把电子管带走的不是苏联,而是蓬勃发展的半导体技术,几乎在各个方面完胜了电子管。尽管说电子管在主流电子市场失去主导地位,但在一些对音质、信号处理有特殊要求的领域,电子管依然无可替代。比如高端音频领域电子管放大器凭借温暖、醇厚的音色和独特的谐波特性,深受音响发烧友的喜爱,成为Hi-Fi 音响系统的重要组成部分。
我就是一名发烧友,原本手头也有几根电子管,但主要还是在玩石机。今年年中,在国外玩的时候,在当地低价收到了百十根电子管,小杂物箱都堆满了。年底了打算整理统计一下都有什么型号以方便后面的使用。与此同时,我也萌生了用其中一些管子先制作一个小胆机功放的想法。
供电这块,我选用了两个6Z4电子管来负责整流部分的工作。6Z4属于双二极管整流电子管,它内部有两个独立的二极管结构,可用于将交流电转换为直流电。经过计算,需要两只6Z4电子管并联起来,能够提供驱动其他电子管的充足电力。
后级输出的驱动管采用两只6P1电子管,分别驱动左右两个声道。6P1电子管是束射四极管,主要用在功率放大方面。在这次DIY中,每个6P1大致可以提供3W的功率输出,左右两个声道输出功率3W+3W。
此处再插一张关于电流的计算记录。根据早期的电流计算,我来匹配出相应合适的管子以及变压器组合。通常的胆机需要三个变压器,最大的一只一般都为电源变压器,其可以输出240伏和6.3伏或者3.15伏的电压,来给各个电子管的灯丝以及阳极进行供电。
此外输出的变压器选出了两颗音频变压器。主要用来匹配输出的阻抗。
像我这次制作的这种,依靠输出变压器进行阻抗变换的功放形式,属于早期的经典设计。在如今的音频行业,功放的架构形式丰富多样,像 OTL(无输出变压器架构)、OCL(无输出电容功放架构)、BTL(桥式推挽功率放大器)、PBTL(并联桥式推挽功率放大器)等等。早期的功放,其输出阻抗与喇叭的阻抗往往不匹配,所以必须借助输出变压器进行阻抗变换,才能让喇叭正常发声。
下方是本次胆机的一个图纸。由于早期的单机制作均是搭棚焊接,那个时代还不存在电路板,因此为了原汁原味,电路链接上我也使用搭棚结构。下方电路草图画的也是搭棚的示意图。
与此同时,我在整理元件时,又翻找出几颗阿尔卑斯的马达驱动电位器。这类电位器设计颇为独特,其后端配置了一个小型马达。它不仅支持手动旋转旋钮,精准地调控音量,还能借助后端马达的驱动,实现遥控音量调节旋钮时的自动同步运动,很神奇。很多专业音频控台上用的推子运动的方案,原理如出一辙。
同时,我在功放面板计划增加一对 VU 表。想起暖黄的灯光,指针随着音乐跳动,就仿佛在诉说着音乐背后的故事,颇具魅力。
接下来,目光聚焦到机壳部分的选择与打造上。浏览网络便不难发现,市面上绝大多数的机壳采用铁皮、马口铁或者镀锌板。但是我目前手头还没有合适的设备,很难去搞这些金属部件。我将目光投向了木质材料,最终选择采用木质壳体。
最后我在某宝上找到下面一款木盒,价格极其亲民,而且木工活比金工活好干不少,我在心中已经构思出了对它的改造方案。准备对其表面先开孔定位,在对表面进行美化开槽处理,最后刷漆让机器看起来光亮一些。
很快,全套的物件便都送达了。我计划首先处理木质壳体。我在木壳上画好定位线,确定各个元件和接口位置。如以下图示所呈现,左侧为蓝牙天线和RCA莲花头插座,可以进行蓝牙或有线链接,会自动切源。在面板的中间位置,是两路声道输出。为了更好地适配不同阻抗的音箱,每个声道都会配备三个接线端子,能够匹配 4 欧和 8 欧阻抗的音箱。右侧是电源输入部分,插头带三芯插头、开关以及保险丝。
在顶部我给三个变压器以及7个电子管规划了合适的位置,并且标示了开孔的方向和要钻孔的区域。接下来就要对这些地方进行开孔打孔开槽处理了。
打孔处理之后,我们给电子管座装到上面适配好,检查是否有干涉情况。变压器也同时装上进行布线规划。第一次下手有点重,木头都开劈了一些,不过问题不大可以盖住。后置的立体声接线端子也连接上,螺丝固定后打胶。
这个是电源变压器,它有一路230V市电输入。可以输出240V的高压部分供电和3.15V、6.3V的灯丝供电。
稍微固定一下,并且整理一下线束。前面板的VU表也都安装到开好孔的机壳上,检查接口是不是合适。然后把搭棚焊接要使用的支架也安装上,看上去整齐了一点。
由于底板光秃秃太丑,所以我给内部整体全部贴上了EVA防火泡棉,防火也看起来整洁一些。到这个时候其实大致电路架构也基本有形状了,每个部分安装的位置,在之前都是又考虑的,为了方便布线,也为了防止带来干扰。同时一些元件以及可以焊接上去了。主要走线可以焊接上看看效果。背部的接口也焊接固定完毕。
底部完工后看着也还比较整齐,凑合够看。因此我没有用木板封底,而是选择了用透明的亚克力板进行封底。可以直接观测到内部的情况。考虑到工作时可能会产生高温,因此打算在此后可以温升测试一下,运行测试一段时间,如果温度比较高的话再去开散热孔。
内部绝大部分的线束转接口都是用热缩管固定,并且有卡扣通过螺丝固定在底板上。
在关键信号以及所有灯丝供电脚位都加装了小磁环,来进行滤除干扰信号。
在电源滤波上,用了NCC的两只大电解。NCC的电容在音频界名声还是很不错的。他家的电容滤波效果出色,工作时长高。能有效滤除电源中的杂波与纹波,确保给功放电路供应纯净、稳定的直流电。
通常在信号输入端的电容非常重要,主要信号都是通过它进入后级。一般会用伊娜、威马的电容。但是我想试一试别的类型的,因此用了一颗来自日精的224J的音频电容,这个可以根据喜好更换合适的型号和容值,可以获得不同的音色和质感。
蓝牙部分由于没有太多的时间去做模块了,便去网上选取了一款QCC3040的解码板,输出IIS信号由ES9018Q2M解码出模拟信号。Buffer用的是音频上广为人知的5532,可以自己更换升级好一点的。
这里是左右两只猫眼电子管的驱动部分。如果选择搭棚的方式来做猫眼电子管的驱动,那电路将会变得极为复杂,不仅布线繁琐,调试起来也很困难。因此决定采用现有的模块来驱动猫眼电子管。
右侧的音频VU驱动电路。采用到了TA7318P芯片。通常我们的VU驱动电路实现的是一个对音频信号进行一个压缩感知的功能。对低频信号进行延拓,对高频信号进行压缩。这是在音频领域常用的一个道理。我们的人耳对声音的感觉是呈指数分布的。因此大多数的电位器以及指示状态都是非线性的,而是指数形式的或者对数形式的,以你和我们的耳朵听觉。
右侧的音频VU 驱动电路,选用了 TA7318P 芯片模块。这并不是普通的VU驱动电路,而是一个峰值指示电路,蛮有意思的。常规的VU驱动电路可以对音频信号进行延展压缩。具体来说,能够对低频信号进行适当延拓,同时对高频信号进行有效压缩。在有限的表头里面可以更好的指示音频功率值。
要知道,我们人类的耳朵对声音的感知呈现出对数分布的特点。正因如此,大多数的电位器以及指示性元件并非是线性的,而是呈现出指数形式。如此这般,方能更好地契合我们耳朵的听觉特性。
最中间是一块信号转接板。马达驱动电位器就装在这个上方。我给他配了一颗单片机。以备后续如果有需要可以升级增加马达驱动部分。
这块小板子的实际功能其实非常简单,只是用作一个输入信号的分发。把输入的音频信号分发到VU表、猫眼电子管以及给信号到功放的输入端。
光秃秃的机壳表面,当然不能忍受,拿出木工工具。想着用刻刀给他划了一些装饰纹。然后再刷木漆和清漆,阴干几天出来应该效果还不错。
说干就干,我给这台机器整机都用刻刀划了这种装饰的柳条纹。同时又上了三遍漆,每次要阴干两天,整个机器外壳刷下来将近十来天才搞好。不过整体效果看起来比单一个木可是要好不少,看习惯了还是别有一番风味。
下面是这个的后背板图,左侧是一个蓝牙的棒棒天线,紧接着是一对连RCA立体声输入接口。传统的胆机功放基本上应该只有一路模拟输入。或者说再去接其他的前级功放或者解码器进行连接。为了体验方便我才在里面加了一个蓝牙模块。
这是右侧的电源输入接口,第一次做这个箱子漆刷的不是特别均匀,下一次再做应该就熟悉了。
中间的音频输出接口,每组采用了一黑两红接线端子。黑色为负端,两个红色从左到右分别为4欧阻抗和8欧阻抗的接口。在启动时需要先接好喇叭再启动功放,避免启动后胆机没有负载而烧坏机器。
前面板的VU表也可以正常点亮指示,因为开孔失误导致误开了4个固定孔,尽量给遮盖掉。
整体看起来还算凑合,使用起来中间的旋钮阻尼感非常不错。
给胆机上电,可以看到灯丝处于红热状态,说明已经开始工作了。在正常工作时,胆机都是利用高温红热的灯丝发出电子,所以说它的工作温度通常是比较高的,切记不要用手直接去触碰此时的管子。
仔细看这个电子管固定在机器上面,修长的身形看着还是比较不错的。
打开电源之后,猫眼电子管上下向中间摆动,可以显示出当前的电平值。真的是很好看,别有一番味道。
接下来就是整机工作时的状态了,灯丝红热的光和猫眼电子管发出的幽绿色配起来非常有年代感。
手头找来两只无源小喇叭连接上测试一波。真的不得不说,和我桌面的数字功放比起来。确实可以听得出它们味道的区别,尤其是这个胆味,人声部分真的非常绝,总会让我有种想闭上眼躺下听的想法。感觉听人声比我桌面万把块的音箱效果都好很多多,可惜不适合听摇滚或者激烈的歌曲,低频不太足,当然可能因为我用来测试的小音箱太小了。
接下来播放一段祖传的渡口来试听一下,手机收音效果不好将就听一下。
总的来说,这次DIY还是比较成功的,做出了一款我蛮想做的一个胆机功放。并且这个过程是非现的自我实现的,也不得不说最终的胆机效果非常的温婉迷人。有了这次制作的经验,明年抽空把开头那款哈曼的第一款胆机功放复刻一下,听一听高端是啥样子。
社
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