2022年DIYA和B单端甲类胆机设计制作篇

1、D I Y 2 A 3 和 3 0 0 B 单 端 甲 类 胆 机 （ 设 计 制 作 篇 ）始终想做一台 2A3 和 300B 通用单端胆机,可以将 1993 年购买的 2A3 用起来,而且刚把 300B 推挽机改为 EL34和 KT88 通用推挽机（见老树发新芽-2A3 和 300B 推挽胆机）,换下了 1992 年版的曙光300B；从设计和修改电路、购买半成品机箱、设计制作变压器和扼流圈,到实际动手制作安装调试,花了一年多的业余时间,到2022 年 10 月完成；之后两年多时间里又修改四次；现在信噪比约90db ,耳朵紧贴音箱才可听到一点特别稍微的哼声,略微离开一点就听不到了；听感：中高

2、频很好,特殊中频失真很小,低频厚实而富有弹性；一、设计线路本机电路图如下：乍一看,此电路电源是 CLC滤波,然而第一个电容取值很小（）,只起到了使输出电压在之间调节的作用；带负载的情形下,Vin=352V 和 403V 时, Vout=308V 和 355V 说明： Vout= ,因此, 其实仍是LC滤波 ；最初 LC滤波并没有采纳聚丙烯电容与电解电容混合并联,而是用多个聚丙烯电容并联成 180uf,结果通电试机感到哼声比较大,离音箱 1 米才听不到,而且不受音量电位器掌握；很明显,哼声来源于电源和输出级；于是利用机箱剩余空间,增加了多个开关电源用的电解电容并联,使每声道总容量达到710uf；

3、用于开关电源的电解电容具有更小的 Vin=352V L=10H C=530uf+180uf=710uf V=Vin/=352/ 10 710= ESR；下面从理论上估算电源哼声的大小；功率管内阻ra 与阳极负载RL（输出变压器）构成分压器,所以输出管2A3 阳极处脉动电压：Va=ra V/ra+RL =800 （ 800+2500）= 输出变压器只响应绕组两端的电压,因此它得到的哼声是：= 在满输出之下,2A3 的电压摆幅为92Vrms ,信噪比 S/N=20 （ 92/ ）= 信噪比约 80db ,意味着靠近音箱仍可听到哼声；为了进一步提高信噪比,需要给驱动级和输出级的电源增设一级 LC 滤

4、波； 只要这一级滤波器在 100HZ 处有的衰减,就可令信噪比提高到 100db ；20db的换算为比率是 25：1,所以要求增设的这级 LC 滤波器 AC 分压比是 Xl/Xc=25；假如采纳 180uf 电容,就扼流圈只需达到 1H 就已足够；同时要留意采纳内阻（直流电阻）尽量小的扼流圈,以削减直流电压降；我实际采纳,Rdc=26 欧的扼流圈,在 70mA 电流下的直流压降仅为,不会影响电子管原先的工作点；依据 2A3 与 300B 通用和好声、耐用、不极限运用的原就,线路参数设计运算如下：（1）电源部分（a）左右声道的高压供电分为两组独立的绕组,采纳两个整流管、两个扼流圈、两组电容器进行

5、整流滤波；不采纳 CLC滤波,采纳 LC滤波,使整流电压中的沟通成分绝大部分降在扼流圈两端（实测有 100 多伏）,降低输出电压纹波,但电源效率较低；（b）300B 的高压 B+为直流 365V ,减去输出变压器（直流电阻约 100 欧姆） 的直流压降约 78V 和 300B 阴极偏压 60V, 300B 的工作电压是手册规定标准电压 300V 左右 ；2A3 的高压 B+定为直流 300V,减去输出变压器的直流压降约 7V 和 2A3 阴极偏压 45V,2A3 的工作电压是手册规定标准电压 250V 左右 ；两个整流管采纳旁热式的 CV2748（5AR4）,削减对直热式 2A3、300B 的

6、冲击；（c）电源变压器给 300B 供电的次级高压为沟通 405V,给 2A3 供电的次级高压为沟通 355V ；用两个继电器（每个继电器内有两组 10A 转换触头）对 405V 和 355V 电压的 4 个抽头进行切换；（d）300B 和 2A3 的灯丝采纳沟通供电,用 1 个继电器（每个继电器内有两组 10A 转换触头）对 5V 和电压的 2 个抽头进行切换；（e）滤波电容采纳聚丙烯电容和电解电容组合并联,其中美国 EC的 5MP 和法国苏伦 MKP 无感金属化聚丙烯电容并联成两组 140uf. ；美国 EC的 5MP 电容的性能指标：类型： metallizedPolypropylene

7、 （金属化聚丙烯）应用：工业和军用级开关电源性能：相对电解电容,较好的电气性能,没有“Roll-off ” 电容漂移,ESR:4毫欧,共鸣频率： 1065KH,纹波电流：30amps ,容值高达 50uf, 过压爱护： 200；完善的稳固性,低电介质吸取（f）输入级管子的阳极工作电压用两个 OB2（WY2）串联进行稳压（215V ）；电子管稳压可以使低频大讯号强劲有力,防止振铃,排除的感觉；稳压后经 10K 阳极负载电阻降压至 150V 作为 6J5GT（L63）的阳极电压；稳压限流电阻的选择运算如下图：最终选用 10W ；（2）线路部分不用 6SN7GT,而用它的单管类型6J5GT（欧洲马可

8、尼公司生产的型输入级的共阴极放大管（a）号是 L63）,两声道两个输入管,互不干扰；（b）功率管采纳 2A3 时,推动级的 SRPP放大管用 6SN7GT.；这是由于依据 MorganJones 所着电子管放大器中结论：6SN7GT的原生失真是适合用作驱动级的电子管中最低的,而且在 150V 阳压下, 栅负电压为 -4V,实测音量调剂后输入沟通信号电压时,经 SRPP放大后输出的不失真推动电压是沟通 60V,满意推动 2A3 至满功率输出的需要；（c）功率管采纳 300B 时,推动级的 SRPP放大管可用 6SN7GT,也可用 5687,用自制的转换座实现 ；依据 MorganJones 电子

9、管放大器,5687 的原生失真也很低,仅排在 6SN7GT 之后,其 2 次谐波失真仅比 6SN7GT高 1db,3 次谐波失真虽比 6SN7GT高 13db,但低于 E182CC、E288CC、ECC82等约 216db ；在 180V 阳压下, 5687 栅负电压为 -7V,实测音量调剂后输入沟通 5V 信号电压时,经放大后输出的不失真推动电压是沟通85V,满意推动300B 的需要；（d）2A3 与 300B 转换时 ,用 1 个继电器 （每个继电器内有两组 10A 转换触头） 对 750 欧和 1000欧阴极电阻的 2 个抽头进行切换,实现阴极电阻的阻值转换；（e）EF184、E180F

10、 三极管接法时,单级可推动 2A3 和 300B,因此利用 6J5GT的空余管脚,接（3）上 EF184 的阴极电阻, 再自制转换座, 并设置开关心除 SRPP推动级；实测信号电平常, EF184输出的沟通电压达到 80V,足以推动 300B；元件参数部分1、 功率级输出变压器：初级阻抗采纳；由于 300B 的参数手册上,300V 屏压下的负载阻抗是3K,2A3 的参数手册上,250V 屏压下的负载阻抗是；考虑到将会以使用 2A3 为主,所以采纳；2、 各级电子管的阴极偏置电阻：必需设计运算,使其工作在栅压-屏流曲线直线段的中间位置,这就是 A 类放大的工作点；a）输入级 6J5GT工作点阴极

11、偏置电阻选用 620 欧；如想进一步提高输入管的线性范畴,仍可以选择 430 欧的阴极电阻,此时 Vg=,在 150V 阳极电压下,阳极电流 8mA ；由于调剂性滤波电容最终由增大为 1uf,所以增加 2mA电流应当不至于影响输入级稳压管正常点亮工作；由于 6J5GT阳极电阻不大（10K）,可以预期其负载线比较陡峭,有可能产生失真,所以在选择了工作点以后必需验证它的最大不失真输出电压摆幅；先做 6J5GT负载线：在 6J5GT阳极电压 Va、电流 Ia 与栅极电压 Vg 关系曲线图横轴上找到高压 Vht=215V（即稳压管稳固电压）那一点；再求出在高压Vht=215V 下,负载电阻RL=10K

12、时的阳极电流：Iam=Vht/RL=215/10= ；连接这两点做出RL=10K的负载线,正好通过工作点Q：Va=150V,Ia=,果真很陡峭,如下图中的黑线；沿负载线向左,将栅极电压接近显现栅流的 压是 115V；Vg=0V 以前的 Vg=-1V 作为电压摆幅的限制点,对应电沿负载线向右,始终到 Vht=215V 都没有限制点；于是：最大不失真输出电压摆幅峰峰值是工作点电压与饱和限制点电压的差值的 2 倍：Vp-p=2 （ 150-115 ）=70V,最大不失真输出电压摆幅沟通有效值：Vrsm=Vp-p/ 22=70/=由于本机调试时测得：输入现代音源标准沟通信号电平常,6J5GT的输出电压

13、是沟通有效值,小于最大不失真输出电压摆幅的沟通有效值,所以不会产生失真,阳极负载电阻 RL 及工作点阴极电阻 Rk 都是合适的；为了提高输入管的线性范畴和不失真输出电压幅值,可以选择560 欧的阴极电阻,并且取消稳压,阳极负载电阻增大为17K,使输入管工作点改为：Va=175V,Ia=8mA,Vg=,此时 VHT=310V,Iam=VHT/RL=3102A 输出功率P=V 2/R=1202/2500= 6W；西电 300B 手册上,在阳极电压300V,阳极电流60mA 下给出的输出功率是2） 2A3 的工作点 ：在 2A3 的 Va-Vg-Ia 特性曲线图上,从工作点沿着负载线向左,与沿着负载

14、线向右,与 Vg=-87V 的交点处, Va=365V：所以阳极沟通电压摆幅的峰峰值是 Vpp=365V-105V=260V ,沟通有效值是 Vpp/22=92Vrms. 2 2输出功率 P=V /R=92 /2500= Vg=0V 的交点处, Va=105V：RCA的 2A3 手册上,在阳极电压 250V ,阳极电流 60mA 下给出的输出功率是；英国 AudioNoteKit1 功放输出管的阴极沟通旁路电容的容量是 220uf ,同理, 也需要校验在本线路工作点条件下是否合适；由于本线路输出管的 Va、Vg、Ia、RL都按手册规定的标准取值,所以 ra、u 也取自手册数据,不必作图求出；对

15、 2A3,ra=800 欧姆, u=,RL=2500 欧姆, Rk=750 欧姆,等效阴极沟通电阻：rk=（RL+ra）/ （u+1）=（2500+800 ）/ （ +1）=欧姆阴极总电阻： rk =rk Rk =（ 750）/ （+750）=欧姆设定 f -3db =1HZ 与 RK并联的沟通旁路电容的容量 为：Ck=1/2 f -3dbrk=1/2 1 =463uf 最接近 463uf 的电容容量标准值是470uf ；230uf 左右的,两只并联成约460uf ；我在 8 个 220uf/100V瑞典 PEG124长寿命电容中, 实测选择容量二、设计制作变压器和扼流圈1、电源变压器初级：

16、220V 加屏蔽次级： 400-340-0-340-400 （V）（ 0.18A ） L 声道 B 电400-340-0-340-400 （V）（ 0.18A） R 声道 B 电（V）（ 3A） L 声道 300B&2A3 的 A 电（V）（ 3A） R 声道 300B&2A3 的 A 电（V）（ 3A）前级（6J5+6SN7） 2 或（ EF37A+5687） 2 的 A 电0-5（ V）（ 5A） 5Z4P 2 的 A 电采纳武钢 H1235WW270 全新退火片,磁通 17000 ,114 95,舌宽 38,片厚,叠厚 70mm ,截面26.6c ；但是武钢 H12 的表面绝缘不好,直接

17、叠片可能产生涡流,造成较大的铁损,于是又买了一半叠厚（ 35mm ）的日本 Z11 硅钢片,与武钢 H12 穿插使用,剩下的武钢片只能丢弃；运算时取磁通 12500 ,从运算图查出 截面 26.6c 的 变压器功率 425W ,每伏圈数 V,取 V；电流密度 j=2.5A/m时, d=2 I/ j 1/2 = I 1/2 电流密度 j=3.0A/m时, d=2 I/ j 1/2 = I 1/2 一般电源变压器电流密度取 j=3.0A/m38 70 骨架尺寸如下：窗口尺寸：宽即可绕线圈厚度（）2=,长 51 （1 ）初级高压220V ,V,301 匝电流 I=P/V=420/220=1.9A,d

18、= 1/2 = ,取,S= 查表,漆包线最大外径,长度可绕 51 =匝,取 51 匝,330 匝绕 301 51=层,层间垫绝缘,厚度 6 （ +）=屏蔽层厚度,两侧垫绝缘2=, 初级厚度 +=骨架内尺寸周长（）2=233 初级线圈一匝平均长度 =233 +2=0.246m 初级线圈用线长度 0.246m 301 匝 =74m,留 20%余量 74 =88.9m 取 90m,重量 M= 90=,实际买了（2 ）次级高压匝800V 2,V ,1097 2=2193电流（ 200mA）, d= 1/2 = ,查表,漆包线最大外径,51 长度可绕 51 =142 匝,2193 匝绕 2193 142

19、=层,取 16 层,层间 垫绝缘 ,绕组间 垫绝缘 ,厚 16 （ +）+=；初级绕好后线包外周长 =233 4=,取 0.261m 次级线圈一匝平均长度 =261 +2=0.275m 初级线圈用线长度 0.275m 2193 匝=603m ,留 20%余量 603 =724m S=0.0755m,重量 M= 724=,实际买了高压线圈绕好后线包厚度：（1） + （2 ） = =（3 ）次级灯丝5V 3,V ,21 匝 1 ,V,9 匝合计： 30 匝4 组用一种线径,电流按5A 运算, d= 5 1/2 = ,最大外径,S=1.65m, 51 长度可绕 51 =33 匝,一层可绕下；绕组间垫

20、绝缘,外包绝缘层,厚度 +=线包总厚度 =（ 1）+（2）+（3）=+=,窗口宽度,尚有余量,OK；高压绕好后线包外周长：（+12） 2+（ +12） 2=281 =0.281m 32 匝 =10.8m,取 11 米M= 11= ,实际买了已知条件：1、初级电压（V1）6000-12000 ）伏特运算：瓦2、功率（ P）3、次级高压电压（V2）伏特4、次级高压电流（I2 ）毫安5、次级低压电压（V3）伏特6、次级低压电流（I3 ）毫安7、填入估量铁心导磁率（高斯8、铁心面积：（ST）平方厘米1、每伏特匝数（N）匝/ 每伏特2、初级匝数（N1）匝匝3、次级高压匝数（N2）匝4、次级低压匝数（N3

21、）毫米5、初级线直径毫米6、次级高压线直径毫米7、次级低压线直径2、10H/200mA 扼流圈实测铁芯 78 65 32（）,是舌宽 22 的 EI22 32铁芯铁芯面积 4c =窗口面积： 39 14=546m =5.46c 去掉线圈骨架占用空间,可绕线的窗口面积：35 12=420m =4.20c 取电流密度 2.5A/ m时,线径是乘以电流（A）的开平方,即：d=（ I=250mA 时,d= =）采纳漆包线,加漆包,实际线径,就窗口宽度 35 ,一层绕 35 /=圈；层间不垫纸,就窗口厚度 12 ,可排下：12 / =33 层；97 33=3201 圈；总计可绕 每圈平均长度 =骨架截面

22、周长线包厚度2=（26 235 2） 12 2=146 每只扼流圈用线长度 =3201 圈0.146 米=467 米,2 只 934 米；R L/S 运算每个扼流圈直流电阻：式中铜的电阻率 ,L导线长度,单位：米,S导线截面,单位：m ,线径 d=, r=, S=0.0755m R= 467 =欧姆 气隙：实际垫了一张名片厚度,约；运算电感量：L=uN 2 S/l公式中 u：铁芯导磁率（H/m） 1（H/m） =T/ （A/m ,10000Gs=795,773 （A/m=1T 10000Gs=（H/m）滤波扼流圈的铁芯体积 V、线圈匝数 N和空气隙 lg ,是由三个有相互关系的电气参数,即 :

23、 电感 量 L、直流磁化电流 I 和线圈两端的沟通的电压 U而打算的； 滤波扼流圈的磁路是由铁芯的磁长度1 和空气隙 lg 两部分组成；虽然磁路长度大于空气隙lg ,但这两部分是不能直接相加的；由于这两部分的导磁率 是不同的,在空气隙中的导磁率是 1,而在铁芯中的导磁率视铁芯的饱和程度而定；磁中有空气隙的,其有效导磁率 e 一般在 1001000, 削减 10100 倍；按保守的削减 100倍运算,由此,磁通密度 10000Gs 铁芯的导磁率：u=（H/m）l ：铁芯平均磁路长度（m）；铁心是大 EI22 铁芯,即只有舌宽是 22,外尺寸与 EI26 相同,Lc=78+68+39+14 2 2

24、=0.126m ,查表相同；N：线圈匝数 =3201 S：铁芯磁回路截面积（）=运算值 L=uN2 S/l= 3201 2 =如铁芯是舌宽 26,叠厚 32 的 EI26,截面积： 8.32 c 运算值 L=uN2S/l= 3201 2 =实测电感量：3、输出变压器铁芯规格： 114 95 ,舌宽 38,片厚,叠厚 E 型铁芯 初级 / 次级 阻抗： /6 ,860mm ；德国进口高磁导率、高磁饱和强度,低矫顽率初级铜阻： 90 ,次级铜阻 （8 段环境温度 25 测试）电感量： . 加入直流 DC60mA-37H . 加入直流 效率： 92% 为参考点；频响：（ -1dB ）,以 1KHz0

25、dB 相位： , ,以 为参考点；变压器本身频率响应的测试 a 幅频特性测试 低频端高频端b 相频特性测试 20HZ20KHZ （3）方波频响测试 左 20HZ 左 1000HZ 左 10KHZ 左 20KHZ 右 20HZ 右 1000HZ 右 10KHZ 右 20KHZ （4）阻抗测试（5）绕制电源变压器和扼流圈 一只扼流圈电感量另一只扼流圈电感量 L= 电源变压器和扼流圈做好后进行了带额定负荷试验；图片中的集束电灯泡和电阻是试验所用的负 载；三、安装买了一个半成品机箱,来时开好了电源变压器方孔、功率管孔、 面板旋钮孔以及机后的接线柱和插座孔,其他电子管安装孔、电流表安装需要自己开；安装时

26、特殊留意要使输出变压器与电源变压器铁芯 相互垂直,下图中电源变压器是卧式安装的,就输出变压器只能立式安装,以防止受电源变压器的漏磁 干扰；接线依据常规, 一点接地点即接机箱外壳点选在信号输入插座处,并且用平方软线引到输入级和推 动级电子管的接地母线上,信号线屏蔽层在插座处那一端接地,在输入电子管这一端不接地,如两端接 地将会引入较大噪声,其他不多说了；上图是最初哼声比较大时的接线,机内没有电解电容；四、开声调试（1）调试电源； 先不接入电路和电子管,用两组电灯泡代替功率管负载（ 2 60mA=120mA 电流） ,用电阻代替输入级和推动级电子管负载 2 30mA=60mA 电流 ；在共计 18

27、0mA 电流下连续通电 12 小时,8 月份环境温度 28 度时,电源变压器只有温热,扼流圈不发热；接着检验前级稳压电路在电压较低时能否正常工作；选择在市电较低（215V）时,开启全部家用电 器,人为使供电电压降低至 210V 和 208V,插上全部电子管,接好假负载（8 欧 25W 电阻）,通电后稳 压管能正常点亮,稳固电压符合要求,验证了在低电压且机子满负荷时,稳压管能起稳压作用,达到了 设计要求；（2）给机子通电后,校验各级的直流和沟通工作状态是否正常；第一步测量各级电子管的工作点也就是栅负压是否符合设计要求,测试结果与依据栅压-屏流图作 出的数值完全一样,几乎没有差异；其次步测试阳阴极间电压是否符合手册和设计要求；测试结果完全符合；第三步测试输入级对信号的放大是否达到 压沟通,放大倍数,满意要求；10 倍的要