电子管耳机放大器的实践(一)
 
  沈江鸿    

  第一次做电子管耳机放大器采用了6N11J和6N5P的电路,这个电路比较经典,仿制的朋友也很多,而且觉得升级的潜力也很大,级间直耦的线路也比较合自己的心愿,毕竟多个香炉多个鬼,一对质量好的耦合电容也是价格不菲。
  这是最原始的电路图和外观:

   
   
 

  
  译文如下:
 

 

   几年前,在我的书房使用一台晶体管耳机放大器,它的电路结构是使用运放推动有晶体管BC560和BC559加BD139/BD140组成的达林顿管输出,它工作于甲类状态,为典型的OCL电路架构,测试的参数十分优秀,特别是开机20分钟后,晶体管逐渐发热,慢慢调整到了最佳的工作状态,声音表现相当出色。
   我的主系统中使用了一台电子管前级,型号是“curcio daniel”,我对这台前级的表现很满意,随意很想试试如果使用电子管作耳机放大的话,会是一个什么表现。
   后来,我在95年的audio&techniek杂志上看到了一篇Rudy Van Stratum先生发表的一个电子管的耳机放大器电路,不过,Stratum先生也没有实作过,仅仅是一个电路,这个电路引起了我的注意,因为我发现他具有以下特点:
1。电路简洁,两个声道一个只需要2只双三极管,这个是我见到最简单的耳机放大器电路。
2。可以驱动低阻耳机。
3。两级放大之间使用直接偶合电路。
4。无大环路负反馈。
5。单端甲类输出。
  我按照这个电路实作了一台,经过这段时间的试听(超过三个月时间,使用CD、磁带等不同信号源)我可以告诉大家,这是一台非常好的耳机放大器。
  经过我略微修正的电路如图1所示,它第一级使用双三极管ECC88中的一个作共阴极放大,第二级使用双三极管6AS7G中的一个作阴极输出,两级之间直接藕合,在原来电路图上我加了一个音量电位器和ECC88的栅漏电阻,输出电容也由100uF增加到200uF,增加电容容量的原因很简单,一个是我要使用低阻抗的32-60欧的耳机,另外我手中也恰好有这种电容,经过测试,使用60欧耳机,-3db的下降点在12Hz,使用32欧耳机,-3db的下降点在22Hz。
这台机器的外观处理很简单,我的第一台原型机使用了装饰用的宝丽板作机壳,我几乎是立刻就喜欢上了它,他的声音细节非常精确,可以听出更多的细节和空气感,本来阴极输出器有声音暗淡的名声,令人厌烦不敢恭维,但是这个电路改变了我的认识,呈现一种与之完全相反的并能紧紧抓住你注意力的声音,弱音之间的区别变得非常明显,举个例子,你可以听出不同大提琴之间音色的区别,我的晶体管耳机放大器与之比较,就显得声音发硬,呆滞,高频有毛刺感,结像力不足,我想这是因为这台电子管耳放电路简洁,并且没有大环路负反馈的结果,当然本机为单端输出,而那台晶体管机器电路为推挽也是原因之一。
  通过一段时间的试听,我非常满意这种声音风格,最后我使用了一个4*8*1英寸的铝合金壳子作为我这台机器的机壳,制作我使用了搭棚焊接,没有使用商品机常见的PCB电路板形式,经过搭配使用森海塞尔HD465,HD580,AKG K240,松下EAH-S30试听,低阻抗耳机的表现要比高阻耳机好,说明本电路适合搭配低阻耳机使用。
因为本机电路简单,所以电源对声音的影响至观重要,最初我认为稳压电路效果会好一点,使用了复杂的晶体管稳压电路提供能量,用了两个BC459作稳压调整管,发现使用稳压电路对声音并没有带来想像中的改善,甚至声音风格也变得和我的那台晶体管的一样,只好放弃这种想法,采用了传统的电子管整流,不过整流管EZ81非常不好找,最后我定型的电源电路使用了如图的晶体管整流滤波电路,抛弃了稳压部分,电路虽然简单,效果却非常好,和使用电子管整流区别不大。
   灯丝使用直流供电,这里我使用了可调稳压集成块LT1084CP来作调整,这块IC要消耗大约10瓦的功率,必须要加散热器来散热,可以把他固定在铝机壳上,整流二极管因为通过电流大,也会变得很热,最好安装空间宽敞一些,有足够的空间通风散热,1K的电阻用于调整输出电压为6.3V。
在电源电路中,我没有列出电源变压器的详细资料,可以根据手中的变压器参数变通,保险管使用恰当的数值,开关我使用了两个,主开关控制交流电输入和灯丝接通,次开关控制电子管的高压接入,大约在主开关打开后30秒打开即可。电源电路也使用了搭棚焊接,放在另外的机箱中,与主放大电路分体,尺寸为12*6*2英寸。

测量数据
因为我条件所限,以下列出我所能测量的参数结果:
1,频率响应:
10-100KHz -1db(0.775V输出,负载电阻在60-600欧,我的信号发生器所提供的频带就是这个范围,因此我怀疑如果加大输出电容的话,它的参数可能更好)
2,最大输出功率
170mW 600欧
28mW 60欧
3,电压增益
8倍(负载600欧,输入100mV输出800mV,音量电位器拨到最大位置)
1KHz,10KHz,20KHz的曲线看起来非常完美,而低频和极高频(小于100Hz,大于50KHz)的曲线和所用输出电容的品质有很大的关系。
我想这些数据表明这台耳机放大器的品质很好,但是最好的测量仪器还是人的耳朵。

元件选择:
放大电路:
P1-ALPS RK-27112 100K电位器
R1-1M/1瓦炭质电阻
R2-33欧/0.5瓦金属膜电阻
R3-47K/1瓦炭质电阻
R4-820欧/1瓦炭质电阻
R5-4.7K/5瓦线绕电阻
R6-3.3K/10瓦线绕电阻
R7-10K/0.5瓦炭质电阻
C1,C2-220uF/400V,日本Nichicon电解电容
C3-220uF/100V,日本Nichicon电解电容
C4-0.22uF/250V,聚丙烯电容
V1-E88CC/Brimar
V2-6AS7G/RCA
其他元器件尽量使用性能较好的,这个对声音的影响也不可忽视。
需要注意以下几点:
1.C1,R5,C2为两声道共用。
2.灯丝供电不要悬浮起来,要良好接地以避免引入交流哼声。
当短路输入端子或者接一个低阻抗的信号源,可以发现本机的信噪比非常高,几乎没有交流哼声和噪声,音量电位器转到最大,事实上,噪声增加也不多。
电源电路
P2-1K可调电阻
R8,R9-6.8欧/1瓦炭质电阻
R10,R11-180欧/0.25瓦金属膜电阻
C5,C6-22nF/1000V聚丙烯电容
C7,C8-100uF/450V F&T电解
C9-1uF/250V飞利浦聚丙烯电容
C10-22000uF/25V思碧电解
C11-10uF/63V飞利浦电解
C12-100uF/35V Roederstein电解
IC1-LT1084CP Linear Technology公司产
D1,D2-IN4007
D3-D6-P600A 6A/50V
T1-30瓦电源变压器,次级2×115V
T2-50瓦电源变压器,次级9V
L1-扼流圈,10H/90mA,直流电阻270欧
 
原作者:匿名
来 源:el34翻译自headwize.com


 

几个相关的连接:
 

 

1,http://www.diysong.com/phpBB2/viewtopic.php?t=1161&    
2,http://www.tubeland.de/6as7g.htm
3,http://hem.passagen.se/ebcpecz/Tube/6AS7%20Headphone/headphone.html
4,http://tw.pg.photos.yahoo.com/ph/kxh64/album?.dir=/7eddscd
5,http://www.hifi888.com.cn/dispbbs.asp?boardID=25&ID=1680&page=1    6N3SRPP+6N5

 

国内仿制的一篇文章:

 

6N11和6AS7双管耳放的实际制作
本来我是不喜欢胆机的,这个胆机耳放的制作纯属偶然,昨天从邮局取回“小不才”朋友的礼物,打开一看是6N11和6AS7双管耳放的PCB板子遄由弦丫训缱瓒己负昧耍盟土艘桓?AS7。看来是非要让我重新做胆机了。正好手头有88年产的北京牌6N11和一些从报废的电脑电源中拆出来的200V的电解,于是凑足剩余的元件,烧热烙铁正式开工了。
原机的放大部分与电源的电路图如下所示,所有的元件的数值已经在电路图上标明了,照图索骥,只用了2个多小时,就把电路板焊接好了,由于手头没有合适的变压器,只好把一个输出220V的100W隔离变压器的次级绕组并联起来,得到一个交流110V的主电源,另外找了一个100W的有输出6.3V绕组的变压器,先接通灯丝的6.3V绕组,看到两个管子的灯丝慢慢的亮起来了,然后通过延时电路接通了主电源,观察一会没有发现异常,于是先用一个廉价的电脑耳麦当负载,接上音源,嘿嘿~~竟然一次焊接成功,出声音了。
需要说明的是,“小不才”朋友送我的电源板是桥式整流RCLC多重滤波电路,并且有高压延时接通电路。由于没有找到合适的电感,干脆就用RCRC滤波的形式了,灯丝的供电也与原来的电路有差别,我采用的是交流6.3V直接供电的,在使用过程中,没有发现任何不妥,耳机中几乎听不到噪音。
看到用廉价的耳机能出声音,马上换上我的AKG的K240M,说实际的,这个耳放的音质不能让我满意,于是开始了漫长的调试过程,下面把调试的结果向大家汇报一下:
原来的机器虽然效果还不错,但是,给人的感觉是阴偏小、声音紧、声场收缩、低音控制力不好。。。。。总之是不满意。再看看这个电路很好的设计呀,不应该出现这个结果,看来是要向这个电路开刀了。
在调试之前,首先查阅了6N11和6AS7的参数,根据前人的经验,6N11的工作电流调整在2-3MA音质是令人满意的。实测电阻R3两端的电压将近80V,就是说G1的工作电流是80/47=1.7MA,看来是有些小了,要增大G1的工作电流只能是减小阴极电阻R4的数值,我的板子上是原来“小不才”焊的一个1K的电阻,并且还保留了另外的一个电阻并联位置,就是为了调整用的。于是,先把R4的数值调整为620欧姆,这时测量R3两端的电压,有升高的趋势,看来目的达到了。但是,这样做会使6N11的屏极电压太低了,同时由于是直接耦合,也影响了后面的6AS7的工作点。矛盾呀,通过反复的实验,最终确定R4=470欧姆,R3=33K,为了适当的提高6N11的工作电压,同时把电源电路中的R5由原来的4.7K调整为2K。
这时测得:电阻R3两端的电压为80V,6N11的实际工作电流在2.4MA,实际上的听感要感觉声场开阔了不少,低频的控制力也有好转,但是收效不是很大,看来问题主要在6AS7的工作电流了。
通过查阅6AS7的资料得出这样的结果:单管的最大功耗为13W,最高工作电压是250V,在甲类推挽电路中的电流是80MA。再看看我们的这个电路:6AS7的阴极电压实测为:80V,那么他的电流就是80/R6=80/3.3K=24.2ma,显然是太小了,要增加6AS7的电流的方法依然是减小阴极电阻,考虑到耳放的实际工作情况,把电阻R6的数值调整为1K,这样,调整之后,实测:6AS7的阴极电压是77V,也就是说这时管子的工作电流是77MA左右。这时6AS7的单管功耗为(150-77)V*77MA=5.61W, 没有超出管子的最大功耗13W,但是这时管子已经相当热了,我想要是把电阻再降低一点也是可以的,但是,最好不要超过100MA,否则可能会使管子进入非线性区。
由于整机的工作电流是原来的3倍多,原来的电源已经不堪重负了,好在我的变压器功率容量大,如果你的变压器功率偏小,建议你还是换用100W以上的变压器吧。

这时再开机,我哈~~~,声音整个变了样,怎么描述呢,还是你自己体会去吧。
虽然调试的过程很烦琐,让我工作了整整24小时没有合眼,但是由成功带来的喜悦是难以言表的。
下面是我制作的双管耳放的照片,如果注意观察,应该能看到那两个绕线电阻,是迫不得已的做法,如果这样也太对不起自己的辛勤劳动了。明天一定要上街买20个10K/3W的电阻回来(我的扳子是用10个33K的电阻并联起来代替那个3.3K电阻的,这样做的好处是避免绕线电阻对音质带来的不良影响,同时分散了热源,利于散热。)每10个10K的电阻并联为一组正好是我需要的1K。


网友讨论:
牛哥:
今天,把6080换成了国产的72年的曙光6N13P的J级管子,末级的工作点未发生明显变化(电流稍微的增加一点),音质明显变坏了,低频浑浊,高音暗淡。。顺便说一句,我的3个北京的88年的6N11也只有一个是里面的两个三极管对称性比较好。
看来,不是我崇洋媚外,国货确实让人遗憾。
亚米:
没有比较的时候只感觉国产的很不错,可有了国外的那些有名气的靓胆再一比,国产的只是能响而已!难怪名胆被炒上了天,这里自有它的道理!
问牛哥一声,和你的单端比试过吗?
白沙:
不过6N13P的外型比6AS7酷:)牛哥不玩胆机还有这么多胆,真是佩服!有6N5P吗?换上试一下怎么样,好象6N5P和6AS7(6080)参数接近,6N13P的工作电流好象应更大些。。。
牛哥:
以前玩胆机,现在只想用石机做出类似胆机的效果就可以了,再说,好的胆机需要好的管子,你想要是真的能有1000元/个的晶体管,如果合理运用。效果不会比电子管差。
现在正在紧锣密鼓的开始我的场效应管单端功放的制作呢。。。
digi01:
牛哥说的功放多大功率的啊?我最近也弄纯后级呢。
你的单端我还是很想要,可凑齐元器件太困难。还是把我的ZEN新娘升级一下比较省事。
你现在用什么前级呢?
牛哥:
对于采用国产的曙光6N13PJ管子做后级输出的不佳表现,始终耿耿于怀,怎么说也是国产的名牌胆呢,并且听说国外只是重新标定配对打上金龙品牌销售世界各地呢,虽然这个管子当初是为工业设计的,用在HI-FI也许不一定合适,但是总不至于表现如此的差吧,肯定是工作点和工作电压的设置有问题,于是重新实验,这次的实验是把6N13P的供电电压提高到180-190V,其实也是因为笔者手头的电源变压器不是很适合原来的设计,次级电压为6.3V和180V*2。这样,采用全波整流,整流输出以后,通过两级RCRCRR滤波,得到了185V左右的电压,供给耳机放大板,为了保证前级管子工作点不变,把电阻R5的数值调整为5.6K,这样改动以后,6N13P的工作电压为185V,工作电流为85MA左右。试听的结果是,整体感觉还算不错,声音稍显偏紧,低音稍微浑浊高音表现比较粗糙,缺少6080的那种圆润有光泽的音色,但是应该说对得起6N13P本身的价格了,现在使用6N13P的朋友可以以此作为参考进行调试。
另外,对胆机的电源应该充分引起重视,必须按照晶体管的设计方法,大功率,大电容,并且在电解上一定要并联小电容,我这次的电源重新改进以后,在电解上除了并联了0.1uf的小电容以外,还并联了1.5UF和4UF的薄膜电容,感觉分析力好了不少。
FDISK0078:
这个电路最近制做的人很多,但都是在说如何如何好,从没有人说它的不足,好向是个十全十美的电路.不管什么耳机都让人满意,做为商家可以理解,也不足为怪,但做为发烧友也跟着人云亦云就让人难以理解,发烧的目的是追求完美,不是象墙头草一样随风倒.看过几个论坛上几个同学制做这个电路.好象照电路一装就完美无缺,我感觉自己老了动手能力太差了.
作为厂家不公开一些详尽的资料是正常的,如果是我的话我也会这样做.但做为发烧友一味的仿效他人的电路还有什么意义呢?
这一点牛哥,子木,小龙的发烧精神都值得我们学习,再看看本坛的DIY卖场热卖的几款耳放都明确的说明了适合哪些耳机不适合哪些耳机.让买主心中有数.
牛哥:
看到好电路,就应该实践一下,亲自做做,千万不可人云亦云.
每个人手头的元件不尽相同,调试手法不同,同样的电路做出来的声音可能差别很大.但是有一点是肯定的了,电路的形式是决定音质走向的最主要制约因素.
风根e182cc:
牛哥的这个和胆艺轩上的那个ECC88+6AS7G有点相似啊~
黑嗓的6SN7+6N8P也差不多,不知道和这些比声音都有何特点啊

续后记:对于采用国产的曙光6N13PJ管子做后级输出的不佳表现,始终耿耿于怀,怎么说也是国产的名牌胆呢,并且听说国外只是重新标定配对打上金龙品牌销售世界各地呢,虽然这个管子当初是为工业设计的,用在HI-FI也许不一定合适,但是总不至于表现如此的差吧,肯定是工作点和工作电压的设置有问题,于是重新实验,这次的实验是把6N13P的供电电压提高到180-190V,其实也是因为笔者手头的电源变压器不是很适合原来的设计,次级电压为6.3V和180V*2。这样,采用全波整流,整流输出以后,通过两级RCRCRR滤波,得到了185V左右的电压,供给耳机放大板,为了保证前级管子工作点不变,把电阻R5的数值调整为5.6K,这样改动以后,6N13P的工作电压为185V,工作电流为85MA左右。试听的结果是,整体感觉还算不错,声音稍显偏紧,低音稍微浑浊高音表现比较粗糙,缺少6080的那种圆润有光泽的音色,但是应该说对得起6N13P本身的价格了,现在使用6N13P的朋友可以以此作为参考进行调试。
另外,对胆机的电源应该充分引起重视,必须按照晶体管的设计方法,大功率,大电容,并且在电解上一定要并联小电容,能用到电感滤波是最理想的了,这样就可以用容量较小的电解了。我这次的电源重新改进以后,在电解上除了并联了0.1uf的小电容以外,还并联了1.5UF和4UF的薄膜电容,感觉分析力好了不少。

 

 
   

  
 
 

 

 
 

 

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