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胆机电路与元器件(一)电子管

(2014-03-07 19:40:47)
标签:

胆机

分类: 文集

 胆机电路与元器件(一)电子管

制作和修理胆机时,经常遇到没有同型号电子管的情况,也有不少网友手里拿着电子管找不到相应的电路。因此有必要介绍一下电子管替换与变通使用问题。
一、电子管命名方法简介
胆机里常用的电子管有上千种,不同国家、不同时期生产的管子命名方法不同,
(一)、中国
1、常用收信放大管、调谐指示管和小功率整流管命名方法,由数字-字母-数字-字母组成,前苏联及俄罗斯与我国基本相同。
第一部分数字:表示灯丝工作电压,只取整数。
第二部分字母:D二极管,H(Х)双二极管,G(Г)双二极三极管,B(Б)双二极五极管,C(С)三极管,N(Н)双三极管,F(Ф)三极-五极管,S四极管,J(Ж)锐截止五极管及束射四极管,K(К)遥截止五极管,T双四极管和双五极管,P(П)输出五极管和输出束射四极管,A(А)变频管,U(И)三极-六极管、三极-七极管、三极-八极管,E(Е)调谐指示管,Z(Ц)小功率整流二极管。
第三部分数字:表示类型的序号。
第四部分字母:表示结构形式,P(С)普通玻壳管,K陶瓷管,无代号为小型管(前苏联小型管为П,无代号为8脚金属管),J为橡实管……。
2、发射管第一部分为字母:FD(长、中波)、FU(超短波)、FC(厘米波)、FM(脉冲);第二部分为数字序号,第三部分表示冷却方式,S水冷,F风冷。
3、稳定管第一部分为字母WY(稳压)、WL(稳流);第二部分数字序号;第三部分字母结构形式(与收信放大管同)。
4、充气二极整流管第一部分为字母:EQ(充气)、EG(汞);第二部分为数字序号;第三部分为分数,分子为电流平均值(A),分母为反向电压峰值(KV)。
(二)欧洲
欧洲电子管由字母-字母-数字组成:
1、第一部分字母表示灯丝电压或电流:如A4V交流,B1.4V直流,E6.3V,G5V,H150mA,P300mA,X600mA等。
2、第二部分字母表示管型:A高频二极管,B高频双二极管,C三极管,D功率三极管,E四极管,F五极管,L功率四极或五极管,H六、七极管,Z真空双全波整流管。
3、第三部分2~3位数字:第1数字表示代表外形,3为8脚管,2、7自锁式,8小九脚,9小7脚。2~3位数字表示序号。
如EL34为灯丝6.3V的8脚功放五极管,ECC82为小9脚双三极管。第三部分数字与第二部分字母位置互换的,如E82CC则表示为ECC82的高品质型号。
(三)、英国
英国电子管由字母和数字组成
1、第一部分字母表示管型:B双三极管,D二极管,H高μ三极管,L低内阻三极管,P功率三极管,KT功率四极管,N功率五极管,U整流管,W遥截止五极管,锐截止五极管。
2、第二部分2~3位数字示序号。
(四)美国
1、早期美国管有2位数字组成。
2、EIA方式由数字-字母-数字组成。
第一部分数字表示灯丝电压,取整数,7、14分别代表灯丝电压为6.3V和12.6V的自锁管。
第二部分1~2个字母表示类型。
第三部分数字表示引出电极数。
二、电子管替换原则
维修时应选择管型、参数相同或相近的进行代换,设计电路时则选择范围较宽。
(一)、常用电子管管型
        1、直热管、旁热管、冷阴极管。
        2、二极管(双二极管);三极管;集射四极管;五极管;七、八极管;复合管(双二极管,双三极管,双集射、五极管,双二极、三极管;二极、五极管;三极、多极管),一般双三极管单独命名。
        3、真空管;充气管。
        4、管脚类型
        5、外形如ST、G、GT、MT等形状
(二)、按工作类型分
1、整流管,整流管为二极管及双二极管,整流管的替换,替换管必须满足电路电压、电流的需要,晶体管、旁热管与直热管互换后,整流输出电压有变化,旁热管过载能力差,还要考虑开机高压冲击问题。常用整流管参数如下:
        型号              灯丝 (V/A)           屏极交流电压(V)     输出直流电流 (mA)    滤波输入电容 (微法)    峰值反压(V)      管型
       5AR4              5/1.9                    2X450                250                             60                      1550              8脚GT旁热
                                                        2X500                200
                                                        2X550                160
      5R4GY             5/2                      2X700                150                                                     2800               8脚GT
      5R4GYB                                      2X900                                                                             3100
      5U4G              5/3                      2X500                 250                              40                      1550               8脚G管
      5U4GB                                       2X300                 300                                                                             8脚GT
                                                      2X450                  275
                                                      2X550                  162
       5Z3               5/3                      2X500                  225                             10                        1550              4脚ST管
      5Z3P              5/3                      2X500                  230                                                       1550             8脚G管
      5Ц3С(苏)     5/3                       2X500                 250                                                          1700              8脚G管
       5V4G            5/2                       2X375                  175                             10                        1400              8脚G管
      5Y3GT           5/2                       2X350                  125                             20                         1400              8脚GT管
     5Z4GT            5/2                       2X350                  125                          <40                         1400              8脚GT管旁热
      5Z2P             5/2                       2X350                  125                                                       1400              8脚GT管
      80                 5/2                       2X350                  125                             10                         1400              4脚G管
     5Ц4С(苏)       5/2                       2X500                  125                                                          1350             8脚G管旁热
     274B              5/2                        2X450                 150                                                       1500              8脚G管
     6CA4             6.3/1                      2X250                 160                             50                         1400              小9脚MT管旁热   EZ81 同
     6X4               6.3/0.6                   2X325                  70                             10                           1250             小7脚MT管旁热   EZ90同
     6Z4               6.3/0.6                   2X350                  72                             16                           1000             小7脚MT管旁热
     6Ц4П             6.3/0.6                   2X350                  72                             16                            1000             小7脚MT管旁热
     6Z5P              6.3/0.6                   2X400                70                             10                             1250               8脚GT管旁热  
     EG-1.25/8.5   5/2.5                      3000                   100                                                                                 4脚汞整流     同866
     EG-1.25/10    5/6.75                   10000                  400                                                                                  4脚供整流      同872         
2、电压放大管,三极管根据放大系数分为高μ管(40≤μ≤100)、中μ管(10≤μ≤40)极低μ管(μ≤10)。中μ管也称通用三极管,做前级电压放大,可获得较大输出电压。功放三极管多为低μ管。替换时要考虑放大系数与跨导与原管尽量接近,以免影响增益或产生消顶失真。前级管尽量选取低噪声管,SRPP电路尽量选取屏压低的三极管如6DJ8,6N11等。高频五极管有锐截止与遥截止之分,前者可用于小信号音频放大,后者适合超外差式收音机中放。五极管作变压器耦合高频放大时,选择内阻高的,因为其并联在高频线圈两端会降低Q值。
3、功放管,有三极管、集射管及五极管,互换时输出功率、负载阻抗尽量接近,注意屏极及帘栅极耗散功率不能超过手册给出的最大值。推挽管应一起更换。
4、变频、振荡管,使用振荡线圈(分R、K、S等类型)与原管一致,最高频率应满足短波段要求。一些高频管如6N11在音频放大时有不俗的表现。
5、调谐指示管,注意荧光屏窗口外型,如6E5为圆形,6E1为盾牌型,6E2为条形。
6、稳压、稳流及电压调整管,注意电压、电流与原管一致。
三、替换方法
电子管的替换包括以下几种:
(一)、直插替换
      直插替换是指管座相同、参数相同的等效管或类似管之间的替换。
      1、同型号但管型不同,如6C5、6C5G与6C5GT,6F6、6F6G与6F6GT,6V6与6VGT,6L6与6L6G,如管子后缀标为G/GT表示可以通用。
      2、型号不同但参数相同的管子,如5Y3GT与5Z2P,6AK5与EF95,6V6GT与6P6P,EL84与6P14,12AX7与ECC83,6H8C、6N8P与6SN7,EL34与6CA7(部分6CA7为集射管)。
       型号相同加后缀字母表示改进型,一般表示在最高电压及耗散功率上有改进,如2A3与2A3C;6L6G与6L6GC,EL34与EL34B。美国管后缀加W的为高可靠管,如12AX7A与12AX7WA;有JAN、USN标记的为符合军用规格,高稳定、耐冲击。美国管早期用2个数字标记型号,后期用4个数字标记型号的为工业用管或通信特殊用管,如6679为12AT7的特殊用途管。英国管CV后面加数字为军用管,如CV492是ECC83的军用型号。苏联管加-B为高可靠管,加-E为长寿命管。国产加-Q表示高可靠,管身标J为军品,Z为专用,T为特殊用途。一般可选用性能比原管优越的进行替换,如E82CC、12AU7WA、5814A替换ECC82与12AU7。在替换时还要注意特性曲线,不同型号的管子特性曲线有差异,如12AX7的特性曲线明显好于6N2。由于各国命名方法不同,有的电子管型号虽然相同,却不是一种管,如大8脚金属管6J5为中放大系数三极管,相当于1/26SN7,而国产6J5为小7脚锐截止高频四极管。
      直接替换维修时不用改变电路,较为方便。有些电子管虽然参数不同,但管座接线一样,如6V6GT、6F6GT与6L6G在应急情况下可以替换。
(二)、变化替换
     1、整流管只要电流、反压近似都可以互换。
     2、三极管只要μ、跨导接近都可以互换。
     3、集射管和五极功放管只要输出功率、负载阻抗近似可以互换,互换时注意调整栅极负压及工作点,还要注意灯丝电流问题,如6P14(EL84)替换6P1,6P1栅极负压12.5V,阴极电阻为270欧姆左右,6P14阴极电阻只要120欧姆。6P14灯丝电流为0.76A,而6P1灯丝电流0.45A,如果变压器容量不够,会加速发热。
     4、管座不同,但性能相同或相近的管子互相替换。如6AQ5与6P1小7脚与小9脚MT管之间的互换,6N2与6SL7,6Z4与6Z5P等MT管与大8脚管的替换,7字头的自锁管与6字头8脚GT管的互换,807与6L6G等特殊管座与大8脚管座的互换,需要改换管座,也可以借助转换器。
     5、灯丝电压不同,但参数相同或相近的管子互换。如2A3与6A3,56与76,12SK7与6SK7,807与1625,灯丝电压不同,互换时只需改变灯丝电压。12AX7与6N2虽然灯丝电压不同,但12AX7灯丝可以使用6.3V电压,只需要略微改变管脚接线。欧洲管E字头(灯丝电压6.3V)如果与P字头管(灯丝电流0.3A)的管子互换,因为P字头管电压各异,互换十分麻烦,所以价格低廉。
    6、有些三极管与双三极管参数完全一样,如6J5GT与1/26SN7,6SQ7三极部分与1/26SL7,因此在设计制作胆机时可以互相替换。
    7、三、七极复合管6U1的七极部分可以替代6A2做变频,使用S振荡线圈,只是6U1的优点没有得到发挥。
    8、用GT管替换MT管,G型管替换GT时应注意散热空间问题。
    9、屏极从顶部引出的功放管与普通功放管可以互换,但在高压、高频下工作应考虑管座绝缘问题。
(三)、变通使用
    1、中μ三极管可以用于小功率功放、整流,如6N1双三极并联后,替代6P1做功放,负载阻抗5000欧姆,阴极电阻300欧姆,与原6P1电路数据相同;1/26N1功放,另1/26N1整流(25mA)可以满足简易收音机的需要。
     2、6J1、6K4等五极管也可以做小功率功放管用。
    3、抑制栅独立的高频五级管如6J2可以直代6A2变频管。
    4、功放管可用于整流和电压调整,其栅极应接适当电阻,有网友用300B来做整流及电压调整,看似浪费其实是老本行。
    5、特殊用途管如行输出管6P12、6P13可以用于音频功放,尽量选择内阻低跨导高的,内阻高的如6P9P不适合音频功放。
    6、多极管三极接法,如6J1帘栅极接屏极等于12AU7,帘栅极接信号栅等于12AX7。著名的威廉孙电路集射功放管采用三极接法,可以降低内阻,提高阻尼系数,减少失真。
    7、半导体材料代替电子管整流。如硒堆、晶体管,硅整流桥等,尽量选择快速二极管,应注意开机电流冲击问题,可以加延时电路或胆整流管缓冲。
 

 

(二)简易公式C≥159/fR

胆机设计中经常遇到一些简易公式,C≥159/fR就是经常见到的一个,下面就给大家介绍一下这个公式的由来和应用。
C159/fR公式中,C为耦合电容或旁路电容的容量(单位微法),159为常数,f为-3db衰减时的低频频率,R为有关电阻(单位K欧姆)。
该简易公式源自计算容抗的公式Cx=1/2πfC,Cx为容抗(单位欧姆),f为频率(单位赫兹),C为电容量(单位法拉)。由于法拉这个单位太大,因此这个公式习惯写成Cx=1X10的6次方/2πfC(C的单位为微法),把2π的近似值6.28代入,这个公式就变为Cx=1X10的6次方/6.28fC,1/6.28≈0.159,把这个数值代入后公式变为159X10的3次方/fC,再把等号两边同时除以10的3次方,Cx单位变为K欧姆,公式进一步简化为Cx=159/fC。现在我们需要求C的值,这个公式变化成C=159/fCx。由此可知,这个简易公式的来历是非常正统的,π值取到小数点后两位,精确度足够用(一般电容误差在±5%以上)。
这个公式在与RC电路有关的计算中几乎都要用到,最经常遇到的是计算旁路电容和耦合电容容量。下面分别是典型的三极管和五级管阻容耦合电路: http://www.tubebbs.com/images/default/attachimg.gif

。在耦合与旁路电路中,容抗允许的最大数值(或C的最小值)与相关电阻Rk(阴极电阻)、Rg'(次级栅极电阻)及Rs(帘栅极降压电阻)是阻值有关,把Cx值换成相应的R值,该公式就变成C≥159/fR(-3db值)。如果要求更高可以把C的数值加倍,该公式变为C≥318/fR(-1db值)。
由Cx=1/2πfC公式可以得知,频率与容抗成反比,频率越高容抗越小,频率越低容抗越大,由此可知电容有高通滤波效应,所以在计算与电容有关的电路时,都涉及频率问题。
高保真音响的频率范围为20Hz~20KHz,有效低频选5~10Hz即可。如果选5Hz,可以进一步简化为C≥32/R或64/R;选10Hz时,简化为C≥16/R或32/R,计算十分便利。
我们把Rk、Rg'、Rs等数值代入公式就可以分别求出Ck、Cc、Cs的最小值,然后选取比计算结果大的系列电容值,虽然容量大对低频有利,但由于容量过大对高频负反馈相位产生影响,因此电容量不可过大。
由于电容的介质对音色有一定影响,还要根据不同介质电容的性能和需要,选取适当的电容,并根据其工作电压的2倍选取电容的直流耐压。
只要知道转折频率以及相关电阻阻值,这个公式还可以用来计算包含RC的高、低频衰减提升等电路、唱放均衡网络、负反馈相位补偿电路等。如果把这个公式再变化为:f=159/CR,就可以用来计算均衡电路的频率转折点。当然这已经超出了初学的范围。

几个计算的例子:
阴极旁路电容Ck:如12AX7的阴极电阻Rk=2K、6P1的Rk=250Ω=0.25K、6P14的Rk=125Ω=0.125K。设最低频率为10Hz,衰减-3db,
把数据代入公式C≥159/fR,那么其结果为12AX7≥8微法,实用可去15微法;6P1≥64微法,实用100微法;6P14≥128微法,实用220微法。
耦合电容Cc:f为10Hz,-3db,次级栅极电阻Rg’为270K、470K和1M时Cc分别为0.06微法、0.033微法、0.016微法,实用时取值分别为0.1微法、0.033微法、0.022微法。帘栅极旁路电容网友可以自行计算。

前级退耦电路C不宜过大,其取值方法与帘栅极退偶电路不同,必须考虑时间常数,R·C(KΩ、微法)在 200~1000之间,而且C必须小于最后一级滤波电容。R的取值于前级直流电压有关,设电阻R为4.7K,C取值在40~200微法之间,最后一级滤波电容如果为200微法,C可取47~100微法。如果最后一级滤波电容数值较小,可以适当加大降压电阻R的值。

原公式的正确写法是C≥159/fR(-3db)及C≥318/fR(-1db),f取5或10Hz是为了计算方便,也可以取任意值,C的实际取值应当大于计算值,不能机械地理解为C必须=159/fR。R为470K,f为10Hz,-3db时,计算值为0.033微法,-1db时计算值0.068微法,实际取值范围0.033~0.1微法;如果f为5Hz,则-3db时计算值为0.068微法,-1db时计算值0.14微法,实际取值范围0.068~0.22微法。由于实际取值大于计算值,因此按照f=159/C·R或f=318/C·R公式计算出来的频率'必然低于原来选定的频率。

 

(三)功率

遇到的第一个难题往往是不知道选择多大功率的功放好,因此面对成千上万的功放电路一筹莫展。从网上看玩2A3单端的网友说1W足够了,也有玩KT88、211或805推挽的网友说最少得50W。
        为了帮助初烧的朋友跨出第一步,我们不妨避开一些复杂的问题,先谈谈如何确定功放的功率。在一般的室内,人说话的声压为70dB左右音乐平均声压为75dB,其峰值功率增加15dB,最高声压90dB;音乐厅交响乐演奏最大声压可达100dB以上,喜欢交响乐或大音量的朋友最大声压可以选择100dB。知道了声压怎样确定功放的功率呢?这里首先必须了解音箱灵敏度问题,音箱的灵敏度标记为XXdB/WM,就是输入1W的功率,在距音箱1M处测到的声压。如果一个音箱灵敏度为90dB/WM,在距离其1M处只需要1W的功率,这是单声道,如果是双声道,每个声道只要0.5W就可以了(为了使问题的简单化,这里没有考虑听音场所的吸音及反射等因素),再增加一倍的富裕量2X1W已经够用,即便是喜欢大音量有2X10W也够用了。但如果音箱的灵敏度为86dB/WM,那么每个声道的功率就要达到1.25W。声压的强度与距离的平方成反比,如果距离音箱2M,其声压降低到1/4,3M降低到1/9。换句话说如果听音距离在2M处,此时灵敏度为90dB/WM的音箱其每个声道的功率就要2W,86dB/WM的音箱就需要5W,再考虑到为避免大信号削顶失真,还要留出一定的功率富裕量,这里取2倍(石机往往需要5~10倍),因此其每个声道的功率应当不低于4W或10W。对于推动灵敏度很低的音箱或喜欢听交响乐或大音量的朋友,其额定输出功率不低于50W或100W。由此可知,一个86dB/WM的音箱和一个96dB的音箱要达到同等声压,其所需功率相差十倍。因为人耳的听力与功率呈对数关系,输出功率10W和1W相比人耳听到的声强增加10倍,100W和1W相比只增加了20倍。了解了这些基本常识,可以帮助我们初步确定了需要的输出功率,就可以进一步选择适当的功率管及相应的电路了。避免出现使用低灵敏度的书架音箱,却偏偏选中2A3单端功放的问题。
 dB(分贝)N=10lgP2/p1 ,正值为增益,负值为衰减,dB表在一般的书刊上可以查到。

(四)多极管做三极管用

三极功率管与多极功率管相比,具有线性好、非线性失真小、阻尼系数大等优点,因此自从威廉逊功率放大电路问世以后,多极功率管作三极管的用法曾经风行一时。随着负反馈电路的广泛运用以及超线性电路的出现,这种用法现在使用的不多了,不过近来网上又有流行的趋势。为了便于初学者了解和掌握,现在简单介绍一下。
        集射四极功率管或五极功率管把帘栅极接到屏极就成为三极管,如果屏极电压过高,应考虑帘栅极耗散功率是否超标。由于五极管有抑制栅,会干扰屏级电流,因此集射式四极功率管接成三级管性能一般比五极管好。
多极功率管接成三极管,相当于帘栅极负反馈的一种特例,也就是屏极输出电压全部反馈到帘栅极,因此对电子管特性有很大改善。
但据有关把资料介绍,有些功率管如接成三极管后,最大屏极耗散功率会下降,从如6L6原屏极耗散功率为19W,接成三极管降低到12W。由于屏极耗散功率降低,其输出功率也会降低。三极管接法的μ等于帘栅极放大系数。
下面是几种常用多极功率管作三极功率管使用(单端)的数据,括弧内为原多极接法的数据:
        6L6 G屏极电压250V(250V),屏极电流40~42mA(75~79),阴极电阻490欧姆(170),激励电压14.1V(9.9),互导4.7mA/V(6mA/V),内阻2.1K(22.5K),负载阻抗6K(2.5K),输出功率1.3W(6.5W),效率11.4%(28.9%),非线性失真系数5.6%(10%);
        6BQ5屏极电压250V(同),屏极电流34~36mA(36mA),阴极电阻270欧姆(210欧姆),激励电压6.7V(3.5V),互导10mA/V(同),内阻1.6K(40K),负载阻抗3.5K(7K),输出功率1.95W(4.2W),效率21%(35.8%),非线性失真系数9%(10%);
        EL34屏极电压315V(268V),屏极电流70mA(100mA),阴极电阻370欧姆(135欧姆),激励电压18.9V(8.7V),互导11mA/V(同),内阻1.1K(15K),负载阻抗3K(2K),输出功率6W(11W),效率21.3%(34.7%),非线性失真系数8%(10%)。
        以6L6为例,三极管接法时,其内阻降低为不到原来的1/10(2.1/22.5),其负载阻抗提高了2.4倍(6K/2.5K),其阻尼系数(初级负载阻抗/电子管内阻)提高了25倍多,但输出功率降低到1/5(1.3W/6.5W),效率降低到原来的40%(11.4%/28.9%)。(多极管接法时,加20db电压负反馈的情况下,内阻降低为1/10,也就是说在负载阻抗不变的情况下,其阻尼系数提高10倍,而其输出功率不受影响,因此三极管接法逐渐被冷落——笔者注)。
        多极电压放大管也可以接成三级管,有两种接法,一种是将信号栅以外的栅极接屏极(抑制栅内部与阴极连接者除外),还有把帘栅极和信号栅接到一起,后者μ比较大,如6J1前一种接法相当于12AU7,后一种接法相当于12AX7。其互导在屏极电流不变的情况下与原来没有什么区别。五极管一般用于高频放大,接成三极管后,其噪音很低,参数稳定适于作前级放大。
下面是一些多极管的帘栅极放大系数:
6AU6  36 ,5879  21,EF80 50,6BC5  40,6SJ7  19,6J7 20,6V6  9.8
6BQ5 19.5 , 6L6G  8,  EL34  11,KT88 8,807  8

 

(五)输出变压器

输出变压器胆机中的作用极其重要,有人说它是胆味的主要源头之一,也有人尝试给石机加上输出变压器,以便使石机具有胆味。输出变压器的质量与整机工作性能有密切关系,因此除了使用优质硅钢片以外其制作工艺要求较高,特别是由于众所周知的原因,制造商对输出变压器的数据及工艺往往讳莫如深,给初学者以神秘的感觉。网上关于输出变压器的帖子较多,为使初入此道的朋友有一个初步的认识,这里谈谈输出变压器的有关知识,本人从不搞输出变压器以及其他元器件的制售等经营,有些观点纯属一家之言,如有得罪请多海涵。
       一、输出变压器的功能:
       1、把胆机输出的功率通过阻抗变换,传输给低阻抗的喇叭音箱
功放电子管的屏极负载阻抗较高,不同工况负载阻抗也不同,三极管负载阻抗一般取值较高,为内阻的2~3倍,有的甚至达到4倍,而集射管或五极管为内阻的0.1~0.25倍。下面为常见的功放管单端负载阻抗典型值:
6F6GT   6V6GT   6L6G    EL34    KT66     807    2A3      45     211   WE300B   845    6P14   
7K        5.0K      2.5K      2.0K   2.2K      2.5K   2.5K    3.9K   5.0K     3.0K      3.4K   5.2K
       如果负载阻抗发生变化,必须适当调整功放管的工作点。
       一般喇叭或音箱阻抗多为4、5、6(日本)、8、16、32Ω(32Ω的多为电影放映机功放专用,因为从放映机到银幕传输距离较远,阻抗高可以降低损耗)等,所以必须通过输出变压器加以变换,其公式为N初/N次=√R初/R次或N初平方/N次平方=R初/R次(为了叙述简便,先不考虑效率问题),这个公式是从功率P=U平方/R演变来的,P初=P次,U初平方/R初=U次平方/R次,变换一下就成为U初平方/U次平方=R初/R次。从变压器原理可知初次级电压比U初/U次=圈数比N初/N次,因此用N(圈数)代替U(电压)便得到N初平方/N次平方=R初/R次,把这个公式开方便得到N初/N次=√R初/R次。
      电子管功放对阻抗匹配要求较严格,如果负载阻抗发生变化,必须重新设计、调整功放管的工作点。因此次级阻抗要根据喇叭或音箱阻抗决定,如果次级负载有多种如0-4-8-16Ω,次级绕组可以有几种阻抗与之配合(如果只用低阻抗,则高阻抗绕组会加大漏感,因此一般采用0-4-8Ω或0-8-16Ω。如鑫诺威特——拉斐尔的套机就有两种输出变压器可供选择)。
       2、隔离直流高压,这个就不解释了,对于屏压较高的输出电路,应注意初次级之间以及对地(铁心或底盘)的绝缘问题。
      二、输出变压器的主要参数:
      1、初次级阻抗或变比   基本概念前面已经讲过了,在选择或设计制作变压器时要根据功放管的负载阻抗和喇叭(音箱)阻抗确定初次级阻抗和变比。在实际设计时要考虑效率问题。
      2、额定功率  由于功放输出功率不同,输出变压器也要与之相匹配,电子管功放输出变压器的功率从收音机的0.5W到大型扩音机的275W不等,而高保真功放在2.5W-100W左右,为了避免失真,高保真功放输出变压器一般适宜在小于额定功率条件下工作,因此功放输出功率须留出足够的富裕量。
       说到这里顺便指出,有很多网友图省事和经济,利用6P1收音机2W输出变压器(其中当然也不乏拆旧收音机或27厂的库存品)做6P1或6P14单端功放,甚至直接利用红灯711等收音机改制音响。由于三级收音机额定不失真输出功率只有0.5W,6P1的设计屏压仅为200V左右,其频率范围只有150Hz-5000Hz(由喇叭和调幅广播频宽所决定),由此可知,根本不可能取得好的放音效果。至于用小功率电力变压器代替输出变压器,无论是初级电感还是铁心质量与输出变压器的要求相去甚远,应急修理临时替代尚可,用来装机还是免了吧。说句不太中听的话,玩胆机本身就是锦上添花的事,一味穷凑合不如不玩。有网友可能会问,这与你主张修旧利废不是矛盾吗?非也,修旧利废不等于降低对元器件的质量要求,我用旧存的七灯变压器装四管胆前级,用海鸥闪光灯快速电解电容作滤波,其性能比电路图本身要求高出许多,还有那大红袍金属膜电阻,现在都是抢手货。
      3、初级电感L  初级电感与低频响应有关,输出变压器最低频下限fd在初级电感的感抗等于负载阻抗处。感抗Rl=2πfdL,把这个公式变换一下可以得出L=Rl/2πfd,把1/2π变化为0.159可以得出L=0.159Rl/fd,L单位为亨利(H),fd为最低放音频率,单位Hz,Rl单位Ω,这就是设计输出变压器的公式之一。从这个公式可以得知,同样的负载阻抗,其最低放音频率越低,输出变压器所需初级电感越大;而同样的初级电感,负载阻抗低的,其最低放音频率也低,反之负载阻抗较高的变压器要获得同样的最低放音频率,其电感必然要加大(电感大漏感也大,这是互相矛盾的,下面会进一步论述两者的关系)。 负反馈可以提高功放阻尼系数,但初级电感与负反馈无关,不会因为有负反馈而减小。
      4、漏感Lp   漏感决定了高频部分的频率响应特性,漏感的阻抗等于负载阻抗处为高频上限,一般值为XXmH。由此可知内阻低负载阻抗也低的三极管对漏感要求高,而内阻高负载阻抗也高的集射管或五极管允许的漏感要大。下面的图表(摘自唐道济先生著《电子管声频放大器实用手册》,下面的设计公式也摘自该书,在此一并表示感谢!)反映了初级电感与最低频率和最大漏感与最高频率的关系:
http://www.tubebbs.com/images/default/attachimg.gif
      通过上面对电感和漏感的论述得知,初级电感和漏感决定了输出变压器的放音频率上下限,把公式L=0.159Rl/f分别变化为低频下限fd=0.159Rl/L及高频上限fg=0.159Rl/Lp。
     通过测定电感与漏感很容易判断其频率范围,设一个负载阻抗3K的输出变压器,其初级电感为15H,漏感为30mH,根据公式计算得知,其最低放音频率为32Hz,频率上限为15KHz;
如果一个负载阻抗5K的变压器要达到上述频响范围,其初级电感为25H,而漏感也可以放宽为53mH。假如其初级电感仍为15H,那么其最低放音频率只有53Hz。网友可以根据上面公式和手头变压器的参数自行计算其频率范围。
     初级电感大,其漏感相对也大。为了降低初级电感,功放管除了使用三极管外,也可以选择内阻低的集射管和五极管如6L6G、EL34、KT66以及807等。
     由于现代数字音源的频率范围在20Hz-20KHz,其比例为1:1000,由此可知输出变压器如果要覆盖20Hz~20KHz,其电感与漏感的比例必须达到1000:1以上(因为还有分布电容的影响)。也就是说假设一个输出变压器初级电感为20H,它的漏感应当<20mH。当然,制作这样的变压器除了选择高品质硅钢片以外(业余爱好者喜欢用旧片应注意考核其品质)其绕制工艺也要非常讲究,一个高品质的推挽变压器甚至可以达到10000:1.以上。如果一个输出变压器电感与漏感比例只有100~200:1,肯定满足不了20Hz~20KHz的频宽要求,在这样的情况下,应当注意整机高低频率的均衡问题,实践证明高频和低频的乘积为一个常数400000~650000(10Hz~40KHz、20Hz~20KHz、10KHz~60KHz、40Hz~16KHz、80Hz~8KHz甚至如中波调幅波收音机的130Hz~5KHz等),这样高低频可以保持均衡,不能只顾一头。假如一个负载阻抗5K的变压器,其初级电感为15H,漏感仍为30mH,最低放音频率为53Hz,频率上限高达26.5KHz,其乘积高达1400000,这样的变压器如果与电子管搭配不当肯定会出太监声。网上说某300B单端牛,初级3K,次级4、8、16Ω,初级电感25H,其频率范围为10Hz~60KHz(根据公式计算其最低放音频率只有19Hz),号称极品牛,当然价格昂贵,据说还有性能更好、价格更高的产品,估计厂家一定有藏而不宣的绝技。网上有些国产输出变压器质量和做工都是相当不错的,当然也不排除一些劣质产品混迹其间,网友们一定要努力提高自己的专业知识和判断能力,以免上当受骗。这里也要提醒网友,电子产品历来有一分钱一分货之说,优质输出变压器价格一定不菲,贪图便宜往往是上当的自身根源。
      最低放音频率还与喇叭(音箱)低频截止频率有关,因此一般设计变压器时频率低端往往取值稍高些(印象中,去年某期《无线电》杂志上介绍输出变压器制作的文章,其最低放音频率就取40Hz),防止初级电感过大,增加漏感,使高频性能变坏。铁心面积够用即可,不要随意加大,绕组尽量充满铁心窗口。
      5、初级绕组分布电容  分布电容影响高频性能,其与漏感谐振会引起高频工作不稳定,分布电容对集射管和五极管影响较大,为了降低分布电容,选择浸漆材料及绝缘材料的介电常数都应当加以考虑。
      6、有效电阻  输出变压器要传递功率,其初级有直流电流形成电压降,直接影响屏极电压及输出功率。为了提高效率,要选择磁通密度高的优质硅钢片,减少绕组圈数和直流电阻,线径尽量粗些,初级电压降一般控制在5~10V之内。
      三、输出变压器的测试,一般输出变压器需要测试以下几项:
      1、直流电阻测试,二手变压器通断测试;
      2、漏电测试 有条件用摇表,也可用万用表X10K档。
      3、推挽变压器初级平衡测试,两个绕组直流电阻相差不能大于5%;
      4、变比测试  遇到没有标记的变压器,可以根据直流电阻先分辨出初次级,然后在初级加适当的交流电压,测出初次级电压,根据电压比可以计算出初次级阻抗比,一般次级不外乎4(老式变压器有3.5Ω)、8、16Ω等,初级除了定压功放的线间变压器,一般都为以250或500Ω为级差的整数,由此可以大致推断出初级阻抗。
      5、初级电感  把次级开路,测量初级电感值。测量时可以用L、C表,也可以用数字表的电感档,由于测试频率不同,读数也不同。还可以用指针万能表如MF-30等的10V交流档,把10V交流电源与电感串联,根据表针读数在说明书上查找相应的电感值。
      6、漏感  把次级短路,初级电感读数为漏感值。
      7、波形测试 有条件的网友可以利用信号发生器和示波器,从变压器初级输入不同频率的正弦波和方波信号,由次级端输出到示波器,通过波形可以判断变压器的频率特性,比如由于漏感,高频会出现振铃。
      四、常用输出变压器的种类
      1、单端输出变压器   用于甲类单端功放,由于有屏极直流电流,为防止磁饱和,设计时磁通密度不要取值过高,铁心要顺插,留适当的空气隙,以改善低端失真和频率响应特性。
      2、单端超线性输出变压器   用于集射管和五极管超线性甲类单端功放,超线性功放性能介于三极管和集射管或五极管之间,在初级绕组适当的地方抽头接帘栅极。不同放功放管其抽头比例不同,如6L6G、EL34、6CA7、KT66等为43%,6V6GT、6AQ5等为22.5%。超线性功放对变压器的制作要求很高。
      3、推挽式输出变压器   用于甲类、甲乙1类、甲乙2类、乙类功放。由于其两组初级绕组直流电流大小相等、方向相反,磁通互相抵消,直流磁化现象很轻微,因此铁心可以像电源变压器一样对插,不留空气隙,初级电感量大,变压器非线性失真小,意味着同样失真度可以获得更大的功率输出。但磁通密度不可过大。超线性推挽同,但其对两个绕组的平衡度要求很高。
      五、输出变压器注意事项
      1、同名端问题   在大环路(即包括输出变压器在内)负反馈电路里,必须注意区分变压器的同名端,否则会因为相位问题引起正反馈啸叫。在制作调试或更换变压器过程中如果出现正反馈现象,可以把次级或初级端接线调换一下;如果次级有多阻抗输出端子或有负反馈绕组端子,则需要调换初级接线。但是对于次级有上述情况的超线性变压器,则只能在绕制时严格控制绕组的同名端。
      2、在设计底盘时,输出变压器应尽量远离电源变压器等电磁干扰源,如果距离较近应当选用有隔离罩的产品。电磁干扰会随着距离的增加而成平方或立方比例地衰减,因此胆机从散热个和避免电磁干扰及高频自激出发,不要追求迷你风格。把耳机接在输出变压器次级,在通电的电源变压器附近选择交流声最低点,可以帮助确定输出变压器的最佳位置。
      3、避免空载   由于输出变压器担负着初次级阻抗变换的功能,当次级开路或空载时其反射到初级的阻抗理论上会达到无穷大,会造成变压器的绝缘破坏和电子管打火,因此在使用中必须注意接好负载(喇叭)才能开启功放。
      4、输出变压器的代换使用问题  
     对于某一成品电子管功放电路,其输出变压器可以说是唯一的,因此输出变压器在代换使用时,除了必须考虑阻抗匹配问题外,其初级电感、漏感、功率以及直流电阻,都要尽量与原变压器保持一致或优于原品,防止放音频率范围发生变化,以及因功率过小而烧坏,还要注意尺寸和安装方式,以免造成施工困难。
     在保证阻抗匹配的条件下(如用5000:8的变压器代替2500:4或用2500:4代替5000:8),用高输出阻抗的变压器代替低阻抗的使用,其低频会下潜,反之最低放音频率会提高。用有线广播的线间变压器代替单端输出变压器时(只限业余试验,这种变压器放音频率较窄,不适合用于制作高保真功放),还要把铁心由交叉改为顺插,同时这种变压器由于设计时没有考虑屏极直流电流,因此代换后其使用功率要比标称功率降低一些。
      附:输出变压器简易设计
      电子管功放输出变压器的设计方法,在很多书刊杂志上都有介绍,基本大同小异。本人积多年经验得到的简易设计公式也在本坛发表过(有兴趣的网友可以查阅),但有网友提出频率较低时,计算出来的电感值过大(本人没有看到过任何书刊介绍输出变压器设计时,其最低放音频率取20Hz的),由于退休在家不具备充足的实验条件,也很难找到专业产品的数据资料,因此无法更深一步地进行推敲。



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