DIY2A3和300B单端甲类胆机(设计制作篇)

1、DIY 2A3和300B单端甲类胆机（设计制作篇）一直想做一台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2013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非常轻微的哼声，稍微离开一点就听不到了。听感：中高频很好，尤其中频失真很小，低频厚实而富有弹性。、设计线路本机电路图如下:65N

2、7GT 倒872A3什。6)I B*l47J4DOV15OVC17SV1 ii7W47Quf403TCA：748(5Z4P)-*,HKP* OJuSOOV容是由纥袅定却3TbSY)*B+L1L被产 MJ川冰（ARgMJO MHV(35 】flS+1?Bjr 2i$y-l 0.71山 5MV利且由实叁定U绅F ”电gLt fA xAJ1-h -卜逆产； M才A3。珅0z匕由_*”75Vt州。注,园括号内电压值是切换到300比方括号内电压值是换5687时.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。 带负载的情况下，Vin=352V和403V时

3、，Vout=308V和355V表明：Vout=, 因此，其实仍是LC滤波。最初LC滤波并没有采用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控制。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。用于开关电源的电解电容具有更小的ESR下面从理论上估算电源哼声的大小。Vin=352VL=10HC=530uf+180uf=710ufV= Vin/=352/ x 10 X 710=功率管内阻ra与阳极负载RL （输出变压器）构成分压器，

4、所以输出管2A3阳极处脉动电压：Va=(ra x V)/(ra+RL) =800 x ( 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 log (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。如果采用180uf电容，则扼流圈只需达到 1H就已足够。同时要注

5、意采用内阻(直 流电阻)尽量小的扼流圈，以减少直流电压降。 我实际采用，Rdc=26欧的扼流圈，在70mA 电流下的直流压降仅为，不会影响电子管原来的工作点。(5J5WGT(L63) -0,47*1. 2KrlTOnf460 uf 100V7刁? VHi4U3V.就rv M厂,不 35：V正311V1UH QWV)1WH ：皈309V(3 铝fr 0tLC74S(5ZJP)luDSOOV存最由玄安定(59Quf 400V180uf40 DVBn JI5V obi4D?Y _0-r 3s:vCV2748I5Z4P)?Kiaw-1LOO 帧KP 乜.而喇0春信由室定4K-30 罹(驾 St)rsv

6、69Out 13Duf肖特基二盘管N43oaK”“如 V)匚韭工V , *2JnxJj-21 4WJij ja mHISOV根据2A3与300B通用和好声、耐用、不极限运用的原则，线路参数设计计算如下:（ 1 ） 电源部分（ a ）左右声道的高压供电分为两组独立的绕组，采用两个整流管、两个扼流圈、两组电容器进行整流滤波。不采用CLC滤波，采用LC滤波，使整流电压中的交流成分绝大部分降在扼流圈两端（实测有100多伏），降低输出电压触波，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

7、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 。两个整流管采用旁热式的 CV2748（ 5AR4） ，减少对直热式2A3、 300B 的冲击。（c）电源变压器给 300B供电的次级高压为交流 405V, 乂2 2A3供电的次级高压为 交流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的灯丝采用交流供电，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

8、抽头进行切换。（e）滤波电容采用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MKP6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： metallized Polypropylene （ 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,过压保护：200；完美的稳定性，低电介质吸收（f）输入级管子的阳极工作电压用两个OB2 （WY2串联进彳T稳压（215V）。电子管稳压可以使低频大讯号强劲有力，

9、防止振铃， 消除的感觉。 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计算如下图：m j| LI 良I T CAtt BlTHATVAb I1E0，4rlMtIE .T。 Uli* Tme CUIlRtffTf O TNf Ml Ml MUMVL Uf NT OUUMfIrlA 1V, f . - 2 mAf .*i T； mi*,一 r： -S7WNEhl THERE V*Lldt S MVE *1( N COMUTt 0 p DiNf& U 出 TO Sf * ，茁 TWt *lfI 5 &UFF IC I I MT *T$IIT1

10、IG V 0L T Ad IT TH4 FMiO* I ML*t IL弘 WAItimm *1 1WA酎* ：厂=7 小画生下号斗二工伙tWVW八 最后选用(10W)。 线路部分(a)输入级的共阴极放大管 不用6SN7GT而用它的单管类型 6J5GT(欧洲 马可尼公司生产的型号是L63),两声道两个输入管，互不干扰。(b)功率管采用2A3时，推动级的SRPP放大管用6SN7GT.这是因为根 据Morgan Jones所著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,实测音量调节后输入交流信号电压时， 经SRPPB大后输出的不

11、失真推动电压是交流60V,满足推动2A3至满功率输出的需要。(c)功率管采用300B时，推动级的SRP磁大管可用6SN7GT也可用5687, 用自制的转换座实现。根据Morgan Jones电子管放大器，5687的原生失真 也很低，仅排在 6SN7G此后，其2次谐波失真仅比6SN7GTW 1db, 3次谐波 失真虽比 6SN7G府 13db,但低于 E182CG E288CC ECC82等约216db。在 180V阳压下，5687栅负电压为-7V,实测音量调节后输入交流5V信号电压时，经放大后输出的不失真推动电压是交流85V,满足推动300B的需要。(d) 2A3与300B转换时，用1个继电器

12、(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，接上 EF184的阴极电阻，再自制转换座，并设置开关切除SRPP推动级。实测信号电平时， EF184输出的交流电压达到 80V,足以推动300B。 元件参数部分1、 功率级输出变压器：初级阻抗采用。因为 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，所以采用。J森=加7jr -227。通

13、V*086 295V市电21QV.次级ZlOVxLb 二336V，33rtVxfl.86-29SV 加电208V,次级占33V.2、 各级电子管的阴极偏置电阻：必须设计计算，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工作点阴极偏置电阻选用 620欧。如想进一步提高输入管的线性范围，还可以选择430欧的阴极电阻，此时Vg=,在150V阳极电压下，阳极电流8mA由于调节性滤波电容最终由增大为 1uf,所以增加2mA电流应该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

14、点以后必须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（即稳压管稳定电压）那一点；再求出在高压 Vht =215V下，负载电阻 RL=10K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=,果然很陡峭，如下图中的黑线。沿负载线向左，将栅极电压接近出现栅流的Vg=0V以前的Vg=-1V作为电压摆幅的限制点，对应电压是 115V。沿负载线向右，一直到 Vht=215V都没有限制点。于是：最大不失真输出电压摆幅峰峰值

15、是工作点电压与饱和限制点电压的差值的2倍：Vp-p=2X （ 150-115 ） =70V,最大不失真输出电压摆幅交流有效值：Vrsm=Vp-p/2 V 2=70/=工.小得已擒氏mA，Wf 2。MT2 My6J5,6J5GT由于本机调试时测得：输入现代音源标准交流信号电平时，6J5GT的输出电压是交流有效值，小于最大不失真输出电压摆幅的交流有效值，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围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

16、时 VHT=310V,I am=VT/RL=310,kwh03-0 VOLTAGEQ-V二 3OV-V1-50V、0:42:1* H 65 工 R&46A j62m1。rtATl KlIITARCtG-3 一二s 250 c,1 .n RCURRENT |6J505GT2A输出功率 P=V2/R=1202/2500=西电300B手册上，在阳极电压 300V,阳极电流60mAF给出的输出功率是 6W2) 2A3的工作点:在2A3的Va-Vg-Ia特性曲线图上，从工作点与&着负载线向左，与Vg=0V的交点处，Va=105V:沿着负载线向右，与 Vg=-87V的交点处，Va=365V:所以阳极交流电

17、压摆幅的峰峰值是Vpp=365V-105V=260V,交流有效值是Vpp/2 V 2=92 Vrms.输出功率 P=G/R=922/2500=RCA勺2A3手册上，在阳极电压 250V,阳极电流60mAT给出的输出功率是。英国Audio Note Kit 1功放输出管的阴极交流旁路电容的容量是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 2A3, ra=800欧姆，u= , Rl=2500欧姆，Rk=750欧姆，等效阴 极交流电阻：rk= ( RL+ra ) / (

18、u+1)=(2500+800) / (+1)=欧姆阴极总电阻：rk =rk II Rk=(X 750) / (+750)=欧姆设定 f-3db=1HZ与RK并联的交流旁路电容的容量为：Ck=1/2Hf-3db rk =1/2 x x 1 x =463uf最接近463uf的电容容量标准值是470uf。我在8个220uf/100V瑞典PEG124长寿命电容中，实测挑选容量 230uf左右的，两只并 联成约460uf。二、设计制作变压器和扼流圈1、电源变压器初级：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.

19、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) X2或(EF37A+5687) X 2 的 A电0-5 (V) ( 5A) 5Z4Px 2 的 A 电采用武钢H12 35WW270全新退火片，磁通17000, 114 X 95,舌宽38,片厚，叠厚70mm 截面26.6c m2o但是武钢 H12的表面绝缘不好，直接叠片可能产生涡流，造成较大的铁损， 于是又买了一半叠厚(35mrm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。计算时取磁通12500,从计算

20、图查出截面26.6c itf的变压器功率425W/每伏圈数V,取V。电流密度 j=2.5A/m itf 时,d=2X (I/ Xj) 1/2 =x (I) 1/2电流密度 j=3.0A/m itf时，d=2X (I/ Xj) 1/2 =X (I) 1/2一般电源变压器电流密度取j=3.0A/m m238 X 70骨架尺寸如下：窗口尺寸：宽即可绕线圈厚度()+2=mm,长51 mm(1)初级高压220V, V, 301 匝 电流 I=P/V=420/220=1.9A , d=X 1/2 =mm,取mm,S=m2查表，mm漆包线最大外径mm,mm长度可绕51+=匝，取51匝，330 匝绕 301

21、+ 51=层，层间垫绝缘mm,厚度 6 X ( +) =mm屏蔽层厚度则，两侧垫绝缘X 2= mm,初级厚度+=mm骨架内尺寸周长(mm + mni) X 2=233 mm初级线圈一匝平均长度 =233 mm+mmX 2=mm=0.246m初级线圈用线长度 0.246m X 301匝=74m ,留20舔量74 X =88.9m取90m,重量 M=x X 90= kg ,实际买了 kg(2)次级高压800VX 2, V , 1097X2=2193 匝1/2电流(200mA, d=X=mm,查表，mm漆包线最大外径mm,51 mm长度可绕 51 + =142匝，2193 匝绕 2193+ 142=

22、层，取 16 层，层间垫绝缘加1,绕组间 垫绝缘mm,厚 16X ( +) +=mmo初级绕好后线包外周长 =233+X 4=mm,取0.261m次级线圈一匝平均长度 =261 mm+mniX 2=mm=0.275m初级线圈用线长度 0.275m X 2193匝=603m ,留20舔量603X =724mS=0.0755m m2,重量 M=X X 724= kg,实际买了 kg高压线圈绕好后线包厚度：(1) + (2) = + =mm(3)次级灯丝5Vx 3, V , 21 匝X 1, V, 9 匝合计：30匝4组用一种线径，电流按 5A计算，d=X(5) 1/2 =mm,最大外径mm,S=1

23、.65m m2,51 mm长度可绕 51+ =33匝，一层可绕下。绕组间垫绝缘则，外包绝缘层mm,厚度+=mm线包总厚度=(1) + (2) + (3) =+=mni,窗口宽度mm,尚有mm余量，OK高压绕好后线包外周长：(+12) X 2+ (+12) X 2=281 mm=0.281m32 匝x x =10.8m,取 11 米M=x X 11 = kg ,实际买了 kg已知条1、初级电压(V1)伏特件：2、功率（P）瓦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、填入倩计铁心导磁率（6000-12000 ）8、铁心面

24、积：（ST）平方厘 米计算：1、每伏特匝数（N）匝/每 伏特2、初级匝数（N1）匝3、次级高压匝数（N2）匝4、次级低压匝数（N3）匝5、初级线直径*6、次级高压线直径*7、次级低压线直径*2、10H/200mA 扼流圈实测铁芯78X65X3 2 （mm）,是舌宽22 mm的EI22 X 32铁芯铁芯面积4c m2 = m2窗口面积：39 mmX 1 4 mm=546mm2 =5.46c m2去掉线圈骨架占用空间，可绕线的窗口面积： 35 mmX 1 2 mm=420m m2 =4.20c m2取电流密度2.5A/m itf时，线径是乘以电流（A）的开平方，即：d=X J 0. 2 =mm （

25、 I=250mA 时,d= X J 0-二5 =mm）采用mm漆包线，加漆包mm,实际线径mm,则窗口宽度35mm, 一层绕 35mni/mni 二圈；层间不垫纸，则窗口厚度 12 mm,可排下：12 mm/ mm =33层；总计可绕97 X 33=3201圈。每圈平均长度=骨架截面周长十线包厚度X2= （26X 2+35X2） + 12X 2=146 mm每只扼流圈用线长度 =3201圈X 0.146米=467米，2只934米。计算每个扼流圈直流电阻：R= p X L/S式中铜的电阻率 p=,L=导线长度，单位：米，$=导线截面，单位：mitf,线彳5 d=mm, r= mm, S=0.07

26、55m m2R=X 467 + =欧姆气隙：实际垫了一张名片厚度，约则。计算电感量：L=uN2S/l公式中u：铁芯导磁率(H/m)1 (H/m) =T/ (A/m), 10000Gs=795,773 (A/m)=1T10000Gs =(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：电感量L、直流磁化电流I和线圈两端的交流的电压UW决定的。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。因为这两部分的导磁率科是不同的，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。

27、磁中有空气隙的，其有效导磁率fie 一般在1001000,减少10100倍。按保守的减少 100倍计算，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(吊。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) X2 +2 =0.126m ,查表相同。N:线圈匝数=3201S:铁芯磁回路截面积(itf) =m2计算值 L= uN2S/l= X (3201) 2 x+ =如铁芯是舌宽26,叠厚32 mm的EI26 ,截面积：8.32 c m2计算值 L= uN2S/l= X (3201) 2 x+ =实测电感量：3、输

28、出变压器铁芯规格：114X95,舌宽38, mm厚，叠厚60mm德国进口高磁导率、高磁饱和强 度，低矫顽率E型铁芯初级/次级阻抗：Q /6 Q, 8a初级铜阻：90Q,次级铜阻 Q (8Q段环境温度25。测试)电感量：加入直流DC60mA-37H加入直流效率： 92%频响：(-1dB),以1KHz 0dB为参考点。相位：。，以 1KHz。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(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实验。图片中的集束电灯泡和电阻是实验所用的负载。买了一个半成品机箱， 来时开好了电源变压器方

29、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。安装时尤其注意要使输出变压器与电源变压器铁芯互相垂直，下图中电源变压器是卧式安装的，则输出变压器只能立式安装，以避免受电源变压器的漏磁干扰。接线按照常规，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（2X60mA=120mA电流），用电阻代替输入级和推动级电子管负载 （2 X 30 mA=60 mA电流）。在共计180 mA 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，开启所有家用电器，人为使供电电压降低至210V和208V,插上所有电子管，接好假负载（8欧25W电阻），通电后稳压管能正常点亮，稳定电压符合要求，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，校验各级的直流和交流工作状态是否正常。第一步测