微电压表经一100μF电容搭在UR测量,此电容容量够大而不会影响我们的测量。在20Hz时,此稳压电源供应器的内阻小于0.35Ω,必需要用22,000μF的滤波电容方能达此效果。这显示了在大约相近的成本花费之下,稳压电路可得更好更多的改善,结果是相当令人满意的。■


R1电阻另行处理的争论
有些人反应,对五极管的屏极电阻R1可作另外的供电安排。
第一种变动方法:屏极电阻连接在稳压之前。即UF在此种情况之下,屏极电压UF高于原先的电压UR,因而流经五极管的电流也会增加,结果是造成此管的互导值提升,因之效率参数亦随着增加。
这是好处,但不幸的是,原本不存在于UR的哼声却会跑出来。
第二种变动方法:屏极电阻连接在另增之外部电源。假如此辅助电源是滤波纯净的,那就绝对有改善。然而为求此果,我们又必需要在原先的计划范围内增加不少复杂度,因此不考虑这样做。

图2:100μf电容的阻抗反应/频率曲线图
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