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电子管功放布局工艺

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发表于 2016-3-12 10:41:35 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 红灯记 于 2016-3-12 10:43 编辑
4 W( \7 U  x6 n$ U8 Y' I7 ^  _$ ]/ L
, R7 S, Z* ]7 r! ^9 }) l# N+ U3 B用电子管制作的功放,被发烧友称作胆机。电子管自1904年英国工程师菲利明(Fleming)发明,1914年美国通用电器公司开始生产,已经历经一个世纪。到了信息时代的今天,电子管在电子世界的大部分领域已销声匿迹,被体积小、寿命长、重量轻、耗电省的晶体管取而代之。但在一些中短波广播电台、电视台的发射机等特殊领域中,电子管还拥有无法代替的地位,特别是在音响发烧器材的庞大队伍中,电子管还有着晶体管无法体现的引人入胜的独特魅力,用电子管制作的高保真音频功率放大器、激光唱机、Hi-Fi前置放大器和均衡器等音响器材,以其独有的特色、醇厚优美的音质,被一批喜欢胆机的音响发烧友和怀旧的老音乐谜所推崇。
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. d% h8 m7 R* a1 Z; [随着电子信息技术的飞速发展,电子管本身及电子管电路的设计和制造也在不断地改进和完善,同时也随着发烧友们自身综合素质的不断提高,计算机CAD技术的引进,为发烧友们自己动手安装高保真的胆机,打下了良好基础。当发烧友们陶醉在自己安装的胆机推动音箱所产生的
1 s1 F( E% v6 ?$ T' q这种在Hi-Fi历史上崭新的柔美醇厚“原汁原味”音响效果时,一定为这全新的玩法而心旷神怡。
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$ c* ?; o/ D. `, ~9 Y/ Q有过装机实践的发烧友一定明白,制作一台' w+ w/ Y  d4 u  w) _$ K* i
胆机,即使使用统一器材,用统一电路,倘若整机的结构装配工艺水平不同,质量性能就可能有很大差异。由于工艺结构不妥,可能人为地千万噪声和其他干扰,甚至引起自激啸叫;整机放大器级数愈多,增益越高,结构工艺的要求就愈严格。高增益和稳定性是一对矛盾,增益越高不稳定的可能性越大,矛盾的解决,除电路上采取各种稳定措施加以控制外,还有赖于整机的结构工艺来实现,何况在胆机的噪声电平中,电路设计原因造成的只占30%,而70%取决于整机工艺结构设计和安装。为此笔者根据自己在装实践过程中经验和体会,对胆机的整机布局结构及装配工艺谈几点意见。) W2 V6 `6 w3 I- [: k  _% A

1 H) y! H: n$ z& o5 L) q一、元器件的排列布局  B/ b$ Z1 a' R! @3 F
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1、电子管功放的主要元件是电子管、输出变压器、电源变压器、电位器和电阻、电容等元件。它们都座落在金属底板上,因为金属底板是导体,对隔离电磁场是有效
! }/ i: t* m  V0 ^! ]" N: h的,但应尽量避免使用磁性金属材料做底板,因为磁性金属材料是顺磁性的,它会使各种变压器的漏磁在底板上传播造成干扰源,一般采用金属铁底板较好。为了防
& B% N) L  m0 [$ }! C" Z( _* V止放大器前后级之间电场和磁场的影响,排线电路布局要合理,电路布局的不合理,易造成高寄生振荡,一般都按电路的前后顺序作一字型排列,不能随意胡乱安7 L, U2 S! X$ R4 ~' y) L# e7 H
排,切不可前后级排成U型。元件的分布要考虑信号传输路径最短,干扰最小,立体声胆机的整体布局要对称,分布均衡,以保证多声道电路的对称性和平衡性。
8 |( }; M6 N0 \3 k2、电源变压器与输出变压器都必须是磁感应器件,由于制作工艺、采用材料等原因,难免会产生较大的泄漏磁场,它们之间的摆位应尽量相距远些,并注意它们磁通的
% m/ m% k/ r+ l3 e' [, c* Y! D方向,使相应位置昼避免电磁感应交连,一般采取远离或垂直放置。周围元件的引线不要距离变压器输入端引线太近,否则易产生交流声和自激。也可在变压器周围3 z) g' p* c/ W& h
包上一层铜皮,且两头焊接,使至短路。有条件的话,可把变压器装在有良好导磁率的屏蔽罩内。
' y9 T  R7 P' M& I5 T3、各放大级电阻、电容等元件尽量靠近各级电子管,引线原则上要求昼短,以免干扰信号窜入放大通道。音量控制电位器至功放级的连线较长,最好采用屏蔽线(又叫隔离线),屏蔽线的外金属网层一端接地,另一端不+ h( i/ }4 j7 R0 l" @
接地。电子管阳极回路和栅极回路中元件、引线走向勿勿平行,且距离远些,以减少阳极和栅极间的分布电容Cga’。7 e1 C9 M, P- O/ h2 V
4、输入回路和去耦电感线圈不要直接安装在机座上,而应该用绝缘胶木或塑料件支撑起,距离座1cm左右为好,以减少磁力线穿入底板形成涡流,以至造成功率损失或引起干扰。) R  D2 R4 x' T; \+ f

% w9 ~, k, L% r二、关于接地的处理
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这里的“地”是指电源的公共端,在胆机中就是金属机座。接地点安排合理与否,对抑制自激和噪声有很重要的关系,接地点的混乱是造成电子管放大器指标变劣的重要大原因。接地应本着大分散、小集中的原则安排。所谓大分散,就是立体声胆机各声道多级放大器的各个接地点,不要集中在一点接地,而要分散开;所谓小集中,就是同一级放大器电路中,电阻、电容等元件的接地点,都集中于一点接地。这样可减少各声道的各级放大器电路的电流,通过对地电阻产生降压,而形成正反8 c9 {% x; g; F1 r  i6 I8 D
馈网络,导致互相干扰。+ m! j' g8 l, P" F; f
1、各级放大器的电路接地点,应各自独立;但同级放大器电路元件接地点,应尽量接在一块。因为金属都有电阻,若再加上焊接不良,焊点电阻增加。以一电子管放大器为例,电子管的栅极通过栅极电阻Rg接地,电子管的阴极通过Rk接地,若两个接地点在一点,那么加到电子管栅阴间的信号就为Ugk=Usr(输入信号),因为电容器对直流信号相当于开路,而对交流信号则于相当于短路,放大器只对输入信号Usr正常放大输出,放大器不产生噪声。如果,电子管栅极电阻Rg和阴极电阻Rk,接地点不在一点,而分离较远,那么如上所述,两个接地点之间,通过焊点电阻和金属内部电阻,构成接地电6 P4 K0 x7 S& Z# A& K% x
阻r;其他各级放大器的信号电流,干扰信号电流,都可能流过接地电阻r,在上面产生压降为Ur,加到电子管栅阴间的信号Ugk,就为输入信号Usr,与流: e; p& y6 h4 H' d4 F6 U% F; m
过接地电阻r上产生压降Ur,之迭加(Ugk=Usr+Ur),此信号经电子管放大器放大后,使胆机出现噪声、自激或其他怪现象。
+ W! y: {; a7 Y$ F: q# p+ }2、变压器屏蔽外壳要接地。由于它不便直接焊接,应用螺丝加弹簧垫圈紧固,彼此接触面保持干净,氧化严重的应刮去氧化层再安装。各元件引线、管座接线脚等,在焊接前都要刮擦干净,各焊点要先拧紧,使其接触良好,然后再焊接,这样才能保证接地质量良好。
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地线的安装一般采用1.5~2mm的镀银线铺设,每一声道先焊接一根接地母线。每一级放大器需接地的元件,在该级电子管阴极电阻处与地线集中焊接,最后与电源部分的地线汇总。地线与底板的连接要用有焊片的铜垫圈,并且要有足够的接触面积,刮去氧化层再安装,保证接地焊接质量好,所测得的接触电阻应越小越好。% F$ S. ?* v3 k) e
4、由于电子管内部各电极间不可避免地存在分布电容,尤其是阳极间分布电容Cga对电子管放大电路的危害最大。电子管是通过电子管座和电路发生联系的,电子管接线片之间也存在分布电容,为了减少这种分布电容对电路的影响,电子管座中心焊片应仔细焊接做到接地可靠。9 {% _) T4 e( j# J# p
5、功率放大器电路的电流较大,其接地点最好和电源变压器高压整流接地点公用,使功放级电流不流经机壳底板,避免产生寄生耦合而反馈到前级形成自激。0 P8 Q; {$ }+ N: p: h* z

8 S+ `5 k. V! K* H三、胆机电子管的灯丝供电与安装/ Q, F5 q$ z. {+ n0 T- \

2 W0 I0 h* c4 v( r" a灯丝供电,最好采用双线绞合供电,这是因为胆机中电子管灯比电流较大且采用50Hz市电,经隔离降压后直接供给,若单线供电,在灯丝周围有较强的50Hz交变磁场,容易通过分布电容耦合到其他元件上产生交流声。若放大管灯丝和阴极间漏电,则交流声更加严重,这是因为灯压电流一路供灯丝,另一路经灯丝、电子管" Z/ v3 s' z& W2 c' S' d
阴极间漏电阻和阴极电阻Rk回到灯丝电源,那么在电子管阴极电阻Rk就有50Hz交流压降Uk,该电压与输入信号Usr迭加,送到放大管栅阴间进行放大,! {7 ~- a& p* J" ]8 z
那么输出端就得到了被放大了的50Hz信号而出现交流声。若采用双线且绞合在一起供电,其两灯线内侧的磁场加强,而灯线外侧,则两线产生的磁通方向相反,
2 w2 n+ P# u0 l& y3 i+ S互相抵消,大大削弱了灯丝馈电线外的交变磁场,减小子交流声。对灯丝电线的安装基本上按“灯丝线、绞合紧,贴底板、远离栅”十二字要求安装。另外发烧级胆
. c1 Y0 Y3 z5 h: o0 D7 |机的电源变压器,6.3V灯丝供电绕组,还必须要有中心抽头,安装时中心抽头接地,第根灯丝线对地都3.15V交流电压,这样每个电子管灯丝,采用平衡网
2 j" u0 b" Z, Z络供电,更有利于消除交流哼声。若电子管灯丝阴极间漏电,则流过阴极电阻的电流方向相反,大小相等,正好抵消,从而消除了交流声。
. Z7 J8 }8 a% ^# @& q  h3 |* M当然,如果烧友们想进一步提高装机指标,或有兴趣安装高质量、高保真的胆机,笔者建议,采用电子管灯丝直流供电。即对交流灯丝电压,进行整流、滤波、稳压取得直流6.3V电压,作为电子管灯丝供电电压,则基本消除了交流声和杂音,确保了胆机的“原汁原味”音响效果。, q- H2 {8 i& t( e1 s1 Y# W# j
灯丝供电线一般采用棕色或黑色线,双线绞合接至管座。灯丝截取要留有一定的余量,以免装配时拉得过紧。剥头不可太长,一般有3~4    mm已足够,应刮光镀锡。镀锡后塑料收缩,导线的芯线露出过长应剪去,以免与其他引线、元件相碰造成短路。
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四、要从使用方便利于维修及牢固安全角度考虑' r8 G3 L' n1 x2 c" _$ F
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1、开关、旋钮和调节指示设备尽可能装在面板上,既要固定可靠又要外部美观。
& v' b3 V8 _  y( Z; m2、电子管座和电阻、电容的色码、数值标记要尽量外露便于读记,元件排列勿重迭,否则测量检查、更换元件都会带来不便。
9 \# A0 L4 C4 _6 t3、元件排列安装时,应按大元件安置在机座底板上面,小元件安装于机座底板下面;先装大元件后装小元件的原则,把元件较均匀的分布在底座上,这样既照顾到机器的重心,又减小了电路的分布参数亦显得整机美观整齐。
8 C5 {3 F. G' w$ z: _4、怕热元件应远离热源。如电解电容器和去耦电感线圈磁心等均为怕热元件,而电子管、电源变压器、大功率电阻等均为热源。电解电容中电解液遇热膨胀、蒸发,就会造成电解液干涸,电容器也就失效,从而影响放大器正常工作,严重时还可能造成电容器爆裂损坏胆机。$ w' [4 `1 B- @
5、安装元件,尤其是大型元件,如有一定重量的电源变压器、输出变压器、电位器等,用于固定的螺丝、螺母一定要拧紧。有条件时,安装大元件最好加装弹簧垫圈,搬运震动时,螺丝、螺母松脱在而损坏其他器件。& y' P; {7 q6 g: g
6、各种引线,电阻、电容等元件不要悬空、搭桥,亦不要走飞线等不规范安装,破坏整机的工艺结构,造成不必要的麻烦。引线一般应贴机壳或底座分布。$ z) W' k  W) }  W3 E4 x
7、配线要科学,主要是指配线的载流容量、耐压及颜色要符合规范。胆机电子管功放电路中工作电流较大,工作电压较高,应选额定电流大于3A、额定绝缘耐压大于300V的导线。+ @7 t% R) I* `) Y5 ~
导线颜色的搭配选用一般按以下要求配备,有利于装机、检修和测试:
, \' C, k" G# D+ {6 |  o(1)灯丝线:棕线、黑线均可。5 k1 V  A. }+ l4 I, b0 A
(2)地线:较粗镀银线或黑色、白色塑料线。
3 j5 O  ?) r5 W4 W5 o& c3 g(3)高压线:载有高压的线一般用红色或橙色线以示危险提醒人们引起注意。
! ^, L2 f/ r3 ?(4)阳极引线:电子管阳极至阳极负载上端之间引线多采用红色或红黄相间色引线。/ d; W2 `/ g' h: ]$ m" ?6 K
(5)栅极引线:一般使用绿色线。; @2 h" v9 k) A$ i0 o( U
(6)阴极引线:一般使用蓝色线。  V+ f8 R" S* J; t) q
(7)帘极引线:一般使用黄色线。5 F8 M; B0 v% {$ N9 _
发表于 2016-3-12 10:55:01 | 显示全部楼层
发表于 2016-3-12 12:38:33 | 显示全部楼层
发表于 2016-3-12 15:29:02 | 显示全部楼层
发表于 2016-3-13 21:07:11 | 显示全部楼层
行规。
发表于 2016-3-17 23:05:57 | 显示全部楼层
感谢老师好文章 。
发表于 2016-3-17 23:24:30 | 显示全部楼层
发表于 2016-3-18 09:20:24 | 显示全部楼层
卢工也是胆友!
发表于 2016-5-7 09:09:16 | 显示全部楼层
发表于 2016-6-1 19:17:43 | 显示全部楼层
灯版辛苦了,我偷偷的抄走了,
发表于 2023-10-20 14:30:00 | 显示全部楼层
学习了!谢谢老师的分享!
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