EL34膽機原理、製作及調試

    本文著重介紹EL34膽機的電路設計、元器件裝配、電路布局、工作點設置。

一、電路設計
    EL34膽機電路如圖1所示。第一級電壓放大採用SRPP單端推挽電路，第二級採用長尾式倒相兼推動電路，末級則採用超線性接法推挽輸出電路。三級放大電路均為陰極自給柵偏壓。
    EL34膽機選作甲類工作狀態和放大特性，電路的特性是由管內、外兩個條件共同確定的。因此，要求各級電子管上的屏壓與屏流，既要符合電子管的特性曲線，又要配合外圍電路。

(一)SRPP 電壓放大電路
    圖1第一級使用的是6N11組成的SRPP電路。V1a和V1b上、下管的直流通路串聯。V1a構成三級管共陰電壓放大電路，柵偏壓是自給形式，由R2 、R3陰級電阻通過陰級電流產生。不設陰級電容，柵偏壓會隨放大工作變動，故本級有電流負反饋。V1b構成陰極輸出電路，且作為V1a的恆流負載。恆流值由R4的陰級電阻所偏置。輸入信號由V1a的屏極提供，然後由V1b的陰極輸出。由於陰極跟隨器的電壓放大倍數接近1。所以SLPP電壓放大取決於V1a。要求R2+R3和R4選用相同阻值。
    第一級燈絲繞組中心必須接地，目的是防止燈絲電壓引起交流聲。
    SRPP電路上下兩管，是串聯供電。上管陰極帶有一半電源電壓。陰極與燈絲之間存在著約100V的電位差，該電壓過高，將造成陰極與燈絲之間擊穿短路。因此，選用SRPP做第一級放大電路時，必須注意電子管陰極與燈絲之間的耐壓。
    SRPP電路相當優秀，它頻帶寬、失真低，尤其是高頻特性更為突出，作為前級電壓放大，其聲音特點是解析力高，聲底清爽順滑

(二)倒相、推動級
    第二級使用的6N8P組成的長尾倒相、推動電路。上下兩隻管子是陰極耦合。上管為共陰電路．信號從柵極輸入；下管柵極通過0.22uF電容接地，為共柵電路，信號從陰極輸入。上管共陰電路，柵、屏極信號反相180度，而柵、陰極信號同相。下管共柵電路，陰、屏極信號同相。因此，上管屏極與下管屏極信號反相180度,當上下兩管屏極電壓調整相等時，上下兩管上屏極輸出的信號電壓，是相位相反，輸出幅度相等的放大信號。該級倒相、推動電路的輸出電壓幅度Upp從60V到130V，能滿足末級功放管驅動電壓要求。
    本級上管為共陰電路，下管為共柵電路。共柵電路比共陰電路增益低。為了增大共柵電路的放大量，需要適當增大共柵電路的屏極負載電阻值。
    該機一、二級採用直接耦合，二、三級採用阻容耦合方式。第二級陰極電阻R8，輸出耦合電容0.22uF是長尾倒相電路的耦合元件。由於上管輸出驅動下管輸出時，有一定的時間常數和延時，聽起來更好聽。1MΩ電阻是下管的柵漏電阻，1MΩ電阻兩端電壓作為下管柵偏壓．而上管的柵偏壓．由陰極電阻27kΩ，通過陰極電流產生。

(三)超線性推挽功率放大級
    末級用兩隻五極管EL34接成超線性推挽功率放大電路，在輸出變壓器的初級，找到一對最佳抽頭SG1、SG2之後，將其與功率管EL34的簾柵極相連，通過SG1、SG2抽頭，把EL34屏極輸出電壓的一部分，反饋至簾柵極，它既有五極管的輸出功率，又有三極體的低失真，實現所謂的超線性。
    本機自己設計的輸出變壓器初級電感量Lp>50H，直流電流為120mA。實測結果，在80Hz～15kHz頻段頻率響應非常平直，不均勻度≤2dB。20Hz～20kHz不均勻度≤3dB。上下兩管柵極上R10、R11 1KΩ是防止高頻寄生振蕩的電阻；R12、R13  390kΩ是柵漏電阻，R14、R15  510Ω2W是EL34兩管的陰極電阻，通過陰極電流在R14、R15兩端產生的電壓降，作為兩管的柵偏壓。
    該機按甲類功放設計，EL34功放管的工作點選在動態特性曲線的中點，當正弦波信號輸入時，信號電壓在柵極變化的整個周期內，都有屏流，屏流導通角等於360度。因此，失真度最小，對信號的細節有極佳表現。
(四)電源供給
    電源由電源變壓器屏極高壓、柵負偏壓、燈絲電壓組成。該機電源變壓器採用250W、C型鐵芯。初級0-240V-220V兩組；次級260V+30V兩組，經1N4007電源整流二極體全波整流后，可提供B+直流高壓380V，EL34燈絲電壓6.3V、5A兩組，6N11、6N8燈絲電壓6.3V 3A一組。
    對於晶體管整流、電子管功放電路混用來說，本機的高、低壓電源開關是分別設置的。開機時，先開低壓燈絲電源開關，對電子管燈絲先預熱3～5分鐘后．再開啟高壓電源開關。關機時．則先關高壓開關，待音樂聽不到才關低壓開關．這有助於電解電容放電、延時電子管的使用壽命。有人認為高、低壓採用一個開關，同時開、關機．本人不敢苟同。電源供給電路如圖1所示。
 

二、製作
    電子管機製作，需要考慮結構設計、元器件裝配、整體布局、安裝步驟四個環節。簡述如下：
(一)結構設計
    金屬底盤是全機所有部件安裝的支架，阻容元件儘可能直接焊接到管腳上．有困難的可採用8mm寬的膠木條固定。整機採用了全對稱性布局和最短路徑設計：220V交流輸入、保險絲、信號輸入、音箱接線安裝背面；高低壓開關、音量電位器安裝正面。為了減少電磁干擾，電源變壓器、輸出變壓器設計有屏蔽罩。

(二)元器件裝配
    電源變壓器採用250VA 、雙260V+雙30V容量大、電源內阻小的電源變壓器；輸出變壓器要求有大的初級電感量、小的漏感、分佈電容小，低的相移，40W 推挽式輸出變壓器；電位器選用動態雜訊小、對數式100K雙聯微調電位器，並聯使用可提高可靠性；高壓整流濾波、電源電壓去耦用的大容量電解電容器，要求選用耐壓高、漏電小的電解電容器；電路級間耦合用的小容量電容器，可選用介質損耗小、絕緣好的聚丙烯CBB型電容器；電阻器採用精度高、熱雜訊小的金屬膜電阻器RJ型的，屏極負載電阻，陰極耦合電阻選用2W以上電阻；柵漏、防振、負偏壓、負反饋電阻選用體積小，0.25W RJ電阻器。

(三)整機布局
1. 各級放大器的位置，最好按照電路原理圖上的連接順序，排成直線形式，這樣可使各級之間引線最短，並且各級“地”電流，都在本級範圍內流動，不會流到其他級電路中，產生自激振蕩等。
2. 電源線路與音頻信號傳輸線路儘可能分開；低電平的輸入放大電路，應盡量遠離高電平的輸出電路；容易發生故障的元件，應裝在容易更換的位置。
3. 大環路負反饋電阻、電容器應安裝在輸出變壓器的輸出一端。
4. 燈絲的布線採用雙股絞線，兩根電線相互扭絞在一塊，當通過方向相反的電流時，輻射出交變電場會相互抵消。
5. 音量電位器至信號輸入插口、音量電位器中心滑動點至第一級電路柵極之間引線，要採用屏蔽線，引線要盡量縮短。
6. 怎樣合理地布置地線，處理好地線分支問題，也是消除電路交流聲、自激干擾的主要方法。本機採用三級匯接“一點接地”方式布置的地線母線。見圖2所示：
 
(1)將本級的屏極與陰極，柵極與陰極迴路的所有接地元件可能就近焊接在一個接地點上。
(2)按信號傳輸方向，把輸入級，倒相推動級、末級功放的接地點，串聯接地，這三級的信號地都與底盤相絕緣。
(3)“一點接地”設置在末級功放接地點上，它包括信號地、屏蔽地、電源整流、濾波地、底盤地四種地，匯接到“一點接地”上 燈絲地需經試驗設置在前置級接地點上。

(四)安裝步驟

1. 將電源變壓器、電源整流、濾波阻容元件固定在底盤上，按電源電壓供給圖將它們連接好，通電檢查電源部分是否正常，各組高低壓是否正確。
2. 布置接地母線、燈絲線、電源電壓高低壓開關走線，並依次安裝輸出變壓器、五極功率管EL34、倒相推動雙三極體6N8P．電壓放大雙三極體6N11，各級阻容元件。要求從后級向前置級一級一級安裝、一級一級打通。
3. 檢查無誤后．最後將輸入級短路，輸出端接8Ω15W或16Ω 16W假負載。通電測量各級直流電壓，用示波器觀察整機是否自激。如有自激，說明輸出變壓器初級P1、P2端引線接錯，相位接反。可將P1、P2兩端對調一下，改變環路相位，即可消除自激。

三、電路調試
    所焊接的膽機通電后．首先應該測量一下各電子管的工作點，是否工作在最佳狀態。否則，就要調整電子管工作點。
    調整工作點，要根據《電子管》手冊上提供的數據，作為電子管機電路調試的依據。本機所選用的EL34、6N8P、6N11電子管特性如表1所示。
 
    電子管機電路調試的內容．除了將雜訊降至可以接受的程度和更換輸入、輸出耦合電容的牌子或容量外，最重要的是調整各級電子管的屏壓、屏流和負偏壓，使電子管工作在合適的工作點上，使每隻電子管的魅力達到滿意的放音效果。
    (一)第一級SRPP電路的調試
   6N11雙三極體做電壓放大電路甲類工作時，工作電流應在6N11管子最大屏流的30％－60％之間為宜，也即0.48mA-1.2mA為宜。上管屏壓應在電源電壓Ecc=B+的一半。對於SRPP電路而言，每個管子分一半電壓，下管屏壓應在電源電壓的25％。工作點的調試方法是：
    1．通過測量下管V1a的屏極電壓．看是否是上管V1b的屏極電壓的二分之一。測量上管V1b的屏極電壓，看是否是電源電壓B+的二分之一．只要調整上管V1b的屏極負載電阻R5阻值即可。當屏極電阻R5的阻值用的比較高時，失真小。但這時，整流輸出必須有較高的電壓才行。
    2．通過測量下管V1a陰極電阻(R2+R3)上的電壓，可換算成屏極電流Ia。只要同時調整上下兩管陰極電阻(R2+R3)和R4的阻值，即可調整6N11下管V1a的屏極電流。
    為了獲取最低的失真和較大的動態範圍．要求6N11的兩隻三極體性能對稱，6N11兩隻三極體陰極電阻相等，也即R2+R3=R4。
    第一級採用SRPP電路放音效果確實好聽，但它存在兩個缺點：一是第一、二級採用直耦，一、二級工作點要一塊兒調整；二是當輸入信號電壓過高時，第二級倒相推動電路會有柵流，所以要求輸入信號電壓不能大。

    (二)第二級倒相推動電路的調試
    倒相推動級的調整至關重要，上下兩隻管子輸出信號是否對稱相等，關係到整機的最大輸出功率與失真。因為電路狀態的不同，一般情況下管屏極負載電阻R7，應比上管屏極負載電阻R9的阻值大10％。兩管陰極耦合電阻R8在10－20kΩ，兩管屏極負載電阻R7、R9在20-50kΩ，調整方法很簡單：
    1．通過調整上下兩管屏極負載電阻阻值，使上下兩管屏極電壓相等。本機上下兩管屏極負載電阻分別取43kΩ，47kΩ時．兩管屏壓均為190V，倒相推動級輸出端的上下二個輸出信號對稱相等。
    2．通過調整兩管陰極耦合電阻阻值，使每管屏極電流為4.3mA左右，可使兩管輸出電壓達到平衡。或第一級輸入端送1kHz 200mV正弦信號，音量電位器放最大音量時，調倒相級陰極耦合電阻阻值，用示波器觀察6N8P上下兩管屏壓波形情況．看波幅是否對稱．有無失真。本機陰極耦合電阻取R8=27kΩ時，每隻管子的屏流為3mA。

    (三)末級超線性推挽電路的調試
    推挽放大電路調整目的，是使EL34兩隻推挽功放管要平衡，兩隻功放管的柵偏壓和屏流要相等。
    如果兩管柵偏壓不相等，可以調整柵極電阻R12、R13的大小；如果屏流不一樣，可以調整兩管陰極電阻R14、R15阻值的大小。屏流的大小要適當．屏流小對電子管的壽命有利。
    調整時要注意，不要超過EL34功放管的最大屏耗Pamax=13.5W。甲類工作狀態時．功放管的屏壓Ua屏流Ia等於它的靜態屏耗．超過後屏極會發紅，時間一長就會燒壞功放管。
    調整屏流時還應注意B+電壓的變化，如果屏流較大時，B+電壓降低很多，則說明電源部分的裕量不夠或電源內阻較大。如果兩管屏流相差較大，說明功放管不配對，應換一隻功放管。推挽放大電路工作點調整方法是：調整兩管陰極電阻R14、R15阻值。R14、R15的阻值是根據EL34功放管的柵偏壓、屏流和簾柵極電流的總和而確定下來的。
    改變超線性接法位置，可以獲取不同的簾柵負反饋量的大小。通過試聽，確定出超線性最佳抽頭SG1、SG2位置。本機EL34屏流調到33mA，其屏壓均為240V，輸出變壓器初級SG1、SG2抽頭在6-7端子上，試聽起來膽昧很好。

    (四)大環路負反饋的調整
    第一級SRPP電路的陰極分壓電阻與末級輸出變壓器的輸出一端之間，增加R17=5.1K 0.25W，則是大環負反饋電阻。因為電子管放大電路反饋的是電壓，負反饋量不宜過大，一般為6dB左右，本機負反饋量調到4.7dB。整機有了大環負反饋后，會減少諧波失真，使頻響展寬，聽感較好。調整方法，主要是改變負反饋電阻R17阻值大小。反饋量的大小，根據放音效果如音場、定位、人聲的甜美、音樂感來確定，以耳聽滿意為準。
    如果負反饋電路剛一接通就發出叫聲，這是負反饋的極性接反了，只要將負反饋的連接線改接在輸出變壓器的另一端上，此端改為接地即可。有的負反饋迴路並聯一隻小電容，這隻電容如果數值選擇不當，可能會引起失真或自激，因此，發現此現象時，乾脆去掉小電容。

    (五)整機測試
    各級放大電路調試完后，輸出端接8Ω假負載，輸入端輸入1kHz、200mV正弦波信號，調整音量電位器音量，在各級屏極用SR8示波器，觀察輸出信號為最大不失真輸出電壓波形條件下，測量各級電壓放大倍數。各級電子管電壓、電流、電壓放大倍數測試結果見表2。