重料打造单三极管牛前级
摘自《实用影音技术》3期 作者：田庆松
我一直在酝酿一台采用单三极管推动输出变压器的胆前级放大器。朋友知道送来一对初级阻抗为8000∶600的变压器“SOUNDRIGHT”（中文名“尚瑞”），他还没有考虑到用什么胆管便拿下了这对变压器，他的大方让我目瞪口呆，这也意味着制作这台胆前级的苦难历程从他拿下这对变压器伊始便已经跟上了我们。
图一是这对变压器照片。
这是一对型号为VPS08·600的电子管前级用输出变压器，据厂家资料介绍，这个系列的音频专用变压器是为了满足对声音有极高追求的胆机一簇或古典牛前级爱好者摩机以及DIY而开发的，它在生产时精选了优秀的进口高品质高导磁率矽钢片和无氧铜漆包线，利用分层分段、多线并绕的技术绕制而成的，它外面的漂亮的屏蔽罩是采用厚达1．5㎜的钢板制成，拥有优秀的电磁屏蔽能力。
它的基本规格为：工作电流：≤10mA
电感量：≥25H
频率响应：10Hz～70KHz
在开始，我对厂家在变压器上所标出的这个超宽的频响指标有些不相信，采用变压器输出的胆前级，频响特性能做到这么高，不会有商业炒作的虚假成分在里面吗？当测试之后，我才知道，我的这个担心是多余的，它标明的指标的确是真实的测试数据。
在制作一台采用牛输出的前级或功放时（其实牛前级我们可以把它看作是一台小功率的单端功放），一般都是在选好了输出用的胆管以后再来选取用以匹配的输出变压器的，而我这次确反过来了，变成了为一对输出变压器的电子管，这是我们面临的第一个难题；第二个难题是，本变压器的初级电流值≤10mA，在选择电子管时，必须要考虑到这个初级能够承受的电流范围，不能超过它，否则有可能超过本变压器设计时所设定的磁化电流造成变压器的磁饱和引起所传输信号的失真现象。
查电子管的参数手册，在能够推动最佳负载阻抗为8KΩ输出变压器的小功率电压放大管中，有两种选择：一种是小七脚单三极管6C1，还有一种是小九脚单三极管6C11，它们这两只单三极管能够在屏极电流小于或等于10毫安的情况下得到8KΩ的最佳负载阻抗，当然我们还能找到另外一种单三极管6C3，这只单三极管也能将其最佳负载阻抗定在这个阻抗值上，不过这个时候它的工作电流已经超过了本变压器的初级容许电流的限制而被我无奈的排除在外，除此之外便相当难以找到适合匹配这对变压器使用的小功率电压放大管了。跟朋友的分歧也就是从这儿就开始了，朋友是一个电信工程专家，对电路的要求相当高，他希望我采用6C11这只单三极管，因为这个管子的曲线不错，而我则倾向于使用6C1这只电子管，因为6C11用作单端输出用管来说，它的工作屏压只能达到90V左右，屏流此时大概约为7到8毫安，如果采用6C11的话，我必须要将电路设计成全直耦电路才行，利用全直耦电路第一级的屏压迫使第二级输出管的阴极电位抬高以使第二级电路的实际屏压维持在6C11的实际工作点位置，可这样又对第一级电路用管提出了要求，因为在电源变压器所提供的电压范围内必须保证第一级电压放大电路的屏极电压维持在一定的数值以利于第二级电路工作点的设定，这样对于整个电路的牵扯太多，出于这个考虑我最终否决了朋友的意见（毕竟机器在我的手中我有决定权），我决定采用很少有人使用的小功率电压放大单三极管6C1作为本机的输出管，本机的第一级电路我采用了优秀的单三极管6C3Q（是“Q”级别的6C3Q，这个管子可以直接用6C3代换，参数一致，也可以用栅地管6C4代替），这两个管子都是我有过使用经验的管子，而且我做过用这两个管子搭配的胆前级，对它们的声音有一定的把握。
表一是本机中所采用的6C1和6C3Q单三极管的基本数据
6C1 6C3Q
基本数据
灯丝电压： 6．3V 6．3V
灯丝电流： 150mA 300mA
阳极电压： 250V 150V
栅极电压： －7V
阳极电流： 6．1±2．5mA 14±4mA
跨导： 2．65±0．65mA/V 19．5±4．5mA/V
放大系数： 50±15
阴极电阻： 100Ω
内阻： 8．4～14．8KΩ
最大阳极耗散功率：1．8W 2．7W
图二
图二是本机的电源电路电原理图和本机的电压放大部分电原理图，本机的主要电压放大由第一级电路的单三极管6C3来完成，第一级电路的电压放大倍数控制在23倍左右，6C3的栅负偏压为—1．5V，这是这只单三极管在其失真允许的范围内所能接受的最大输入幅度，在最开始这一级电路的栅负偏压本来是控制在—1V的，但是为了不落下第一级电路动态太小的垢病，思索再三将其工作点进行了更改。第二级电路的放大倍数是比较小的，这主要是因为6C1这只电子管的内阻较高分去了相当一部分电压的缘故，而且第二级电路同样又加进了本级的电流负反馈，这使得本机的输出级电路放大倍数进一步降低至7倍左右。为了这个第二级电路究竟采不采用电流负反馈的问题，凌兄曾专门来邮计论这个问题，他询问我在第二级电路的阴极电容上没有并联阴极旁路电容的具体原因，说实话这的确是一个较为挠头的问题，电流负反馈使得本输出级的输出内阻进一步增加了，因为电流负反馈使放大器的输出阻抗变为Ri+（1+μ）Rk ，这对于第二级电路中的电子管内阻本就较高的局面更是雪上加霜，但是不可否认，任何事情都是有其两面性的，电流负反馈的作用谁都清楚，它能改善本级电路的非线性失真，由于负载阻抗不会产生变化，我们不担心当负载阻抗变化时其输出电压变化就较大的不利影响，去除掉这些理论上的因素，我在第二级电路的阴极电阻上没有并联阴极旁路电容的原因是我想使得大环路负反馈的反馈量尽量少一些，而且第二级电路的阴极旁路电容对声音太为重要，它对电容的品质、声音表现都提出了太高的要求，所以最终我放弃了在第二级电路的阴极电阻上并联阴极旁路电容的作法，如果有仿制的发烧友认为我的这个方法不是太合自已的意见，你也可以在本机中的第二级电路上不采用我的方法，很简单，在其阴极电阻上并联一个容量大约在100μF的高品质电容即可，当然，这个电容的品质要求绝对相当高，可尽量选择声音和品质均有定评的品种，此时第二级电路的电压放大倍数上升到大约12倍左右。
在输出变压器的次级绕组端，并联有一只750Ω的电阻，大家知道，对于输出变压器来讲，它次级的负载阻抗的大小直接决定了其变压器初级绕组的交流阻抗，这一点很重要，因为这时输出变压器的初级我们完全等效为一个纯电阻来考虑，事实上这对输出级正常工作点的设置具有举足轻重的作用，所以我不希望有仿制者在这个电路中随意更改本电路中输出变压器次级并联的那只电阻的阻值和本机大环路负反馈电路中的那个电阻阻值，否则对它们的随意更改可能会对本机输出级的工作点造成影响，自然对于本机的性能的发挥也产生不利。
电源电路没有什么稀奇之处，算得上很平常了，不过本机的灯丝电压并没有采用交流供电，而是采用了单独的电源变压器整流滤波以后进行稳压处理，制作中两个声道的灯丝完全分开进行稳压，这样做的原因是由于本机中采用的小功率R型变压器本来就是2路9V输出的品种，用1路稳压电源有可能其绕组的电流不富裕。对于胆前级特别是牛输出的胆前级，有些朋友建议我用交流给灯丝供电，理由是交流供电的音质更好一些，对此我并不抱完全相同的意见，虽然我既使用交流灯丝供电的方式依然能获得较低的噪声，但是对于一个类似于单端功放的胆前级来说，既使是微弱的灯丝感应噪音也会被后级放大器放大若干倍，这个噪声对所有亲手制作过胆前级或后级的发烧友们都是一个极为头疼的事情，我不愿意这个恼人的噪音为我们的听音带来一个不安定的因素，我更喜欢灯丝经过直流稳压以后的胆前级的声音表现。
图三
图四
图五
图六
图七
图八
图九
图三中是本机的外表图，侧面板上的一对RCA座是本机的信号输入插座，本机的信号输出插座位于本机的机箱后部，与电源插座同处于机后板处。
图四中的取掉了本机电源部分的屏蔽外罩以后的实际面目，从照片上可以看到本机所用的环形电源变压器和灯丝电源用的R形变压器以及一只整流电子管6Z4。
图五是反映机内装配情况，可以看到本机的电源整流滤波部分，以及电压放大部分的完整结构
图六是灯丝稳压部分，两路整流和稳压电路装在一块竖起的隔板上。
图七是音量控制部分，每声道采用了一只单独的步进音量电位器作为音量控制。
图八是两级电路间所采用的黄色的TOP CAP德国耦合电容。
本机中所有的信号线均采用了朋友专门精心挑选的纯银线，例如在图七中经过音量电位器的那数根透明外皮的线材就是，从图五中也能看到那四根单独捆扎在接地裸铜线上的银线。信号输入输出插座均选用的是美国CMC的高档品、耦合电容是德国的TOP CAP、每声道单独的音量控制步进电位器、独立的灯丝稳压电源、精良品质的高压滤波电容（其中的数只主滤波电容是朋友一直舍不得使用的德国西门子高压优质电解电容，小容量电解电容也为名品电容），电压放大部分采用优质电阻。电源部分我依旧采用的是功率裕量比较富足的大红袍电阻。
在制作完成后进行了严格的测试，图九是本机的实测频响特性曲线.本机的满功率频响特性为27Hz～41KHz（—1dB），正如频响特性曲线中红色曲线所表示的一样，在43KHz处有一个小小的谷，其下降幅度为—1．5dB，之后其频响特性曲线又慢慢地略为上升，所以我们如将本机的频响特性放宽一些至±2dB的话，本机的频响特性可以直接放宽为20Hz～92KHz，可以说这是一个相当优秀的指标，特别是对于牛输出的胆前级来说更是不简单。特别有一点要指出的是，图四中的红色曲线是我在本机输出全功率的情况下所测得的数值。当本机输出其一半的电压幅度即5V的电压时，本机的频响下潜在其低频20Hz处完全平直，如图四中的绿色曲线所示，事实上低频下限频率一直延伸到10Hz，在10Hz处为+0．3dB，20赫时已经完全平直，只不过在极高频段的起伏范围略为宽广一些。从这个特性上可以看到，本机能够在实用中达到整个音频段的完美播放，而且一直延伸到接近100KHz的极高频率。
本前级的实测其电压放大倍数为7倍，折合成电压增益为17dB，受其失真限制的最大输出电压约为10V左右，作为前级，这个值已经远远大于我们的需要了，所以我想应该没有朋友嫌本机增益不够用的。作为建议，我不希望朋友们擅自提高或降低本机的电压增益，很显然那将有可能改变本机的变压器次级负载阻值，使得本机的末级工作点发生改变。
表二
本机的信噪比控制的较好，用“寂静”两个字来形容很是恰当，我想这无可置疑应当归功于本机中灯丝的稳压直流供电措施，其次还有内部的排线和本机中多达四只变压器的合理排列。对于变压器输出的单端小功率放大器来讲，噪声的控制是一个最大的问题，处理的不好则让交流噪声大作直至影响到人的正常听音活动，本机只有将耳朵贴紧扬声器纸盆才能听到非常细微的交流热噪声，即使在夜深人静的时候座在听音位置也丝毫感觉不到噪声带给人的烦恼，噪音小，人的耳朵能感受到细微信号才多，至少那些极细微的信号不会被噪音信号淹没掉，这是一个最浅显的道理，所幸这台牛输出的胆前级达到了我所希望的噪声控制的目的。
用低频正弦波信号发生器配合ZQ4121自动失真仪对本机的失真特性进行了多次检测，表二给出了两组数据，一组是5V输出电压时的测量结果，另一组是2V输出电压时的测试结果。这应该是两组有代表性的数值。表中数据并没有计入我的信号发生器本身所产生的失真度，因信号发生器经失真仪测量其失真度≤0．06%，可以直接理解成是被测放大器的失真度指标。
重放八只眼的《青叶城之恋》，当优美的男声一响起后，那种悠悠的、舒缓而放松的声音让人留恋，其声音远远有别于对比的12J1S+6C3参考胆前级，本前级所给出的男声醇厚而低沉，特别是“雪绒花”“多纳 多纳”中男低音的嗓音让人听了“一遍又一遍”。在低频段的表现上，下潜能力远远超过我的另两台牛前级，这个能力让人惊叹，不是在听人声上所表现出来的，是听塞尔指挥的《自新大陆》的第三乐章、第四乐章而得出来的一个结论。当。本机的中频得到了美化，在聆听蔡大姐的《民歌蔡琴》时如吸了毒一般不能自拨（这个比喻可能不是太好，但我找不到更合适的来形容了）。本机在听清纯的童声以及清纯亮丽的女声时其通透度不错，我个人是不太喜欢朦朦胧胧的音乐感的。本机的高频表现能够用优秀两字来形容，交响曲中的三角铁表现悠扬而柔和，余韵飘渺仿至天际，不事招摇却让人注目不止。
在细节反映能力上，用它聆听薜伟的小提琴曲“阳光照耀在塔什库尔干”以及埙曲独奏“秋风”，小提琴的极高频泛音丰富而又真实，埙在吹奏时的细微颗粒感也表现得丝丝入扣，用“纤毫毕现”来形容并不为过。本机的速度感不是它的强项，它属于舒缓平和的音乐风格，少了一丝激情和给人强烈的冲动。所以想用牛输出胆前级的朋友们要留意一点儿的是：它在演绎大动态的管弦乐、交响曲和激情的乐曲时，其表现要略逊于传统的胆前级和晶体前级。
转自：
http://www.soundright.com.cn/ViewInfo.asp?id=83 
