單端甲類小膽機製作經驗

    近年來隨著膽機熱的再度興起，人們對膽機的熱情逐漸升溫。很多具有動手能力的發燒友都喜歡自己製作一些膽機功放來品玩。但很多朋友實際做出來的膽機效果並不理想，究其原因主要有兩點：
1、由於電子管電路及其應用的知識是上個世紀五．六十年代的教科書中才有，以後基本上就沒有傳授電子管知識了。所以稍年輕一些的發燒友對電子管知識了解得不是很透徹。
2、現在很多自己動手製作膽機的朋友很多都是按照一些參考電路來仿製，其對參考電路中的很多技術參數心中並不清楚，只是照葫蘆畫瓢，心中沒底自然設計出的成品就不一定能達到預期的效果。我根據自己的一點點知識和經驗與大家共同探討一些膽機設計、製作中的問題。如有不妥望大家批評指正。本文主要探討單端甲類小功率膽機中的一些問題，因為甲類單端膽機是音色最好的電路形式之一，也是發燒友們自製較多的電路形式之一。

一、關於輸出功率的問題
    1、甲類單端膽機這種形式一般採用單隻功率管進行放大，受功放管自身最大耗散功率的限制，輸出功率一般都不會很大，常見的電路中輸出功率一般在1W-15W之間。表1是一些常見功放管組成的甲類單端功放電路的輸出功率和一些常用參數。
    表1中的輸出功率值與屏極工作電壓和負載阻抗(輸出變壓器初級阻抗)有很大關係，任何一個數據的變化都會引起輸出功率值的變化。適宜使用的場合與所用音箱的靈敏度有關，靈敏度越高使用面積越大。

    2、輸出功率的計算方法有很多不同的版本，各版本的計算結果基本相同，只是計算所需的參數不同。現提供一個比較簡便的計算公式供大家參考：I²×R/2。式中I²為靜態電流的平方，R為輸出變壓器初級阻抗又稱負載阻抗。經過大量的實踐這個公式的結果是比較準確和實用的。

二、關於屏極工作電壓的問題
    在電子管手冊中我們都能查到功放管的典型應用參數，一般都有屏極工作電壓這個參數，例如6P1電子管的屏極電壓手冊上推薦為250V，有很多製作圖紙和發燒友在實際製作中都按照這個參數來選擇電源變壓器的交流輸出電壓，實際上這樣是不好的，並不能很好的發揮功放管的性能，因為在屏級迴路中串有輸出變壓器。輸出變壓器的初級線圈是有直流電阻的，當靜態電流流過初級線圈時便會產生電壓降，這時加到電子管屏極的直流工作電壓就會降低，其它參數隨著屏極電壓的改變也相應變化，我用下面的圖1和表2給大家說明。
 
    從圖1中我們可以看到按照手冊上提供的屏極工作電壓接上輸出變壓器后，真正供到電子管屏極的工作電壓比手冊中的典型工作電壓下降了22V，下降了22V后整個功率管的其他參數有何變化呢？請看錶2的對比。

    從表2中可以看到其數據的變化，由於現在對輸出變壓器的頻響要求比早期要求更高，初級線圈的匝數也多，直流阻抗較大。所以我們在自製膽機時屏極供電電壓一定要考慮輸出變壓器初級線圈產生的直流電壓降，這樣才能達到手冊中提供的應用參數。

三、關於輸出變壓器的問題
    輸出變壓器是膽機的靈魂，如果沒有輸出變壓器的存在也就不會有所謂的膽味存在，在所有元器件參數不變的情況下更換不同廠家的輸出變壓器，其重放的聲音也是不一樣的。在自製電子管功放時輸出變壓器的設計製作就決定了最終重放聲音的結果。輸出變壓器的設計也有許多版本，下面例舉兩種計算方式供大家比較(見表3和圖2)，我們以其中電感量(L)的計算為例做一說明。

第二種計算方法	公式	備註	第二種計算方法	公式	備註
初級線圈電感量L 單位(H)		RL為電子管最佳負載阻抗(Ω)fL為最低重放頻率(Hz)	初級線圈電感量L 單位(H)
鐵芯最小截面積S單位(cm2)		Ip為電子管屏極靜態直流電流(mA)，L為初級電感量(H)	鐵芯最小截面積S單位(cm2)		P為變壓器額定功率
初級電感線圈圈數 Np		lave為鐵芯平均磁力線長度，S為鐵芯截面積，L為電感量	初級電感線圈圈數 Np		u為鐵芯導磁率
變壓係數(k)		Ro為次級負載阻抗(Ω)，n為變壓器效率小功率時按75％計算，RL為初級負載阻抗(Q)	有關修正係數K	大於1
次級線圈圈數Ns	Ns=K×Np	K為變壓係數，Np為初級電感線圈圈數	次級線圈圈數Ns		R為次級阻抗，n為變壓器效率
空氣隙長度G單位(mm)		Ip為電子管屏極靜態直流電流(mA)，Np為初級電感線圈圈數	空氣隙長度G單位(mm)	G=NpLo/600	Io為初級線圈靜態電流(mA)
初、次級線圈線徑單位(mm)	按電流密度3A/mm2計算		初、次級線圈線徑單位(mm)	按電流密度2.5A/mm2計算

電感量的計算
    一種計算方法為： ，式中L為電感量(單位H)，RL為電子管最佳負載阻抗(單位Ω)，fL為最低重放頻率(單位Hz)。另一種計算方法為： ，式中RL為電子管最佳負載阻抗(單位Ω)fL為最低重放頻率(單位Hz)。3.14為最低低頻頻響為-1dB時的常數。而第一種計算方式中的常數0.159是基於最低低頻頻響為-3dB時的數據，所以要根據自己對最低低頻頻響的需求來選擇計算公式。從以上兩個計算公式可以看出不同版本的計算公式最終的結果是不相同的。
    我們現在能在各種刊物上見到的輸出變壓器設計資料大多是很多年以前的資料，而且有些還不完整，各個廠家對輸出變壓器的數據是保密的，這就給一些想自己動手的朋友帶來不少麻煩，所以在業餘條件下自製的單端輸出變壓器成功率並不高。哪么在業餘條件下能否製作出高品質的輸出變壓器呢?回答是肯定的，我將自己製作輸出變壓器的一些經驗提供出來供大家參考，沒有詳細的計算公式。但這樣做出來的輸出變壓器性能已經很好了。

1. 最低重放低頻下限的確定：
       甲類單端電子管功放的輸出功率都不是很大，選擇最低重低頻下限頻率應根據輸出功率和所接音箱的低頻下限來綜合考慮。一般輸出功率低於5W時下限頻率選擇在50Hz，5W～10W時可選擇30Hz，10W以上可選擇下限頻率20Hz。
2. 初級電感量的選擇：
       初級電感量可以按-1dB時的公式來計算。
3. 平均磁路長度的計算：
       一般公式中計算平均磁路長度都很麻煩，現提供一個最簡單準確的計算公式，5.57×舌寬=平均磁路長度(EI鐵芯)
4. 以上三種數據是保證輸出變壓器品質的重要參數，不論你用哪種設計計算公式都應引起重視。
5. 業餘條件下鐵芯的選取：
       按照慣例製作單端輸出變壓器都是選取EI型鐵芯，但用EI型鐵芯在業餘條件下製作輸出變壓器存在許多不便，線圈不易拉緊，而且各段線圈鬆緊不易保持均勻。裝好鐵芯浸漆后要想調整初次級線圈圈數時拆卸非常麻煩。所以我在業餘製作輸出變壓器時都選用R型，C型或環形鐵芯，R型和C型鐵芯可以直接使用。環形鐵芯取材容易，舊電器市場上價格很便宜，早年生產的環形變壓器很多都是日本進口0.35 mm冷軋硅鋼帶卷繞而成的性能很好。不過用環型鐵芯做單端輸出變壓器時一定要留空氣隙，我的方法是用電火花機床在環形鐵芯上切割0.1mm的縫做為空氣隙。另外在選環形鐵芯時要注意，有些鐵芯不是用一根硅鋼帶完整卷繞的，這種鐵芯不能用。