发烧新作：2A3和300B通用单端胆机

linpei · 发表于 2013-9-27 13:48:24

由于1993年从长沙曙光电子管厂销售科直购的四对2A3一直没有用，而且刚把300B推挽机改为EL34和KT88通用推挽机，腾出了两对曙光300B，所以产生了做一台2A3和300B通用单端胆机的想法。从选择和修改电路、购买半成品机箱、设计制作电源变压器和扼流圈到实际动手制作安装调试，前后花了一年多的业余时间，一周前开声。首先感到本底噪声比推挽机大一些，信噪比约80db，弯腰耳朵贴近音箱10公分左右可听到轻微的嗡嗡声，站起身就听不到了。听感：高中低频很均衡，低频厚实，中频甜美，高频顺滑。
正面.jpg

一、选择和修改线路
基本线路选择名气很大的英国Audio Note Kit 1
放大电路图.jpg

根据2A3与300B通用的需要和好声、耐用、不极限运用的原则，对原线路和元件参数作了如下修改：
（1）电源部分
（a）左右声道的高压供电分为两组独立的绕组，采用两个整流管、两个扼流圈、两组电容器进行整流滤波。不采用CLC滤波，采用LC滤波，滤波输出电压VDC=0.9×次级交流电压VAC，减少负载电压降，提高电源的带负载能力，但电源效率较低。
（b）300B的高压B+改为直流365V，减去输出变压器的直流压降约5V和300B阴极偏压60V，300B的工作电压是手册规定标准电压300V；2A3的高压B+定为直流300V，减去输出变压器的直流压降约5V和2A3阴极偏压45V, 2A3的工作电压是手册规定标准电压250V。两个整流管采用旁热式的CV2748，减少对直热式2A3、300B的冲击。
（c）电源变压器给300B供电的次级高压为交流405V，给2A3供电的次级高压为交流335V。用两个继电器（每个继电器内有两组10A转换触头）对405V和335V电压的4个抽头进行切换。
（d）300B和2A3的灯丝改为交流供电，用1个继电器（每个继电器内有两组10A转换触头）对5V和2.5V电压的2个抽头进行切换。
（e）滤波电容不用电解电容，采用美国EC的5MP和法国苏伦MKP无感金属化聚丙烯电容并联成两组210uf.。其中美国EC的5MP电容的性能指标是：
类型：metallized Polypropylene（金属化聚丙烯）
应用：工业和军用级开关电源
性能：相对电解电容，较好的电气性能，没有 “Roll-off”电容漂移，ESR:4 毫欧，
共鸣频率： 1065KHz, 纹波电流：30amps;容值高达50uf,
过压保护：200％；完美的稳定性，低电介质吸收
（f）输入级管子的阳极工作电压用两个 OB2（WY2）串联进行稳压（215V）。电子管稳压可以使低频较厚实且动态较强劲。稳压后经10K阳极负载电阻降压至150V作为6J5GT（L63）的阳极电压。稳压限流电阻的选择计算如下：

最后选用7.2K(10W)。
（2）线路部分
（a）输入级的共阴极放大管由原来的6SN7GT改为它的单管类型6J5GT（欧洲马可尼公司生产的型号是L63），两声道两个输入管，互不干扰。
（b）功率管采用2A3时，推动级的SRPP放大管由原设计的5687改为6SN7GT.。这是因为6SN7GT的声音更具有胆味，而且在150V阳压下，栅负电压为-4V，实测音量调节后输入交流3.5V信号电压时，经SRPP放大后输出的不失真推动电压是交流60V，满足推动2A3至满功率输出的需要。
（c）功率管采用300B时，推动级的SRPP放大管可用6SN7GT，也可用原设计的5687，用自制的转换座实现。在180V阳压下，5687栅负电压为-7V，实测音量调节后输入交流5V信号电压时，经放大后输出的不失真推动电压是交流85V，满足推动300B至满功率输出的需要。
（d） 2A3与300B转换时，用1个继电器（每个继电器内有两组10A转换触头）对750欧和1000欧阴极电阻的2个抽头进行切换，实现阴极电阻的阻值转换。
（e）上世纪70～80年代，欧美国家开发了一些高u、高跨导、大电流、低内阻的新型五极管用于彩色电视机的视频放大，如EF184、E180F等。这类管子三极管接法时，单级可推动2A3和300B，因此利用6J5GT的空余管脚，接上EF184的阴极电阻，再自制转换座，并设置开关切除SRPP推动级。实测信号电平1.7V时，EF184放大输出的交流电压达到80V，足以推动300B。目前，音量电位器在输入级和推动级之间，不能采用EF184直推2A3和300B的模式，以后将音量电位器移到输入级前面时再试。现在，在推动管旁边预装了切除开关。
（3）元件参数部分
由于改变了电子管的工作电压，随之改变了管子的工作点，所以除了功率级阴极电阻直接按偏压/屏流算出以外，其他管子必须重新设计每级电子管的阴极偏置电阻，使其工作在栅压-屏流曲线直线段的中间位置，这就是A类放大的工作点。
（a）输入级6J5GT工作点

阴极电阻选用680欧。
（b）推动级6SN7GT和5687的工作点
如果换管时阴极电阻也要跟着换，就比较麻烦，失去了换管的乐趣，也不会轻易换管。最好是有一个两管和两种工作电压都通用的阴极电阻。利用栅压-屏流曲线作图，在365V和310V电压下，竟然恰好有6SN7GT和5687都适用电阻：620欧。
6SN7GT的Vg-Ia曲线图，两种电压下的两个工作点用Q1和Q2标在图中。

5687的Vg-Ia曲线图，两种电压下的两个工作点用Q1和Q2标在图中。

二、电子管的选择
1、输入级电子管6J5GT（L63）选用英国GEC公司的产品，军用型号是CV1067，此管阳极采用发霉屏。英国GEC公司的前身是马可尼公司和欧司朗公司，其电子管在音响发烧友中口碑很好。
马可尼L63(CV1067).jpg

2、推动级电子管采用美国雷神公司生产的棕色基座、方环、黑屏6SN7WGT。此管是现在仍是美国导弹军工中坚力量的雷神公司在上世纪50年代制造的军用管，型号中的“W”就是军用代号，管身比一般6SN7GT矮约二十毫米，以降低重心，增加军用时的稳定性。
雷神6SN7WGT.JPG

之所以采用雷神50年代棕色基座、方环、黑屏6SN7WGT，是受了网上流传的美国较权威音响杂志发表的有关多种品牌6SN7的测评文章的影响。下面是这篇文章：
6SN7测评.jpg

我试着翻译了一下，不一定准确，仅供参考：
宝马CV1988（棕座，1950年代）
与B65相似，但声音有更高和更多的细节。等级93

宝马CV1988（棕座，1972年）
在非常令人满意和悦耳的演绎中表现出极好的声音层次。低音没有其他年份的高，但仍然是顶级评定管。等级92

CBC 5692（棕座，1959年）
这个管有着大约平均水平的细节，但低音比RCA 5692好。增益有点低，但它声音速度快，中频甜美。等级92

GE 6SN7GTA（1953年）
管子有着不错的声场和浪漫的使人满足的声音，此外它有着强大的低音和细节以及准确的中频。等级94

GE 6SN7GTB（1960s）这个管子的失真比GE 6SN7GTAs稍多一些。它的中频缺少细节并且单薄。然而高频也不完全适当，好像被什么堵住了似的。等级84

GE 6SN7GTB 薄型底座（1970s RCA标记）。它的声音是我们这次测试中所听到的最差的。
像地狱一样的噪声，伴随着刺耳高频的咝咝声和失真。它还有很严重的麦克风效应。等级60

MOV B65（铝座，1950年代）
这个管有极好的中频和极丰富的细节，有着高于平均水平的低音和高音的很干净的声音。等级90

大盾CV181（ST形状-葫芦形，1952年）
这是一个很均衡的管子。极丰富的细节和很浪漫、很细腻（直译：零粗糙）的声音。它有着很深的低音。一个特别优越的管子。等级97.

大盾ECC33（1955年薄的棕色座，有着很苗条的阳极）
增益比大盾其它类型小得多。这是一个有着平滑响应曲线的细节很多且快速的管子。低音是平坦的和淡薄无力的，或许能适应某些音乐爱好者。等级86

大盾ECC33（棕座1957年）
很卓越，但低音失真，高音单薄明亮。等级84

大盾ECC33（棕座1960年代）
这个管子增益稍微小一点。高音有点钝，但中频温暖。等级84

RCA 5692（红座，1950年代）
这个管增益低，并且中频有些单薄。细节很好，低音肥而且模糊，瞬态响应卓越。等级92

RCA 6SN7GTB（错开的黑屏1950s）一种伴随着一些失真和丰满中频的非常罗曼蒂克的声底。高频是微弱的和凹陷的。这可能需要为听者精选高灵敏度的扬声器。等级85

Philips 6SN7WGTB（三联体屏1986）。这个管子的声音比较明亮好听，但没有3D的中频。细节好，并且低频响应是紧实的。这是宾夕法尼亚州的sylvania老厂制造的美国产的最后一批6SN7s 。这是来自许多NOS商贩的仍然可用的管子。等级87

雷神6SN7WGT（棕色基座，1950年代）
一个很有音乐性的管子，有着极好的细节，巨大的低音，很显露的中频。这个管子声音是均衡和快速的。考虑到这个管子的顶级表演，等级96

Sovtek 6SN7GT（1990s俄罗斯）这个管子的声音温和而单纯。音乐表现比较平淡并且没有特点。这个管子适用于价格便宜和备用的OEMs放大器。等级70

喜万年6SN7W（环状金属座，顶部吸气剂。1940年代早期）
一个声音很细腻的早期形式的管子，很均衡的声音。声场展示清晰，但是增益比其他低。极好的细节，很紧/干净的低音，精度极好。等级97.

喜万年VT-231（底部吸气剂WWII时代6SN7）
有着很浪漫和突前的中频的均衡的声音，声音很细腻、很悦耳，但是低音有点单薄。等级95

喜万年6SN7GT（顶部吸气剂，黑色座，早期三度屏，1950年代）
一个悦耳易听的管子，有着甜美细致的高音。低音很好，并且声场卓越。等级95

喜万年6SN7WGT（带有绿色印字的棕色基座，顶部吸气剂，1950年代早期）
很干净的，枯燥的和“军事”的声音。咝咝的高音，驼峰式隆起的低音，然而，它的声音有着非常多的细节和非常快的速度。等级89

通索VT-231（很早期，圆形黑屏，直棒形1945年）
这个管放音时听到的咝咝声比较低，但仍有很多的细节和卓越的高音。等级92

通索6SN7GT（侧间隔圆云母——俗称鼠耳，1940年代）
这管有不错的细节和悦耳的中频，低音和声场好于一般水平。等级90

总结
毫无疑问，在这次测试中，最好声、最悦耳的管子是喜万年6SN7W（金属座1940年代）和宝马CV181（ST形状1950年代）。在我们的列表中，它们的演绎特别突出。不幸的是，它们的价格很昂贵。在可能得到时应毫不疑迟、别无选择的是它们中的任何一个：GE 6SN7GTA（1950年代）或早期喜万年6SN7GT（1950年代）。后期的喜万年6SN7WGT已经不像它们的早期版本那样有着“令人着迷”的声音了。其它极好声管是雷神6SN7WGTA（1950年代旧式的）。

看了这篇文章后，马上想到我1993年前后从炼钢厂废钢堆里捡来的管子里有棕色基座的6SN7，只是记不清是否是雷神，于是等不及双休日，专门请假回家，果然找到几只雷神棕色基座、方环、黑屏6SN7WGT，可把我乐坏了。
3、推动级的替换管5687，采用美国通索公司50年代初制造的方环、肋骨状发霉屏或黑屏的5687。5687是通索公司发明的，而49年～52年代制造的方环、肋骨屏的5687又是通索制造的所有5687中最好声的。下面是国外网站对两种结构的对比：
5687 Tungsol "ribbed plates" 1949-1952
(the very first version, tall black ribbed plates, similiar size to 12AU7, these 5687 are the rarest on earth)
通索5687-1.JPG

这就是说通索早期1949～1952年制造5687是采用像12AU7一样的肋骨状屏，其他时间制造的5687不采用这种屏。
幸运的是，我1993年前后从炼钢厂废钢堆里捡来的管子里就有这样的通索5687
通索5687.jpg

4、旁热式整流电子管采用GZ30的军用型号CV2748，由英国大盾公司为军方生产。这个型号相当于国产5Z4P。
大盾CV2748.jpg

下图的靠基座的管壁上烙有B暗码：B881，表明是英国大盾公司制造的。

三、制作电源变压器和扼流圈
电源牛初级
电源牛初级.jpg

补充内容 (2013-9-30 22:45):
补发的内部接线图在16楼，电路图在18楼

linpei · 发表于 2013-9-27 14:12:17

本帖最后由 linpei 于 2013-9-27 14:20 编辑

电源牛初次级间的屏蔽铜箔
电源牛初次级间的屏蔽铜箔.jpg

电源牛次级

一只扼流圈电感量9.7H
扼流圈电感量9.7H.jpg

另一只扼流圈电感量L=9.98H
扼流圈电感量L=9.98H.jpg

变压器和扼流圈做好后进行了带额定负荷实验。图片中的集束电灯泡和电阻是实验所用的负载。
实际负载模拟实验_功率级负载是两组5个串联的25W灯泡.jpg

四、安装
买了一个半成品机箱，来时开好了电源变压器方孔、功率管孔、面板旋钮孔以及机后的接线柱和插座孔，其他安装孔自己开。注意要使输出变压器与电源变压器铁芯互相垂直，下图中电源变压器是卧式安装的，则输出变压器只能立式安装，以避免漏磁干扰。
安装1.jpg

接线按照常规，一点接地点即接机箱外壳点选在信号输入插座处，并且用1.5平方软线引到输入级和推动级电子管的接地母线上，信号线屏蔽层在插座处一头接地，在输入电子管这一头不接地，如两头接地将会引入较大噪声，其他不多说了。
五、调试
首先调试电源。先不接入电路和电子管，用两组电灯泡代替功率管负载，用电阻代替输入级和推动级电子管负载。通过调整串联灯泡的数量（从5个调整为6个），在电压365V和310V时都流过60mA电流，监视电压不应有超过1%的降落。
实际模拟双声道前后级负荷的实验1.jpg

   其次，给机子通电后第一步测量各级电子管的工作点也就是栅负压是否符合设计要求，测试结果与根据栅压-屏流图作出的数值完全一致，几乎没有差异。
   第二步测试阳阴极间电压是否符合手册和设计要求。测试结果完全符合。
   第三步测试输入级是否达到10倍放大的要求，测试结果：输入交流1.7V信号电平时，输出电压交流18.5V，放大倍数10.88，满足要求。
   第四步测试在输入信号电压交流1V～2V时，推动级的输入电压是否超过栅负压，输出电压是否达到2A3和300B所需的推动电压。测试结果：6SN7GT推2A3，高压305V，栅负压-4V，音量调节后信号电压交流3.5V，6SN7输出的推动电压交流60V，满足要求。6SN7GT推300B，高压365V，栅负压-5V，音量调节后信号电压交流4.7V，6SN7输出的推动电压交流80V，满足要求。5687推300B，高压365V，栅负压-8V，音量调节后信号电压交流5V，5687输出的推动电压交流85V，满足要求。不用再说，5687推2A3更满足要求。
最后，测试20HZ～20KHZ的方波频率响应波形
   为什么调试音频设备时要测试方波频率响应？因为音频信号是由无穷多的基波与泛音谐波组合而成的，HIFI音频器材必须完整地重现这些组合波形才是完美的高保真器材。如果器材性能不良，就会丢失音源波形信息，特别是高频泛音信息，所以听感细节缺乏、韵味乏陈、味同嚼蜡，松香味、质感缺失、这是市场上大部分器材的情况。
   根据傅里叶定律，方波是由无穷多次正弦波组合而成的，用方波测试功放的频率响应，比正弦波测试更代表实际音频信号，更能反应功放器材的动态性能。目前采用正弦波的测试方法是不完善的，基本上只能反映其静态素质，所以造成许多器材指标好、听感不好的现象。由于方波响应未列入音频检测标准，所以许多贵价名机其听感也不咋的。
本机的实际听感很好，高频细节很多且柔顺，中频醇厚饱满，人声优美，低频力度很足且清晰，高低频两端延伸很宽，整体音场很开阔，声音很开扬。但是听感是见仁见智的东西，用语言去形容怎么怎么好，大家不一定相信，而且语言也无法形容一种无形东西。20HZ～20KHZ方波响应波形最能说明音质和听感。波形不好和畸变严重的机子，听感一定好不到哪里去，反之，一定不会差。所以就不多说听感如何如何了，用方波频率响应照片来眼见为实地说明本机的音质和听感。以下是中等功率时的方波频率响应图：
左20HZ
左20HZ.jpg