电子管功放布局工艺

红灯记 · 发表于 2016-3-12 10:41:35

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本帖最后由红灯记于 2016-3-12 10:43 编辑

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。

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
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。

有过装机实践的发烧友一定明白，制作一台
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。

一、元器件的排列布局

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
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
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
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。
2、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
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
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。
3、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
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’。
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。

二、关于接地的处理

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
馈网络，导致互相干扰。
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
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
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。
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。
3、
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。
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。
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。

三、胆机电子管的灯丝供电与安装

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
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，
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，
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
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
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。
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。
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。

四、要从使用方便利于维修及牢固安全角度考虑

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。
2、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。
3、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。
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。
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。
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。
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。
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：
（1）灯丝线：棕线、黑线均可。
（2）地线：较粗镀银线或黑色、白色塑料线。
（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。
（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。
（5）栅极引线：一般使用绿色线。
（6）阴极引线：一般使用蓝色线。
（7）帘极引线：一般使用黄色线。

hpcom8 · 发表于 2016-3-12 10:55:01

nan · 发表于 2016-3-12 12:38:33

cxm · 发表于 2016-3-12 15:29:02

365171757 · 发表于 2016-3-13 21:07:11

行规。

Pro.Audio · 发表于 2016-3-17 23:05:57

感谢老师好文章。

金蛇郎君 · 发表于 2016-3-17 23:24:30

lygljd · 发表于 2016-3-18 09:20:24

卢工也是胆友！

zt2717 · 发表于 2016-5-7 09:09:16

zirancn · 发表于 2016-6-1 19:17:43

灯版辛苦了，我偷偷的抄走了，

2e24 · 发表于 2023-10-20 14:30:00

学习了！谢谢老师的分享！

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