[转帖]EL34单端扩音机

清蒸冰棍

EL34单端扩音机

作者：安玉景

EL34电子管在音响发烧友中的知名度很高，在《高保真音响》2000年4月刊登的“最常见100种电子管排名”中，EL34高居榜首。国内外著名的电子管机生产厂家，有不少用EL34制作的电子管机名品。但是从功率输出级的电路形式来看，几乎都毫无例外的是推挽放大，原因是EL34的最大屏耗仅为25瓦，当采用单管单端放大时，如果按五极管或者超线性接法，最大不失真输出功率不超过12瓦，若是接成三极管，则只有6瓦左右。而采用推挽放大电路，就可以轻易的将输出功率做到三四十瓦，可见，在输出功率方面，推挽比单端大得多，但就音质和音色而言，单端机优于推挽机。笔者制作过的单端电子管机不少，有300B、2A3、EL34、FU15、FU50、FD422、FU7、6P3P、6N18P、6C33C等，也有好多发烧好友光临寒舍进行对比试听过，若要从音质价格比衡量，那么EL34无疑是最超值的，因为EL34的价格较低，差不多是300B的1/10，况且，此管不仅国内就有曙光、桂光、北京几种牌子，国外俄罗斯、捷克等国也在生产，选择余地很大。本文介绍的这台EL34单端功放，采用三极管接法，最大不失真输出功率有6瓦，介于2A3和300B的输出功率之间，用来推动雨后初晴LS 3/5A和用黑花岗岩制作的MOREL MW166＋MDT32自摩箱，音色通透柔和，而且电路简单易制。

一、电路原理和特点
整个电路使用两级放大，特点是不用负反馈。推动级采用半只12AX7，输出级采用一只EL34。将EL34接成三极管以后，内阻有700K欧之多，大约与300B与2A3相当，最佳负载范围在2-4千欧，负载阻抗大点则失真小，但输出也小，负载阻抗小则相反。本电路选用3.3千欧，使输出与失真两者兼顾，若从其输出特性曲线来看，EL34在三极管接法时虽然比五极管接法内阻小得多，线性也好得多，但线性仍然比不上直热管2A3和300B。如果不使用局部或者大环负反馈，其失真还是比较大的，但这种失真主要是偶次谐波失真，如果在不用负反馈的条件下减小这种失真呢？办法还是有的，这可以通过合理的选择推动管以及它的静态工作点、负载电阻来解决。本机采用高放大系数的著名电子管12AX7来作EL34的推动管，推动级和输出级的电路形式均为共阴极放大，这种放大电路的输入信号与输出信号相位相反，这样当推动管的电流增加时，输出管的电流减小；推动管的电流减小时，输出管的电流增加，因为三极管在小电流时的输出特性曲线是弯曲的，不是直线，所以会产生非线性失真，但是，这两个管子所产生的失真方向是相反的，所以可以互相抵消一部分。假如推动级一点失真没有，则输出级产生的失真全部出现在负载扬声器上。但是如果适当选择推动管的工作点和交流负载电阻，故意使这一级产生的失真程度与输出级大致相当，就可以利用他的抵消作用使负载扬声器上的失真大大减小。
本机中推动级12AX7的静态电流设计为0.7mA左右，使之位于输出特性曲线的弯曲部分，这一级的交流负载电阻是其屏极电阻（150千欧）和下一级栅极电阻（82千欧）的并联值，约为53千欧，在这种情况下，用示波器观察输出波形可以看到，当因为输入信号过大而产生过载失真时，正弦波的顶部是圆滑的变钝，这就意味着本功放在过载时非线性失真的增加速度是比较缓慢的，使本功放虽然输出功率不大，但是听感甚佳。
本机输出电路和推动级一样使用自给偏压，这种电路比较简单，并且对输出管有一定的保护作用，EL34的静态工作点如下：
屏阴极电压：Ua=360V
屏极电流Ia=63mA
栅极负栅压Ug=－27V
静态屏耗Pa＝360×0.063＝22.6W，小于其最大屏耗25W，较安全
电源电路采用电子管5Z4P作全波整流，滤波电路采用CLC式π型滤波，这种滤波方式的残留纹波形式近似于正弦波，不影响听感。整流管采用旁热式的5Z4PA，而不采用直热式的5Z3P或5Z2P，因为直热管的灯丝热的特别快，不等EL34的灯丝热起来，直流高压就加到屏极和阴极之间了，这样长久下去会影响功率管的使用寿命。即使是采用了5Z4P的情况下，其阴极还是比EL34热的快，但毕竟时间差大大缩短了。请不要小看这一点，有许多采用晶体管整流的电子管机器，使用不到一年，电子管就严重老化，阴极发射能力大大降低，而一些使用电子管整流的收音机，用上十几年仍不减当年。
二、元器件选择与制作
前级放大管可以使用12AX7、6N4等双三极管，也可以每声道使用一只6G2或6AT6，只是早年在电子管收音机中使用的二极三极复合管，其中三极管部分的特性与半只12AX7相同。输出管也叫6CA7，前苏联的老型号叫6N27C。现在有很多牌子的可以选择，它们的基本结构相同，音色略有差别。笔者使用的是我国曙光，整流管采用国产5Z4PA，最大整流电流为140mA。
输出变压器的素质决定了整机性能的优劣，所以是成功的关键所在。由于本机没有使用负反馈，故输出变压器的频响几乎就决定了本机的频响，那么，怎么简单的判断一个变压器的频响究竟如何呢？我们知道，决定变压器频响的主要因数是他的初级电感和漏感，对于一个好的输出变压器，二者之间的比值应该在1000以上，笔者用DL6423数字电容电感表测量过欧博的300B输出变压器，它的初级电感约为11H，漏感仅10.6mH。具体测量方法如下：先用20H档测初级线圈的电感，记下它的数值，然后用一根短的导线讲次级短路，然后在测量初级电感，这个数值就是漏感，两者之比越大越好，一般大约600的时候就基本满足要求了。除此之外，还要注意变压器铁芯的气隙和初级线圈的直流电阻，气隙太小时虽然电感量会大一点，但容易产生磁饱和，初级次级线圈直流电阻太大，则效率降低。如果经济条件允许，可以买正规电子管厂家的产品，笔者这台机器的输出变压器是自制的，采用从旧仪器上拆下来的变压器铁芯，舌宽为25.4mm，叠厚40mm，初级线圈用直径0.23mm漆包线2400匝，次级用0.8mm漆包线126匝（负载8欧）铁芯单方向插，留0.15mm的空气隙。绕制时，将初级分为5段，次级分为4段，间隔放置。测量结果如下：初级电感8.84H，初级线圈直流电阻180欧，漏感14mH。最后一定要烘干才能用。
滤波用扼流圈也是自制，采用国产KEI20铁芯，叠厚36mm，用直径0.31mm漆包线平绕4000匝，铁芯单向插，留0.38mm气隙，测量电感量为15H，直流电阻约为130欧，也要烘干浸漆，否则也会产生交流声。
电源变压器制作数据如下：铁芯舌宽35mm，叠厚45mm。220V初级线圈用直径0.44mm漆包线绕880匝，次级每个330V绕组用0.21mm漆包线绕1320匝，6.3v绕组匝数为27匝，3A绕组用直径1.2mm的漆包线，0.15A绕组用。0.21mm漆包线。5V/2A绕组用1.0mm漆包线绕21匝。铁芯对插，烘干浸漆。
三、调试于测试
调整应该从高压部分开始，首先检查电源直流高压是否为400V，注意不要超过此值，否则EL34屏极功耗会加大，超过其极限值参数25瓦，屏极会发红，严重影响使用寿命，还要注意不要随意加大整流管的阴极滤波电容容量，当它的容量过大也会减低整流管的寿命，电路使用自给偏压，基本不用调试，数值只要和电路图中相差不大就可以。
实测指标：
最大不失真输出功率：6.3W（8欧，1kHz）
频率响应：28Hz－17kHz（－1db，1W）
电压放大倍数：14（电压增益23db）
灵敏度：0.5V
残留噪声：不大于1mV
胆艺轩注：
电源电路省略，CLC滤波电路，电容为47uF和100uF
R4电阻为两声道共用<img src="attachments/94kk/2006716914037.jpg" border="0" onload="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window
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炉魔

我也赞成。如果输入正弦波，三极管电流是上面尖下面钝，输出电压是上面钝下面尖，这个电压推动输出管，可以补偿输出管的曲线。适当调整工作点，输出管的失真应可降低。

炉魔

受教了！特别是两管失真相互抵消理论，还需要好好消化消化。

清蒸冰棍

我不赞成这种理论，这谨代表作者观点。

进修

我的一点看法：总觉得这个电路中失真互相抵消的理论难以琢磨。抵消的概念应该是大小相等，方向相反，从一点输出，这样才能有抵消作用。而一个两极放大电路，能够起到抵消失真的作用还真搞不明白，清高手指点。

牛哥土炮

我赞成安老师的观点,失真的抵消,不一定要全部抵消,即使是抵消一部分也是抵消.
原因就是起因电子管的线性问题.还有就是共阴放大的输出信号与输入信号相位相反.

炉魔

进修兄：电子三极管没有什么“线性范围”，不超出额定功率也有失真。补偿失真也包括这种情况。
你说的“两头尖”，那正好，偶次谐波失真被补偿掉了。

进修

本机采用高放大系数的著名电子管12AX7来作EL34的推动管，推动级和输出级的电路形式均为共阴极放大，这种放大电路的输入信号与输出信号相位相反，这样当推动管的电流增加时，输出管的电流减小；推动管的电流减小时，输出管的电流增加，因为三极管在小电流时的输出特性曲线是弯曲的，不是直线，所以会产生非线性失真，但是，这两个管子所产生的失真方向是相反的，所以可以互相抵消一部分。假如推动级一点失真没有，则输出级产生的失真全部出现在负载扬声器上。但是如果适当选择推动管的工作点和交流负载电阻，故意使这一级产生的失真程度与输出级大致相当，就可以利用他的抵消作用使负载扬声器上的失真大大减小。
   
    从主题文章上来看，作者是为了抵消输出级所产生的失真，故意是推动级也产生一定的失真，来抵消输出级的失真，这里面设计的方面很多。如，输出级是怎样的失真，是大信号失真、频响失真、是上半波形失真、或是下半波形失真、还是其他的（如，瞬态、互调）失真等。
    如果是推动级自己产生的失真，就不存在倒相的问题，输出级怎样抵消失真呢？
    如果说能抵消，三极管电流是上面尖下面钝，输出电压是上面钝下面尖，经输出级后下面也顿了，这还是一种失真啊。反过来说，如上面钝下面尖，经输出后岂不是两头尖了吗？
    如果是整个波形都失真来进行补偿，那么，将两级放大器都设计在线性范围内不是更好吗？
    如果是大信号失真，就要涉及到动态的问题了。作为一种特定的胆管，其输出功率也基本已定了，没有大的出入。所以，超过额定输出功率后产生是真是必然的。
                      （为了弄清问题，发表一些个人看法。只能轻轻拍砖，不能使劲砸我呀！）

牛哥土炮

管子的失真就是因为电子管的特性决定的,也就是"蓝火炉魔"同学说的"尖""钝"的问题,不是谁要故意制造的.不仅仅是这个电路,凡是两级共阴放大电路,这种失真都有互相抵消的作用.
只不过是安老师在这里明确的说一下罢了.

进修

楼上两位老兄说得似乎有些道理，电子管本身失真就大，他的特性曲线与晶体管的相比差不少，如果能够互相抵消也可说是制作蛋鸡的一个妙招。根据牛哥所说这种理论是肯定的，我见识不多，头一次听说这个理论，具体的原理和调试方法是怎样的，还请指教。

炉魔

似乎是电子管的特性曲线比晶体管的好不少？就线性来说，电子三极管的线性比晶体三极管，场效应管的平方区都要好不少。电子三极管的电流，栅电压是成1.5次方关系，晶体管是指数关系，场效应管是平方关系。就只是比短沟道场效应管的线性区差一点，但那个地方内阻太大也有问题。

进修

以下是引用 [B]蓝火炉魔[/B] 在(2006-7-19 22:00:40)的发言：

似乎是电子管的特性曲线比晶体管的好不少？就线性来说，电子三极管的线性比晶体三极管，场效应管的平方区都要好不少。电子三极管的电流，栅电压是成1.5次方关系，晶体管是指数关系，场效应管是平方关系。就只是比短沟道场效应管的线性区差一点，但那个地方内阻太大也有问题。

炉魔兄所说得我有些不明白，在晶体管放大电路里，失真度很容易做到0.00x%的水平。而电子管放大器，采用线性很好的名管300B也只能作到1-0.x%的水平，这是怎样评价的呢？