FU-29 膽機製作

    FU-29在國外型號為829B，本來專用於高頻領域，作短波振蕩和高頻發射，而且多用于軍事領域。據說米格15飛機就是用該管作發射管的。FU-29原來價格不菲，但近年來卻有不少流落民間，而且價格奇低，20元左右就可以買到一隻，還不到原價的1/10。估計是部隊淘汰而庫存又比較多，也因為此管在音頻領域應用極少，國內成品電子管機中只有前些年斯巴克的一款560型號中應用過，業餘用家也用得不多，也沒形成流行，所以這管的價格向來沒有被炒作。其實許多非音頻專用的射頻管在音頻領域有著極佳的表現，如FU-32、FU17等，FU-29也就是其中之一。

一.電路簡介
    從表1的性能上看，FU-29是一隻雙束射四極功率電子管，有著較高的耐壓，極限值達750V，而且有著較大的屏極功耗和屏極電流、良好的線性、低的飽和壓降和高的跨導。從圖1、圖2的特性曲線表明這是一隻線性優良的高效功率管。該管內部有兩隻相同的束射管，在標準狀態下有600V屏壓、200V簾柵壓、13.75kΩP-P負載。一隻FU-29輸出功率可達44W，比一對6P3P大許多，和一對EL-34、KT66相當，略小於KT-88，而現在的價格卻遠低於KT88，所以FU-29是一隻很值得“玩”的電子管。  

表1 FU-29的性能

燈絲電壓	燈絲電流	輸入電容	輸出電容	最大陽極電壓
並聯6.3V、串聯12.6V	並聯1.9-2.6A、串聯0.95～1.3A	13—17 pF	5—9 pF	750V
最大第二柵電壓	最大陽極耗散功率兩個四極管總和	最大第二柵耗散功率	最高工作頻率
225V	40W	7W	200MHz

  
    製作FU-29的難點主要在於工作電壓較高和製作阻抗比較特殊的輸出變壓器。當然，600V對於已經做過211、845、805等膽的業餘高手來說不算什麼，但對經驗不足的初級發燒友這可是一個挑戰。阻抗13.75 kΩ的輸出變壓器在市面上幾乎找不到成品。解決的途徑一是找一家能提供定製服務的商家代勞，二就是有動手能力的自己繞制，但由於其高工作電壓，絕緣問題值得注意。本機的輸出變壓器參數如圖3所示，結構如圖4所示。優質的輸出變壓器是製作電子管功率放大器成功的基本保證。
  
    圖5是我們製作的FU-29功率放大器電路圖，這是一款相當“古典”的電路形式，整體突出了平衡的特點。變壓器B1輸入兼倒相，銳截止五極管6J4P作電壓放大，發射管FU-29擔當功率放大，變壓器B2作輸出阻抗轉換。
 
 
    在各種形式的倒相中，變壓器倒相性能優良且電路簡單，波形失真小，對稱性好。早年的電子管放大器使用較多，現今受頻響、音染、價格等因素的制約，這種倒相形式應用很少了，但仍然是我們比較喜歡的電路形式之一。事實上，在音頻範圍內，設計出一個理想帶寬的變壓器是完全不成問題的，而且由於設計、材料、製造工藝的不同，不同的輸入變壓器有著不同的聲音表現，這恰恰為校音多提供了一種方法。我們使用的是一對二手拆機的輸入變壓器，阻抗比為1:1+1，當然有動手能力的讀者也可以自行繞制。
    電壓放大管6J4P是一隻常用在中頻電壓放大的銳截止五極管，很少用在音頻領域，但由於其高跨導和較大的屏流屏耗，而且價格低廉，用在這裡表現也相當不錯，這也是我們愛用的電子管之一，其參數如表2所示。R1和R2是6J4P的柵極電阻，也是輸入變壓器的負載電阻，同時決定輸入 阻抗大小。R3和R4是6J4P的陰極電阻，利用陰極電流在R3和R4上的壓降，為柵極提供負偏壓，由於該陰極電阻上沒有並聯電容，因此R3和R4這兩隻電阻在本級還起到電流負反饋的作用。簾柵壓通過R9降壓C5退耦獲得。為了獲得較大的屏流，簾柵壓可取得較高。由於本級加有很強的電流負反饋，而且屏極電阻R7、R8 的阻值也不大，所以雖然五極管放大倍數很大，但本機的增益卻不算太高，約38dB。對於像FU-29這樣的功率管，所需要的推動電壓不高，所以這一級的增益不但足夠而且還有餘量。

表2 6J4P的性能

燈絲電壓	燈絲電流	陽極電流	第二柵流	跨導
並聯6.3V	450mA	10.25mA	2.5mA	9mA/V
輸入電容	輸出電容	最大陽極電壓	最大第二柵電壓	最大第二柵耗散功率
11pF	6 pF	330V	165V	3.3W

    C1、C2是電壓放大級和功率放大級間的耦合電容，該電容對音色有著較大的影響，有條件的話應盡量使用國內外優質的油浸電容，由於FU-29是一隻高頻功率管，在音頻段使用尤其要注意其穩定性，在這裡柵極設置了R16、R17，屏極設置了R19、R20等消振電阻。負壓通過W1、R12、R13加到FU-29的兩個柵極，確保FU-29處在正常的工作點上。R10、R11是兩隻負反饋電阻，與R3、R4共同組成環路負反饋，能起到穩定電路和減少失真的作用。C3和C4在這裡起到高壓隔離的作用，避免屏極高壓對電壓放大級工作點的影響。
    圖5中6P1、R21、C8以及兩隻離子穩壓管WY2P組成簡單的串聯穩壓電路供FU-29的簾柵使用。在一般情況下，功率五極管和束射功率管在簾柵穩壓的工作狀態下，音質表現都比較爽朗，由於FU-29的簾柵電壓和屏極工作電壓相距較遠，因此一般採用簾柵穩壓的方式，而且多採用大功率晶體穩壓管，其聲音的表現清爽開揚。也許FU-29的“膽機石聲”也是因此而得名的吧!我們在這裡使用離子穩壓管和電子管組成的穩壓電路給簾柵供壓，目的是想在這清爽之中添加韻味。在保持FU-29的控制力和速度感的前提下，增加中頻的厚度和密度，以求膽機、膽聲、膽韻。本功率放大級的電壓放大倍數約60倍，合35.5dB。兩級總增益約為73.5dB，加上環路負反饋之後，增益為47.5dB，共有26dB的負反饋量。這樣輸入變壓器增益為6dB，兩級放大加負反饋，總共有47.5dB，輸出變壓器也有-32.5dB增益，整機實際增益為21dB。
    電源部分也如圖5所示，屏極600V高壓直接從220V交流市電中經D1、D2倍壓整流及C12、C13及C14、C15、C16濾波后獲得。其中D2和C13組成的半波整流濾波后得到的300V電壓供電壓放大級和FU-29的簾柵極使用。R22、R23是電源的泄放電阻，給濾波電容提供能量釋放的途徑，關機后這兩隻電阻會把電容中殘存的電能釋放掉，否則在電子管陰極冷卻停止工作后，電容還殘存有很高的電壓，並且保持很長時間，對安全和電子管的壽命都不利。
    這樣的供電方法省去了一隻高壓大功率變壓器，不僅成本降低，還得到很低的電源內阻。沒有變壓器阻隔的電源能量無疑是充沛的，反應更迅速。在靜態和大動態情況下，高壓的波動很小，本機的中低頻段的上佳表現就得益於此吧!但少了電源變壓器的隔離，安全又成了問題，一台通體帶電的放大器是不可想象的。在這裡輸入變壓器B1和輸出變壓器B2就完成隔離的作用，使得機殼不帶交流市電。值得注意的是圖5中機殼的接地和內部線路的接“地”是分開的，千萬不能連在一起。由於B1和B2在這裡要完成傳輸信號和隔離雙重作用，所以這兩隻變壓器的品質不可掉以輕心。
    歷來採用這樣的供電方式很少，主要是安全上的考慮，其實只要一前一後兩隻變壓器把關，隔離效果和用電源變壓器完全一樣，這台膽機已經使用了多年，非常安全。而這也並非是什麼新創意，本刊1981年第1期有篇文章《無電源變壓器的晶體管擴音機》，其電源就是從220V交流市電中直接整流濾波取得。60年代出現的“高淳放大頭”就是這樣的供電方式，而且幾隻電子管的燈絲也是直接用220V交流通過電容降壓來提供。本機在燈絲供電上還沒有走得那麼遠，還是設置了一隻普通電源變壓器B3。但值得提醒的是，近幾年在一些雜誌和書刊見到過直接採用市電供電的卻沒採取任何隔離措施的電子管擴音機的電路圖，讀者應慎用之。
    3組燈絲用的6.3V和一組柵負壓用的36V另設一電源變壓器B3提供。由於所需功率不大，所以用一隻60W小功率變壓器就可以了。接在電壓放大級6J4P燈絲的100Ω電位器W3，作用是把燈絲的交流干擾調整到最小。FU-29的燈絲一端接地就可以了，改變FU-29的腳位燈絲也可以用12.6V。但注意的是接6P1的燈絲繞組不能接地。在這裡，6P1陰極電位已經到220V，如果燈絲接地的話，陰極和燈絲間的電壓就遠超出6P1的100V極限值，只能懸浮供電。交流36V經硅橋整流，C9、R21、c10濾波，穩壓管D3穩壓后，經W2調整給FU-29柵極提供固定的負壓。
    FU-29的耐壓很高，可達150V，為提高效率，增加輸出功率，就得讓電子管工作在高屏壓、低屏流的高效狀態。這裡FU-29的屏壓取值Ua=600V，最大屏流IAMAX=60mA。從FU-29的Ua-Ia曲線(圖2)得到，在Ug=0V、Ia=160mA時屏極和陰極間的壓降約為40V，這樣可以計算出本機的輸出功率 P=(600-40)×0.16/2=44.8(W)
    按輸出變壓器90%的效率折算，也足有40W的實際輸出功率，對於電子管功率放大器來說這已經處在黃金功率段了，實際推動力不輸於100W的晶體管放大器。

二.元器件的選擇
    在裝配這台機的時候，筆者選用了很多舊裝的零部件。經過二三十年甚至更久，這些零件已經經過了時間考驗，經實測還完好的話，可靠性應該是比較高了。6J4P我們用的是20世紀50年代末的南京產品，FU-29和WY-2用的是20世紀60年代的北京產品，6P1是20世紀70年代的上海產品。電阻也都是用儀器上拆下來的碳膜和碳質實心電阻，要注意的是這些舊電阻都應該經實際測量過才能上機使用，特別是一些碳質電阻，有些因變質而誤差很大，有些誤差甚至達到100％，使用前一定要經過篩選。C12、C13是兩隻飛利浦高壓電容，藍色外殼，四周夾有6道凹槽，品質不錯，價格低廉。C14、C15、C16是罐裝油浸電容，耦合電容C1、C2採用的是瓷管封閉紙質電容，紙質電容的技術指標不高，損耗大，正切角比聚苯乙烯電容和聚丙烯電容大1～2個數量級，但在聲音上卻有獨特的風格，醇厚而不乏通透，這也是我們比較喜歡的電容之一。當然如果有優質的油浸電容，那更好。輸出變壓器是我們專門設計製作的，實測一次側電感量253H，漏感35mH，初級單臂直流電阻112Ω，兩臂誤差在0.5Ω以內。用兆歐表測試，一、二次側間的絕緣電阻在100MΩ以上。輸入變壓器可以使用拆機品，比如美國UTC舊輸入變壓器，市場不難找，價格可以接受，品質也較滿意。當然也可以按照1:1的比例自行繞制。

三.整機的裝配和調試
    裝配和焊接質量主要看個人的焊接工藝和布線經驗。元器件的選擇、焊接工藝和布線對音質都有影響。有人說，同樣的東西，100個人做出的機器有100種聲音，這話還是有一定的道理的。在製作的過程中除了注重元器件的精選之外，在布線上還頗費腦筋。地線的布局要做到每個聲道、每個放大級都有單獨的接地，最終擾、提高信噪比的目的。零件的安置上盡量減少小信號和大電流零件間的影響，提高聲音的純度。
    調試過程應十分小心，一定要注意安全，雖然外殼不帶電，但整個機芯都是帶電的，所以務必要小心，身體任何部位不能觸及機芯。特別是手持表筆測量的時候，最好能將表筆之一換成鱷魚夾，實現單手操作。當然如果有一隻大功率220V離變壓器，調試過程就會安全很多。
    在所有元件都焊接完畢之後，在插電子管之前先通電。如沒有冒煙、打火、燒保險等現象，再測量兩組高壓，應該在300V和600V附近，再測量3組6.3V燈絲交流也正常的話，下一步就可以插電子管了。先插上兩隻6J4P，觀察燈絲正常點燃之後，測量屏極、簾柵和陰極，如果電壓在135V、110V、2.5V左右，那電壓放大級的工作基本就正常了。接著可以插上兩隻離子穩壓管，分別測量兩管的陽極和陰極兩端電壓，每隻管應該在105V附近，然後插上6PI，測量陰極電壓大概有220V，接著將W2調至最大，W1調到中點，接上負載，就可以插上FU-29了。最後調節W2使R19、R20上的電壓為0.2V，這個時候FU-29的柵極電壓大概在-26V左右，調節W1使FU-29的兩個屏極電流平衡，喇叭里的交流聲最小。熱機半小時后反覆調整W1和W2，使FU-29的工作點正常，調試結束。但是要說明的是，每一次插電子管，都要在斷電狀態並且等高壓電容里的電能釋放完畢后才能進行。

四.聽音評價
    在這次視聽中我們除了CD外都是採用“自摩”器材，按標準只能算是Hi-Fi入門，但整體卻顯現出高檔器材的“貴氣”。這台FU-29給入最初的印象是“底盤”很穩，有種“霸氣”，在聽《The King of Bass》第二首“Sming Low,Sweet Charriot”時，低音提琴牛筋般地和大提琴相互映襯，在室內迴旋；第六首“LaListe Deschingler”是電影《辛德勒名單》中的主題曲，在這裡由大提琴演奏，旋律奏出頓生蒼涼感；在放八隻眼《青葉城之戀》中的“莫斯科郊外的晚上”，演唱者渾厚連綿、中氣十足而又充滿磁性的男低音被表現得淋漓盡致。再聽Salah Brightman的《Liluna》第三首“Scarborough Fair”，Salah以糅合了古典和流行的唱腔，不食人間煙火般的飄渺，如同就在面前深情款款地徐徐而歌，讓人聽得如痴如醉。
    本機有如此表現。實在是意外，卻又在情理之中，FU-29的表現讓我們有一種意外的驚喜。和300B相比，各有所長：分析力不相上下，細膩度及人聲300B略勝一籌，中頻兩者較為接近，都有緻密的質感，但略遜於300B，低頻也似乎相當，但說到後勁和力度，那300B就不知道要落後幾個級別了，特別在推一些低效率音箱和播放大動態軟體的時候特別明顯，畢竟兩者的功率相差了好幾倍。當然把300B和FU-29放在一起比較是不公平的。

五.結束語
    任何有源器件，無論晶體管還是電子管，工作條件不是單一的。本機的FU-29是工作在高屏壓、高負載阻抗的條件下，目的是高效率和大功率。同樣是FU-29，簾柵壓保持在225V，屏壓降至300V，接5kΩ的輸出變壓器，輸出功率接近17w，據說聲音有種獨特的風味。本機僅將電源中倍壓整流改為橋式整流，再改用5kΩ的輸出變壓器即可。5kΩ的輸出牛比較好找，有興趣的讀者不妨一試。
    最後值得一提的是本機在調試過程中。經歷了幾個階段：剛裝配好的時候沒加環路負反饋，6J4P的陰極電阻R3、R4上也並有電容，整機的增益雖然很大，但聽感卻不是太好，聲音偏硬，有明顯的失真，後來將兩隻6J4P接成三極體狀態，取消並在R3、R4上的電容，感覺有所改善，最後是加上R10、R11和C3、C4，引入環路負反饋，並將兩隻6J4P接回五極管狀態，聽感才感覺滿意，因此只有當正確靈活地使用負反饋，才會製作出好的機器。有人認為，加了環路負反饋的機器聲音不夠“活”，這可能對如300B這樣的線性很好的三極體來說是正確的。和三極體不同，五極管和束射管不加負反饋會產生很大的失真。在應用得恰當的時候，負反饋的確能起到畫龍點睛的作用。