300B 單端膽機製作

    300B單端功放名聞遐邇，人見人愛，製作電路層出不窮，競放異彩。本文介紹的電路比較簡單傳統，主要著眼於降低燈絲交流供電所產生的交流聲來改善其聲音質量。

一．電路介紹
    300B是直熱式功率管，燈絲加熱有交流或直流供電兩種方式。兩種燈絲加熱方式各有所長。一般認為，就音質而言，交流加熱比較有利，缺點是交流聲較直流加熱時大一些。因此，如果300B燈絲採用交流加熱時，設法最大限度地降低其殘留雜訊，那麼就可能取得較好的音質。為了降低300B殘留雜訊，最為簡便的方法是避免採用取自輸出變壓器二次側繞組加至前級的負反饋迴路，或者說，盡量減小負反饋量，最好是取消負反饋迴路。本電路對300B燈絲採用交流加熱，同時取消負反饋並注重電壓放大級的設計，以求獲得較好的音質。
    圖1為本機電路圖。除個別地方不同常規之外，可以說是十分傳統的電路結構。整個電路相當簡潔，盡量省去不必要的元件和電路，減少了器件數量。整機所用電子管的一般應用值和特性見附表。

  
    本功放採用兩級電壓放大，都採用SRPP電路結構。SRPP原是為高頻放大而研製的電路，現在把它用於低頻放大電路，理所當然可望獲得更為寬闊的頻率響應。由於三極體放大的雜訊要比五極管小，所以本機兩級電壓放大均採用三極體。輸入級特意選用了雙三極體5814A，該管相當於12AU7的高性能管，目的在於最大限度地減小輸入級的放大雜訊。由於5814A的放大因數(μ)低，採用SRPP電路能夠提高該級的增益和降低其輸出阻抗。第2級電壓放大採用12BH7A，該管適用於音頻放大、振蕩和脈衝放大，因而作為低頻應用具有良好的性能保證。該級工作電流取得較大，目的是為300B提供足夠驅動力。根據圖1中5814A、12BH7A陰極電壓和陰極電阻，可估算它們的靜態工作電流。
(1)5814A靜態工作電流
I=6.7(v)／3900(Ω)=0.0017(A)=1.7(mA)
(2)12BH7A靜態工作電流
I=5.8(V)／1500(Ω)=0.0038(A)=3.8(mA)
    上述兩級電壓放大的最大輸出電壓(削波點前)達到90V，足以滿足推動300B的需要。此外，兩級電壓放大級的雜訊小，失真低，為整機採用無負反饋放大奠定了基礎。
    功率輸出級300B採用初級阻抗為3.5k Ω的輸出變壓器，從圖l中實測陰極電壓可知其靜態電流為 I=64(V)／1000(Ω)=0．064(A)=64(mA)
    由此可見，300B的工作狀態介於附表所示兩種工作狀態之間。根據陰極電壓可以估算出300B柵極推動電壓為 U=64(V)×0．7=44-8(V)≈45(V)。顯然，該值比電壓放大級最大輸出電壓小得多，這有利於300B獲得足夠的驅動且失真也較低。300B柵極與輸入級陰極之間的680k Ω(2W)電阻是電壓放大級之間的負反饋電阻，可減小電壓增益200左右，也能降低一些電壓放大級的失真。
    為了監視輸出級工作電流，300B陰極經100kΩ電阻串有一隻1mA電流表。這樣一來，使該電流錶轉換成100V電壓表，由於300B陰極電阻為lkΩ，每伏讀數相當於lmA電流。60V相當於60mA靜態電流。該表設有轉換開關，以分別監測左、右聲道300B工作電流。
    電源部分電路也很平常，但濾波元件數值對本機交流聲有一定影響，故應予足夠重視。首先注意到濾波輸入電容的容量取得較小(4μF／600V油浸電容)，以防整流管流過的浪涌電流過大而損壞。同時也預防開機瞬間出現過高的直流高壓損壞相關元囂件。為了減小高壓紋波，採用電感和電阻構成的兩級兀型濾波電路，而且濾波電容的容量相當大，製作時務必予以充分注意為了進一步減少交流聲，特別是由燈絲交流供電產生的交流聲，在高壓B1與300B燈絲中心點之間跨接一隻20uF／500V電解電容，從而達到一定的反相抵消作用。通過以上一些措施，使整機交流聲大為減小，即使把耳朵貼近音箱也完全聽不到殘留的雜訊。濾波電解電容上所並聯的電阻R1和R2(每個用270kΩ／6W電阻2隻並聯而成)為泄漏電阻，開機可防止過高瞬時電壓，關機后則起到泄放高壓的作用。電壓放大級燈絲繞組通過0.1μF／600V電容接地，主要是起交流接地的作用。

二．器件和製作
    有關電阻和電容的電氣規格要求已在圖l中標明，未標明的電阻均選用3w的氧化膜電阻，3w以上的均為琺琅電阻。電源變壓器各繞組的要求也已在圖l中註明。輸出變壓器和濾波扼流圈均已註明型號，它們均為日本平田電機製作所的產品，國內不易購得，為此列出它們的主要規格。
(1)輸出變壓器：額定輸出功率40w，一次側阻抗3．5kΩ，一次側直流電阻約66Ω，一次側電感最小20H(最大26H)，允許Dc電流1 7 0mA，頻率響應20Hz～100kHz／-2dB(測試條件輸入4V，rp=Zp)。
(2)扼流圈：電感量15H，直流電阻165Ω，額定電流150mA(允許電流200mA)。仿製時可根據上述規格選用相近的產品或按上述要求委託加工定製。
    圖2為底盤及其前、後部加工圖，可採用2．0mm厚的鋁板製作比較方便。當然，具體加工前應採購齊所有器件，再根據使用器件的實際尺寸進行適當修改加工尺寸。為了有利300B良好散熱，特意為它加工了一塊小的安裝板，加工尺寸如圖3所示，板厚為1．5mm鋁板，300B及其安裝方式已在圖中表示得很清楚。
 
 
    圖4為底盤下面主要元器件的布置圖。各管管座要注意安裝方向，圖4中用小箭頭來表示。對於300B和523，箭頭所指方向是管子燈絲的方向，即為管腳l和4之間的方向。對於5 8l 4A和12BH7A，小箭頭所指方向為管腳l和9之間的方向。底盤上安裝了兩處接地點，一為“信號接地點”，安排在信號輸入端子處；另一為“電源接地點”，安排在電源變壓器處，都在圖4中有所圖示。另外，在靠近5814A和12BH7A 4個電子管處，安排了一根長的接地母線(可用1．5mm裸銅線)。應注意的是，上述兩處接地點應與底盤保證可靠的電氣接觸，一般應把該處地盤仔細清除污垢，然後用螺絲把接地焊片緊緊加以固定死。對於接地母線則應注意勿使之與底盤有電氣接觸。一般應在母線兩端用與底盤絕緣的端子把母線“架空”起來。由於接地母線是“信號”地，所以接地母線需另用導線單獨接到“信號”接地點的焊片上去。
 
    300B的柵極電阻(100kΩ)一端焊接在管座柵極焊片上，另一端焊接到固定在管座處的支架lLlP上，然後用導線再接到接地母線上。12BH7A與300B之間的耦合電容(1μ／400V)則直接跨接在兩管相應的管腳上，由於該電容體積較大，要用金屬片繞合后予以固定起來(注意與底盤絕緣)。
    300B屏極至輸出變壓器之間距離較遠，最好用1．5mm以上塑料硬線加以連接比較美觀牢固。電源部分各元件的接地端子，電源變壓器高壓繞組中心抽頭等，可用1．2ram多股軟線分別接到“電源接地點”。輸出變壓器二次側，直流高壓部分的接線均用1．2mm多股軟線連接。其他部分的接線可視情況用0．5～0．75mm多股軟線連接。信號輸入端子與音量電位器之間照例採用屏蔽線連接，屏蔽線的屏蔽層則應單獨接到“信號接地點”端子上，並注意外露的屏蔽層勿與底盤相互接觸。配線完成後，相同方向的引線可以捆紮起來，這樣顯得整齊美觀。

三．調整和測試
    說到本機調整，實際上由於電路簡潔、工作狀態均由設計保證，因此只要安裝無誤，幾乎無需調整。如果覺得增益較高，只要稍調整兩級電壓放大級之間的負反饋電阻(680kΩ)即可。不過，安裝完成並通電之後，照例要測試一下各管電壓。從圖中實測電壓看，除左右聲道的輸入級略有不同外，其餘各管的電壓左右聲道完全相同。接著，根據所測電壓可以計算一下各管的實際功耗(管壓降×靜態電流)。

1. 輸入級5814A P：6.7(V)／3900(Ω)×[143(V)-6.7(V)]=0.23(W)
2. 驅動級12BH7A P=5.8(V)／1500(Ω)x[140(V)-5.8(V)]=0.5(W)
3. 輸出級300B P=64(V)／1000(Ω)×[395(v)-64(v)]=21.1(W)

顯然，以上各值遠遠小於表1所示各管最高額定值P1os工作十分安全可靠的。
    圖5為兩級電壓放大級本身的輸入／輸出特性。由圖可以看出削波點約90V。前已估算得知300B的最大驅動電壓約45V。由圖5還可知道1V輸入時即可達到50V左右的輸出，充分說明本機電壓放大級具備足夠的驅動能力。
 
    圖6為本機輸出級使用WE-300B時的整機輸入／輸出特性。製作時並未對該管進行過挑選，大致可以認為它反映了WE-300B的平均性能。由圖6可知，輸入1V信號電壓即可達到6W無削波輸出功率，而最大輸出可達8W以上。
 
    圖7為整機頻率響應曲線，輸出1W時曲線實際上與輸出變壓器本身特性幾乎相同，6W輸出時僅高頻端下降稍稍快一些。
 
    圖8為本機阻尼係數特性曲線，在100Hz-20kHz範圍內的阻尼係數為4，僅低頻端和高頻端略有下降。
     
    圖9為失真特性，由於輸出級未加負反饋，呈軟失真特性，100Hz～10kHz失真曲線幾乎呈現同樣傾向。其中1kHz和10kHz失真幾乎相同，100Hz失真只是在輸出功率較小時(<2W)才略為有所偏離lkHz和10kHz曲線。這種特性也可以說是所有300B類管子的共同傾向。
 
    圖10是本機接上各種容性負載時的方波響應(上面一條曲線)，使用10kHz方波進行測試。圖中下面一條曲線為純阻負載時的方波響應，以資比較。
 
    由圖10(a)可知，0．1μF的容性負載幾乎與純電阻負載時響應完全相同。0．5μF負載時方波響應左角出現“振鈴”，但過沖很輕微。負載容量增加到lμF，波形振鈴處略微變鈍。當負載容量增加至2μF時，波形進一步變鈍呈現“圓角”。從以上測試波形可以看出，本機接上各種不同負載特性的音箱工作時，不會出現異常振蕩現象，工作穩定可靠。

四．性能對照.
    本機的設計製作有兩個主要意圖。為了減小直熱式功率管的交流聲，現在的300B燈絲採用直流加熱的方式日趨普遍。本機的意圖之一是通過合理設計電路來降低其交流聲電平，還300B燈絲交流加熱時音質的本來面目。同時，鑒於各科'300B單端功放的主觀音質評價眾說紛紜，莫衷一是，本機的意圖之二是在上述電路的基礎上，選擇幾種不同的300B進行一些主要性能測試，看一看它們本身之間有什麼異同，為主觀評價提供一些客觀依據。 在進行性能對照前首先要說明，前面給出的測試性能數據是採用WE一300B時的情況。雖說是採用“wE”的型號，但已不是20世紀40年代美國WE(西電)生產的原裝品牌，而是性能指標與原裝品牌最為接近的複製品。英國生產的STC一4300A在音色上與WE一300B不完全一致，但兩者的技術指標基本一致。因此相對而言，其他國家生產的300B的音質和性能如何，一般可以用上述兩種型號的300B作為基準而進行比較。
    我國的發燒友對國產300B的音質和性能十分關注，也是製作時的首選品牌。為此，下面給出國產300B應用圖1電路時的實測性能，以作比較。當然，對國產300B也未加挑選，這樣能夠反映出一般的質量水平。
    圖11是國產300B的輸入／輸出特性。顯然，它比WE-300B有較高的功率靈敏度。同樣在輸入信號為1V的條件下，國產300B輸出功率比WE-300B高出1W。
 
     圖12為國產300B的頻率響應。它從30kHz開始起出現下降，而WE-300B則從50kHz起開始下降。不過，兩者-3dB點均約為100kHz。
 
     圖13為國產300B阻尼特性，曲線形狀與WE-300B很相似，阻尼係數大致上整體下降0．4左右。
 
     圖14為國產300B的失真特性。它與WE-300B也十分相似，但在較低輸出功率國產300B失真稍微小一點，而在較大輸出功率時則剮相反，即WE-300B失真稍微小一點。
 
    從以上4項測試性能看，與WE-300B相比。國產300B的內阻和極間電容略大一點，但兩者還是十分相近。圖15是WE-300B與國產300B的波形對比。圖15(a)為6W輸出時的正弦波波形，未見削波，可見尚有一定裕量。