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[技术] 胆机制作实录

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hifi音响入门新手

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发表于 2004-2-17 01:35:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
酝酿了一年之后,我终于开始制作我的第一部胆机。延续如此长的时间是有原因的:一来是胆机的制作材料在市场上很难购买到,最先是电子管,最后是音频接插配件,前前后后整整一年的时间;二来我是一个比较彻底的手工制作者,并不打算定制机箱,一年来跑了很多家居装修材料市场和制作防盗门的五金店,想设计一个比较美观又能手工制作的机箱,花费了不少的时间;三来我一直对胆机电路使用的高压电源有一种畏惧感,因此我需要学习尽可能多的知识。7 N. }5 z6 ?8 R! f6 lwww.zghifi.com zghifi.com

尽管这样,也一直没有减退我对胆机的热情。虽然我没有研究过确凿的技术资料,但是我的直觉所能判断的是,胆机所能达到的技术性能远远不如晶体管功放机。喜欢胆机的理由有很多种,例如复古,例如彰显品位,例如技术与艺术的完美结合,但我的理由仅仅是它的电路比较简单,有利于我以后对电路建立精确的分析模型,并进行改良——这是一种快乐。在功放机和音箱的制作上,算起来已经有十年的经验了,但实际上懂的东西还是很少。理论上来说,比如最近才意识到乙类、甲乙类和丙类放大电路存在过零的非线性,建立在线性基础上的拉氏变换工具应用在这类电路会有偏差,而应用在甲类电路音响比较小(特别是电子管实现的甲类电路);实践上来说,比如对高压电容的放电时间和放电能力估计不足,以致于在制作的过程中发生了几次事件,下面会谈到。 % V; \' a- f& x" Y2 i4 awww.zghifi.com zghifi.com

电路的选择:
% w' a% ?3 [( V" A, |这个胆机是简单的甲类放大器,核心器件是:EL34 + 12AX7。电路如下图所示。其中红色的部分是我做的改动。简要说明如下:
" A% F; H: R/ _7 C' h  x# M( F; M电源一次侧方面,考虑到现在有些家用的电器插座是带开关的,同时考虑到尽量减少机箱一次侧电缆长度来降低触电风险,取消了机箱开关,同时也取消了防浪涌的高压电容;保险丝是不能省略的,但市场上音响用的保险丝售价居然在500元以上,无奈之下买了家庭用的5A保险丝,拆开玻璃套管,刮去金属丝的部分金属层,使得直径降低到一个肉眼可以观测的水平,保守估计设降低了四分之一,则应用圆的面积计算公式计算,面积降低了约二分之一,保护电流约有2A。
0 R" o3 O# O' v- K1 x电源二次侧方面,由于没有买到对应的元件,进行了以下改动:灯丝电源取消平衡接地的两个电阻;整流方面,考虑到没有必要一味地追求全电子管的复古,因此取消了电子管整流电路,使用内阻更低、价格低廉的二极管全波整流电路,制作后期通过技术数据才了解到电子整流管的内阻不小,因此高压电由320V的绕组改取了300V的绕组;Π型滤波器电容和电感(扼流圈)都偏大,滤波器性能更好,但电流被限制到250mA,降低了一半,这个电感我打算在后续的改造中用更粗的铜线手工绕制,或者是重新计算用电阻来代替;电阻降压电路的电阻使用33K/5W。
" O. Z+ L, Q" }7 d前级放大方面,交流线路的电容没有买到对应的元件,店主认为交流阻抗降低对放大性能是有利的,抱着谨慎接受的态度暂且用68uF代替47uF,前级的低频响应被展宽了。  f/ |& U7 L8 A3 z& z/ R' |7 Cwww.zghifi.com zghifi.com

后级放大方面,由于没有买到对应的元件,直流线路的250Ω/12W由两只510Ω/10W的水泥电阻并联代替,随着电路温度的上升,水泥电阻值的变化可能会对直流偏置有影响。0 ~( e9 |7 y1 y+ ?3 Awww.zghifi.com zghifi.com

整个电路基本遵循了原有的电路设计,总体改动不大。
! N1 f/ j1 L- g 胆机功放的制作
" a# q2 S& H. \2 ]* k骨架的加工:; z5 C/ S9 s$ L- j- ]www.zghifi.com zghifi.com

三个变压器和扼流圈的质量共计十多kg,需要良好的固定和支撑。电脑书桌的滑条的优点太明显了:牢固、一定的韧性、形状规则,可以使用螺钉连接。缺点是太牢固了,加工起来很需要力气,设计上要足够的精准并考虑到加工不准造成的对不准的风险。下图就是从家居装修材料超市买到的滑条,截面是“凹”字型,背面印着“MADE IN GERMANY”,非常坚硬,价格可以接受。/ D5 W( g, |/ jwww.zghifi.com zghifi.com

“凹”字型滑条( q1 z0 U! `2 V4 Lwww.zghifi.com zghifi.com

胆机功放的制作
! s8 q! P. s. L0 a; J# n6 s钻孔要注意所购买的钻头的质量,断裂的钻头飞出的时候就像子弹
" O1 I& r9 C/ w# W 胆机功放的制作
# u% o2 r$ m' E% _# r; M锯好之后,用三角锉处理一下切口,钻孔同理。+ v( ]! v) u! {$ s6 a  d! ]www.zghifi.com zghifi.com

胆机功放的制作
* S& M% {/ \. |: X8 Q锯条的坚硬度还不如滑条,没办法,坏一根换一根,只能这样了
9 ?& i, ?! x2 r: W; ]6 O 胆机功放的制作8 j' p: X) q0 kwww.zghifi.com zghifi.com

经过一番设计和筛选,我决定使用右图的方案。优点是牢固,缺点是对钻孔的精准度要求较高9 K# {, [% i6 Q, ]: X% s; wwww.zghifi.com zghifi.com

胆机功放的制作
4 A+ o$ d! L& U2 T  A! H, x里程碑之一:骨架完成,工时一天半$ j' A: m+ e1 u% awww.zghifi.com zghifi.com

  胆机功放的制作
, U8 U, J& j1 P) H: l: l3 h核心电路板的制作:& J8 b9 p- j4 A0 Kwww.zghifi.com zghifi.com

材料使用单层敷铜板。元件焊接在铜的一层——这种方法比较少见,优点是元件和焊点都在同一侧,降低不慎触摸到电路的风险;缺点是元件的管脚没有穿孔,元件固定的效果不好。所以在设计电路板的时候元件的焊盘半径要大些,对于体积较大的元件要用硅胶固定在电路板上。2 w# }. `: T- U0 p# U% ewww.zghifi.com zghifi.com

根据电原理图设计电路板图要综合考虑元件的尺寸,主要考虑了以下事项:
6 U& t$ q3 E: ?" [1 S2 H1.    尽可能地一点接地。不能做到一点接地的,前级和后级一点接地,然后再连接在一起。
- f7 V* R. D8 [8 d. x! m2.    电路之间不能靠得太近,以防止高压电的间隙放电。
. H# `( t" N3 I# o# ^. A; u3.    大功率的电阻尽可能远离电解电容,以防止电解电容的电解质被加温。
+ f, m5 k. @3 a7 n制作的方法主要是刀刻法和化学溶解法。化学溶解使用的是FeCl3或者双氧水,方法是用油漆涂在要保护的铜层上,泡入化学溶剂溶解几个小时,然后用天那水洗去油漆;刀刻法是用刻刀直接将不需要的铜层刮去。用砂纸将电路板擦亮,去掉氧化铜,然后将松香涂在铜层上以防再次氧化,同时也有利于铜层上锡。涂松香的方法有两种,一是将松香溶解在酒精中,用毛刷均匀涂在电路板上;二是将松香粉洒在电路板上,用电烙铁加热熔化。# W, X$ e, o' J2 x2 ywww.zghifi.com zghifi.com

制作大的电路板很少使用刀刻法的,实际上掌握了技巧也很快——用刻刀配合直尺在需要刮去的铜层上划出一道道水平的条状带,然后逐个用手拨去。, N, I: Q2 q! L) H3 `, b" u; x; [www.zghifi.com zghifi.com

单层敷铜板
& T3 o0 m0 f0 ~* |/ `* _# U. @9 t! i, `   \# q! M. b7 W2 a3 k" \www.zghifi.com zghifi.com

调试:6 t; z; h9 ^" L' `2 zwww.zghifi.com zghifi.com

如果喜欢按部就班,就要合理地调试。
) L8 l1 Z1 z9 p8 y1 @1.首先是制作好电源模块,测试输出电压是否正常;同时测试灯丝电源电压是否正常
2 I9 ]4 o( o1 O2 x2.将电源模块和核心电路板连接好,灯丝电线连接好,测量电子管接插头各管脚电压是否正常- i# z! j" M! m- ^  F" ]1 Owww.zghifi.com zghifi.com

3.插上前级电子管,测量静态工作点是否正常
& v% {3 a, A) Q% @" L5 I" E4.插上一个声道的后级电子管,接好音箱,音量调到最小。开机后立即注意音箱的声音。如果是尖叫声表明线路存在严重的自激,需要重新核对电路板的各线路的走向;如果是较小的噪声,可能是音频输入设备工作不正常。慢慢开大音量直到听到音乐的声音。
# m0 S, i. ~' C2 I: R- ~2 a. D胆机不允许不带负载(音箱)的情况下开机,也不允许过于频繁地开关机。
: `! G" q6 f/ g, n# s电源模块的调试是一项危险的工作,必须用大功率高电阻放电一段时间,再用大功率低电阻放电,然后用万用表的测针短路彻底放电,最后用万用表的电压档测量每个电容的电压少于10V。
9 M0 q7 n6 O# b# j& K8 p  d' K0 T1 Rwww.zghifi.com zghifi.com


. f1 |  b& C2 {* k# |) R# q  u: c制作完毕,收起工具和材料,开始上班了。第二阶段的工作:用竹地板的地脚线制作一个机箱,可能是很久的事情了——没办法,机会成本太高。0 q9 {4 N4 w% d/ Z0 h+ Cwww.zghifi.com zghifi.com

总的感觉不错。汽车专用的CD在这台机上明显的展示出了中音的丰富,高音和低音的不足。听一曲小娟的清醇歌曲,很让人感动。
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