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為北京城南老馬制作的耳放開工啦

2020.10.16

幾天前收到了郵購的輸出變壓器，準備工作基本就緒，今天開工，應(yīng)網(wǎng)友之約把設(shè)計、制作過程隨進度發(fā)上來。
一、起因
北京城南老馬網(wǎng)友想用富裕的GB-9B毫伏表改成耳放，跟帖提供了一個耳放電路圖，由于我正好需要100微安的表頭，因此希望改裝后，把拆機的表頭及前面板轉(zhuǎn)讓給我，如果需要耳放用的元器件可以交換，也可以幫助改裝。由于多數(shù)網(wǎng)友不支持這樣拆改，經(jīng)過溝通，老馬把GB-9B毫伏表轉(zhuǎn)給我，我則負責制作一臺耳放。受人之托，必當盡力而為，在不使用昂貴進口補品的前提下，使機器達到較高指標。
二、設(shè)計思路
耳機SONY牌，阻抗24歐姆，靈敏度98dB/1mW。
由于耳機阻抗只有24歐姆，因此必須使用輸出變壓器，于是在網(wǎng)上訂購了全新的7K:8歐姆的6P1輸出變壓器。正好手頭有一全新的七燈收音機變壓器，足夠作6P1單端功放了，做耳放使用雖說有點小馬拉大車，但可以增加濾波級數(shù)，也便于日后更新?lián)Q代。
計算所需增益：耳機靈敏度為98dB/1mW，按最大聲強104dB計算（已經(jīng)把效率問題考慮進去了。注意：耳機所需功率與音箱不同，音箱的聲強與距離的平方成反比，耳放則不存在這個問題）。
），其所需功率為4mW，電壓Uo=√0.004X24歐姆=0.31V。
輸出變壓器的變比為29.6（√7000/8），變壓器初級信號UL=9.18V。
設(shè)輸入端靈敏度為300mV，電壓增益Go=9.18/0.3=31?？紤]到6P1輸出變壓器的性能，功放決定采用陰極輸出，其電壓增益為0.9左右，所需推動電壓還要加上陰極偏壓，因此前級信號輸出電壓需要9.18/0.9+(2~4V)=12.2~14.2V，前級電壓增益需要43~47 。一級6N2陰地放大即可滿足要求，6N2是音響里常用的國產(chǎn)管，口碑不錯。
采用陰極輸出的理由是，耳放需要較高的信噪比，要求電子管工作電流不能過大，跨導(dǎo)盡量高一些，6N1是中μ三極管，在簡易收音機里作功放使用可以輸出300mW功率。因此完全可以滿足耳放要求。陰極輸出具有較寬的頻率特性，輸出阻抗低，對輸出變壓器性能要求不高。
雖然只有兩個電子管，但是起到原GB-9B里4個6J1的作用。整流部分采用1N4007二極管。
三、電路圖
根據(jù)初步擬定的設(shè)計方案，繪出電路草圖，待實驗調(diào)整后最后確定電路。
根據(jù)上述思路，電路草圖如下：6N2屏極電阻沒有標注阻值，應(yīng)為47K~100K。LED指示燈也沒有畫上。

6N1電子管的參數(shù)（1/2）為，屏極250V/7.5mA，陰極自給偏壓600歐姆，放大因數(shù)35，跨導(dǎo)4.35mA/V，內(nèi)阻8K歐姆。作陰極輸出時，等效μ小于1，其等效內(nèi)阻R'≈1/S=230歐姆，因此對輸出變壓器的要求較低，根據(jù)ZL=2πfL公式，普通的輸出變壓器，無論是電感量還是最低頻率完全可以滿足要求（參見北京城南老馬原帖里，本人發(fā)布的實測圖形）。其最佳負載阻抗與標準工作狀態(tài)相同，簡易收音機為了追求最大功率靈敏度，負載阻抗一般取10K（負載系數(shù)1.2），根據(jù)三極管的負載特性，負載系數(shù)為2~2.5倍時失真較小，本機輸出阻抗取15~20K。由于輸出變壓器為7K：8歐姆，

次級阻抗相當于17~23歐姆，可以在次級并聯(lián)一個適當電阻（圖中R*），使阻抗匹配，同時在沒有插耳機的情況下，避免輸出變壓器空載。圖中6N1陰極處R*與輸出變壓器直流電阻（250歐姆）之和為陰極電阻，在實驗中根據(jù)不同工況進行調(diào)整，以最小失真為準。
耳放所需的信號電壓小，相對噪聲電平較高，因此在設(shè)計制作上應(yīng)當十分注意。原來設(shè)計6N1陰極采用電阻作負載，再通過電容耦合到輸出變壓器，考慮到電阻會產(chǎn)生熱噪聲，電容耦合必然會產(chǎn)生相位失真，因此直接用輸出變壓器作負載。信號輸入端與電位器的距離盡量接近，并使用金屬隔離線（一端接地），因此準備把蓮花插座安裝在前面板上。電源變壓器雜散磁場是交流噪聲干擾源，由于本機體積較小（200X130X50mm3），決定把輸出變壓器裝到底盤下面。本機器主要元件采用新品，也保留了一點“修舊利廢”的痕跡，底盤是利用放大機曝光時間控制器的鐵制外殼改造的，鋁合金前面板取自第一代復(fù)印機的硒板，音量調(diào)節(jié)旋鈕拆自某儀器（不慎把糟蹋東西的歷史暴露了

）。全波整流的二極管拆自節(jié)能燈、電子鎮(zhèn)流器，實踐證明這些二極管經(jīng)過高溫高壓考驗，比新品可靠。由于是供別人使用，為了提高安全系數(shù)，實際制作時每邊采用4個二級管，每2個并聯(lián)再串聯(lián)。

這是備選的底盤，利用PVC奶箱改制的，四框經(jīng)過加固，底板和前面板準備用鋁板，體積稍大一些，便于升級。

三、陰極輸出實驗數(shù)據(jù)
1、儀器連接
利用自制的緩沖器（6N3陰極輸出），把原來20K陰極電阻去掉，信號柵極電阻原來接20K電阻上端改為直接接地，陰極通過6P1輸出變壓器初級，并串聯(lián)390歐姆電阻（電阻兩端并聯(lián)25V220微法電解電容）接地。

輸出變壓器次級接30歐姆電阻。6N3屏極電流5mA，陰極電壓3.2V。
信號發(fā)生器輸出端與緩沖器輸入端連接，輸出變壓器次級接毫伏表。信號發(fā)生器輸出1KHz正弦波信號，調(diào)節(jié)輸出電壓，使毫伏表100mV檔滿度，然后變化信號頻率，測試輸出電壓。
2、測試結(jié)果：自200Hz~30KHz是平直的，從100Hz開始略有下降，到40Hz衰減不到1dB，低頻轉(zhuǎn)折點為16Hz（-3dB，電壓70%處），高頻轉(zhuǎn)折點達到135KHz（-3dB，70%處）。證明這個變壓器配合陰極輸出功放電路，頻率特性只有頻率低端略有下降，完全可以滿足耳放的要求。

這個測試結(jié)果是利用現(xiàn)成的緩沖器對電路稍加加改動進行的，沒有顧及耳放的需要，負載阻抗也不完全匹配。如果采用專門設(shè)計的耳放電路，各項指標還能進一步提高。下面轉(zhuǎn)入制作階段，需要在鐵底盤上打眼，挖電子管座的安裝孔，只有一把手電鉆，一點一點地干吧。

(責任編輯：admin)

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