6H30单管胆前级的制作

6H30单管胆前级的制作,6H30 amplifier

 6H30这个管子原产地是苏联，6H30属于框架栅式电子管，采用三层云母片根支架作辅助支撑的超强化结构，高度加强抗震性，寿命长达一万小时。当时应用于战斗机“苏－27”上，在机械结构上进行了高度的强化，同时其电气特性约为两支并联的6DJ8/ECC88，跨导极高，输出电流大，输出阻抗低，超低静音，几乎没有麦克风效应，有点像当年品相极佳的德律风根E182CC电子管，只要很简单的条件就能发挥极大的效能。只因是苏联军用品，到2000年底方才解禁，为胆机厂家和胆机爱好者所知晓。
    美国胆机中鼎鼎大名的ARC在新推出的Audio Research 3中采用了4只6H30，这是相当具有指标意义的，众所周知，这家Hi-End品牌向来以专攻6922/6DJ8真空管为主，从前级到后级，数十年来多是围绕6922/6DJ8所规划设计，如今在其顶级参考系列中转而采用6H30，若非性能优异，合乎其技术指标，恐怕很难入选。而国内的另一知名品牌－欧博，在其参考级Reference CD2.3高级CD唱盘系统中，RCA输出信号部分也采用了由6H30构建的缓冲电路作为输出。由以上两例大家可略知6H30性能之优异程度。当然这只管子的价格也比较高些，不过和动辄千元的古董电子管相比，二百元的价格还是不算很贵，目前国内可以购买到的有Sovtek的普通型号、金脚型号和EH的金脚型号三种，货源比较充足，品质也有实证，是款值得好好挖掘其潜力的管子。
   在网上搜索了一下有关6H30的电路，单管放大的电路找到了两款自给偏压、以恒流源做负载的电路；一款意大利发烧友的放大电路，采用的是固定偏压、电感负载的屏极输出电路；DIYZONE里面也有用恒流二极管做负载的试验电路，还找到了一款6H30的单管放大模拟软件，可以显示各种工作点的特性曲线，这样设计电路时就非常方便 设计构想：
   初步设想是单管屏极输出，自生偏压，屏极恒流源负载。
   屏极输出，主要是考虑到阴极跟随器输出没有增益，爆棚未必能爆得起，不能完全发挥6H30的功力。固定偏压虽然可以灵活选择工作点，但是需要加上输入耦合电容，增加了电路调整的变数，而且一对好的耦合电容也是价值不菲。 恒流源的采用，一是有助于用尽管子的增益，二是近来翻阅日本的胆机书籍，发现恒流源在日本发烧友的电路中被大量采用，总的评价是好声机会更多些。 恒流源的电路结构形式很多，常见的有采用如下几种：恒流二极管，场效应管，LM317，发光LED（二极管，TL431）和晶体三极管，运放和晶体三极管，电子管，晶体管和电子管，场效应管和电子管，集成电路和电子管的混合使用等等，限于篇幅，这里不做详细说明，以后准备另文全面分析。考虑到6H30的屏极负载需要承受的电压比较高，同时希望增加些五极管特有的音染，因为以前看到国外有款前级的设计电路，是6080做单管线路放大，EL34做恒流源，原作者认为：三极管的频率响应比较平直,高低两端延伸较佳.五极管的声音中音凝聚,解析力强，混合两种特性应是很完美的声音。受这篇文章影响，所以准备采用6BQ5(6P14，EL84)构成的恒流源电路。 刚好在网上查找资料时结识了一位台北的李先生，李先生曾是ARC台湾代理商的维修员,已经有三、四十年的维修顶级音响器材的经验，对ARC常见的前级和后级功放都非常熟悉，和他谈到6H30这个管子以及自己的设想，他很快就画出一款6H30和6BQ5组合的线路放大电路图，见图1，当然这款电路严格来说，也不能算是恒流源，而是类似变形的SRPP结构，因为6BQ5的栅极、阴极都接在6H30屏极上，当6H30输入AC时 它的屏流会改变，那6BQ5的工作电流也会跟着变化的，属于非对称阻抗的SRPP电路，由于上下阻抗不一样,中点输出也不是B＋电压的一半, 最大输出削波也不是上下一起削波，所以只能类似SRPP工作。 图中几个阻值的初步设定：
   先设定6H30的工作电压，根据图2的原厂数据，决定采用如下的工作点：屏极电压： 150V，栅极电压 －9 V ，屏流：20MA, 通过模拟软件得知：此时6H30的放大系数 μ＝15，跨导Gm＝9.58。
    计算阴极电阻：9V/0.02A=450Ω，取470Ω1W 。
    目前CD机的输出电平一般在2V左右，所以一般栅偏压取值为1.5V，这里想尝试下6H30在大电流工作状态下。声音的特点，所以栅极电压取了－9V，这样尽管在与CD的输出摆幅在匹配上有一定的落差，损失点放大倍数，但是提高了输入信号动态范围，可以使6H30在交流工作中的失真更小,在信号波形改善方面利大于弊。屏压也取的较高，这样输出的最大不失真的信号幅度可以达到50V以上。
   再看6BQ5的资料，A类放大，屏极电压： 250V，帘栅极电压： 250V，阴极电阻：135Ω，屏流：48MA＋帘栅极的 5.5MA=53.5MA，现在要改成20MA ，则阴极电阻为：53.5/20×135=361，实际使用320Ω1W。
  具体数值还要在实际制作中加以调整. 制作与调试 机箱边框是用装修的铝型材弯制的，上下盖板用了2.5毫米的铝板，管座孔用开孔器很容易加工，只是对于初次使用的生手来说需要注意两点，第一是要先开个3毫米左右的定位孔，不可图省事，直接用开孔器开孔，那样很容易弄花铝板。第二是开孔时要滴上一些机油或缝纫机的润滑油，这样开出的孔边缘非常光滑平整。九脚管座应该使用直径22毫米的开孔器。 机箱加工完了，为了美观，用黑色自喷漆上色，等漆膜干透了就可以固定开关、指示灯、电源插座、RCA座了，见图3，然后固定电源牛、管座、电解电容卡子和里面的接线架。 先焊接220V交流电源线和开关。然后焊接整流管、6H30、6P14的灯丝连线部分。 6H30的灯丝是4、5脚，接地可以直接把4或5脚中的一个接地，如果有交流噪声，也可以试着用两个10～20欧的电阻，分别焊在4、5脚，然后把两个电阻另外一端焊到一起接到公共地。 6BQ5的灯丝两个并联，浮接，就是只接交流6.3V一组，不接地，等装完以后，通电测试时，测量6BQ5的阴极电压,用两个电阻分压,比阴极电压稍高即可。 焊好后，先通电测试下电压（此时应该注意处理好电源变压器高压端子的接头，可以先用绝缘胶布缠好，以免触电发生危险），正常后，可以插上整流管，6P14和6H30管子，通电测试，同时再次测试灯丝电压，如果电压均准确无误，而且管子均正常点亮，说明灯丝电源部分已经可以正常工作了，需要说明的是，白天和晚上因为电网用电量不一样，所以市电会在220V上下浮动，因为灯丝均为交流供电，所以检查灯丝电压时要考虑到市电的波动因素。 固定好高压电解和扼流圈，焊好接线，检查无误就可先以通电测试检查一下，注意高压部分一定要焊好泄放电阻再检查，否则，因为机箱比较狭小，在里面调整组件时很容易被高压电解积存的电荷击到。 电源部分正确无误，就可以接着焊接电路放大部分了，放大部分很简单，注意组件引脚不要虚焊，焊好后，插上管子就可以初步测试了。 接通电源，管子灯丝缓缓亮起来了，接下来就可以测试电路了，测试时发现因为6H30管子电流较大，所以单纯通过CLC来稳压，效果无法满足要求。表现为把输入端短接，输出端的交流噪声电压较高。用DA16毫伏表测试达到20mV。无奈，原有方案只好放弃。 因为机箱开孔已经无法变更，所以打算把原来的电子管整流改为晶体管整流，这样输出电压可以增加些，把原来的整流管位置加上6N5作为电源调整管。这种葫芦管看上去外观也很漂亮。电源部分改为在环氧板上用铆钉焊片及导线来加工制作。先在纸上画好草图，布置好组件的位置，为了寻求最好的布线方案，足足花了大半天的时间才确定了最后方案。连夜开好孔，第二天抓紧时间安装铆钉。准备焊接组件。 在对照电路图准备组件时，正好看到台北李先生的留言，发现有个关键问题被忽略了，那就是6N5做调整管，要满足60～90V的电压降，这样虽然晶体管整流输出电压增加些，但是最后输出的电压只能在280～290V左右，无法满足线路放大要求的350V电压要求。无奈，刚做好的板子又要被放弃了，现在只好选择晶体管、场效应管或LM317来做稳压电源了。这样原来安装6N5的管座就空出来了，想到了两种处理方法，一是找块散热片，把孔盖上，同时作为晶体管的散热片。二是安装个大八脚的电压放大管，作为稳压电源的电压放大管。记得《高保真音响》杂志上以前有篇仿制300B的文章中介绍过，还有软启动的功能，不过这里考虑交流灯丝的干扰问题，觉得还是第一种方法更好些，于是重新又开始布线，安排零件位置。唉，这6H30真是不好伺候啊！ 第三次的电源板采用了马迪斯电源的简化板，电路图见图4，这款电路性能非常好，给朋友做过十几块了，交流纹波电压只有0.1mV，难怪港台发烧友们也会经常使用它，这里采用了搭棚焊，主滤波部分的布线见图5，主稳压部分见图6，先把MJE13007和LM317固定到散热片上，注意安装绝缘垫片和绝缘片，安装到机壳上，因为组件少，很快就焊接完毕。 开机通电，输出电压350V，看看电源电压的波形，一条水平直线，说明稳压电源工作不错！ 内部电源板的安装可以参见见图7原打算采用双扼流圈平衡滤波，，但是由于一个扼流圈的满负荷工作时电压降为20V，所以受输出电压的限制，390V－20V－20V＝350V，无法满足稳压电源的输入电压要求，只好改为单扼流圈。 工作点的测量：各点的电压如图所示，B+ 348V，6H30对地的屏极电压 170V，阴极电压：9.2V，计算得出屏极电流Ip＝19.6mA。基本和设计工作点吻合。 把输入端接地，然后在输出端接上示波器观察，几乎一条水平线，用DA16毫伏表测试，为5mV，还是有些效果，考虑到输出端的电容是开路的，如果接上负载，估计噪声电压还会降低，所以可以认为基本满足要求了。制作胆机有台示波器会提供很多便利，有时电路高频自激，没有示波器很难检测得到，现在二手的20M的双踪的也不过3、4百元，有条件还是应该准备一台。 其中还有个小插曲，开始用的二手的EH金脚6H30，发现6H30的左右声道电压相差20V，更换了一对曙光全新的6BQ5，仍然如此，换了全新Sovtek牌子的6H30，测试发现电压相差不到2V，看来如果要求高的话，6H30的管子也是需要挑选配对的。 电路的工作点基本正常了，下步就可以对前级的音色做些细致的调整了，这个电路比较简单，可以通过少许调整工作点和更换输出耦合电容来进行。对于刚接触胆机的朋友，6H30的屏极负载也可以多试验几种形式，比如电阻、电感、恒流源等，一来练手，二来增加些感性认识。
    因为管子、阻容件都是全新的，所以先通电老化一段时间，如果有煲机碟也可以试试。 实际测试时分别试听了以下的一些管子： 6H30：SOVTEK 普通型，EH金脚 有源负载：北京6P14，曙光EL84/6PQ5。 音源是老的影碟机加装PCM1716解码板，打摩多次，声音还算满意。音箱是采用FOSTEX的FE126全频喇叭制作的小箱子，喇叭的灵敏度是93dB。功放用的是LM1875，功放板PCB的布线形式参考了EPE(Everyday Practical Electronics)杂志2007年4月号上的一款改进方案，信噪比高达105dB，很适合推动FE126这种高灵敏度的音箱。 至于具体的声音表现，因为和器材、试音环境关系很大，不多做叙述，初步感觉声音比较大气，值得再进一步做细致的调整。
   这款前级聆听一段时间以后，觉得特点是速度快，低频量感足，但是少了些胆机的韵味，比较直白，再次咨询了台北的李先生以后，根据李先生的建议，把6H30的电流调小了些，470欧更改为560欧，320欧改为420欧，输出端的0.33微法电容并联上个0.022微法的小电容，略微提升些中高频，以求得听感上的均衡，经过这样的调整后，音色有了明显的提升，目前先使用这样的配置，以后如果有更好的方案，再向大家汇报。