耳机放大器是一种用途比较单一的设备，正如在开篇中我们定义的那样-----它是“提供给耳机放声系统音频功率，并对其重放的音色、音量及立体声状态进行调节与控制的独立设备”。但是在实际听音活动中，许多耳机爱好者和音乐爱好者总希望能有一台多功能的耳放， 花有限的银子取得几种用途和效果似乎也称得上是一种发烧理念。; ~5 t+ k- p7 w& f7 W! _
9 d6 e' N0 o% m7 I/ p" C9 F 耳机放大器从输出形式上分不外乎两种，一种是无输出变压器方式（OTL方式），另一种是有输出变压器方式。这两种方式各有其特点：前一种方式高低频的延伸相对要好些，瞬态反应也较快， 但是对阻抗不同的耳机除了难以获得良好的匹配外，所提供的驱动功率也相差甚远；而后一种方式大多运用于电子管耳放中，它对中频段的播放格外甜美，具有十足的“胆味”色彩，并且可使不同阻抗的耳机获得良好的匹配、供给相同的驱动功率。
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8 X* k5 {% B- M 通常耳机放大器输出功率都不大，并且具有良好的信噪比指标，因此，有时也被作为前置放大器使用。当然由于电路结构的原因其效果与优秀的专用前置还是有差距的。
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为了满足大家对多功能电子管耳放的需要，在这组系列文章的最后，我们就来制作一台“有输出变压器的电子管全功能耳机放大器”。它具有以下三种用途：
8 z; B9 F$ V1 f+ V ~) t! X 1) 可作为一台优秀的电子管前置放大器使用；
e& _2 `* D" x* G 2) 可作为一台无输出变压器(OTL)的电子管耳机放大器使用；
# L) @. ?3 ?) O+ \; A M 3) 可作为一台有输出变压器的电子管耳机放大器使用。: q# B! [+ |. T4 H2 g2 W/ a2 Q
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它的主机部分的电路原理图。! }! B' G5 G; ^
. s1 C8 F4 Y7 B9 B7 p: `( v 从图中我们可以看出电子管V1、V2组成的输入级是一个典型的《和田茂氏前置放大器》，V3构成阴极功率输出器。SW1L、SW2L为左声道的功能切换开关（右声道为SW1R、SW2R），当它们关断时V3的屏极和灯丝均不得电，本机成为一台地道的前置放大器，当它们接通时本机则成为一台耳机放大器。S1L、S2L为左声道无输出变压器(OTL)方式和有输出变压器方式的转换开关（右声道为S1R、S2R），当S1L、S2L分别与S1L1、S2L1接通时成为无输出变压器方式，当它们与S1L2、S2L2分别接通时则成为有输出变压器方式。三种用途的变换就是通过这些切换开关和转换开关来实现的。
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提起电子管前置放大器，人们自然会想到马兰士 7（Marant 7）、麦景图C-22(Mclntosh C-22)这些历史上有口皆碑的经典名器。但是还有一款前置放大器线路在自制派中流传甚广，仿制者无数。它就是日本人“和田茂”在上世纪60年代初制作的《和田茂氏前置放大器》。这款由Marant 7改进而来的前置放大器的特点在于：它的输出部分使用了SRPP(单端推挽放大)线路，这使得它即保留了Marant 7醇厚通透、音乐味浓郁的特点， 同时在动态、瞬态、分析力、频响及信噪比这些指标上又有提高， 是一款表现十分全面、极为出色的前级。线路中V1的两个三极管组成电容交联两级共阴极放大器，放大后的信号电压直接进入由V2组成的SRPP电路，然后经过电容C4、电阻R13推动V3工作，R8、C2组成负反馈网络。在这里EL-84作为阴极输出器使用，但是输出形式上却有两种，其中0TL方式在前篇文章中已有详细描述，在这里我们只说明一下有输出变压器的方式。# w6 T d3 `. K" L/ M
. @6 f0 z" |! c& U. W, d6 C 典型的有输出变压器的阴极输出器。 a' v" O. x3 g% Y8 T5 f. }6 ~, ^
( [2 m$ I% B+ @7 t2 ]" a 中电子管V被接成三极管使用，R为阴极电阻，T为输出变器。输出变压器一般接在电子管屏极电路，组成共阴极有输出变压器的功率放大电路。当它接在电子管阴极电路，组成有输出变压器的阴极输出功率放大器时，在相同信号电压驱动下，除了输出功率比前者小以外，其它方面均能获得十分优良的效果，而耳机放大器则并不需要很大的驱动功率，这个特点就成了我们选择它的理由。(图2b)是一个变形线路，适当设计输出变压器的初级线圈导线电阻，使它等于电子管的阴极偏压电阻值，这个线圈电阻就可兼作阴极偏压电阻，从而简化了线路、提高了效率。本机就是采用了这种形式。
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' j9 b* W3 I4 x EL-84组成的有输出变压器的阴极输出功率放大器时， 其最佳的负载阻抗Ra为800―1000欧姆， 本例中输出变压器的初级阻抗定为900欧姆。次级则通过三个多抽头绕组的串、并联实现32、64、120、288、580欧姆多种阻抗输出。基本满足了所有优质耳机对耳放输出阻抗的要求。
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' G& H, x' y2 B/ J 输出变压器设计、制作的好坏会直接影响到整机的性能，因此，我们有必要作一下分析和论述。
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# k# S: p: u% A' [& c 输出变压器变换阻抗的关系如下式:
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4 g5 _ z$ T, L o 其中n＝N1/N2 ，式中N1、N2分别是变压器初、次级线圈的匝数，n是N1与N2之比，称为变换比，RL是接在变压器次级上的负载阻抗，RL′则是RL反射到初级线圈上的等效阻抗，其关系如(图3)所示。: v; }2 e& ^% q
# k& d O9 g1 Q l: x( i 输出变压器是根据放大器的工作状态、输出功率、所需的最佳负载、失真系数、扬声器或耳机的阻抗以及对整机的幅频特性(频响特性)等要求来设计、制作的。
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: _+ Z: W+ {/ e& I; j* { 输出变压器的幅频特性(信号电压、电流在传输的过程中，其幅度受信号频率高低影响的特性)，是我们十分关注的一个指标，我们将用等效电路法对它进行一下分析。
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8 o4 j2 `4 _ W (图 4)是输出变压器的等效电路的演变过程。
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, \0 [$ y# T% f# U6 V (图4a)是输出变压器的基本电路，RL为扬声器或耳机的阻抗。如果考虑到初、次线圈的导线电阻r1、r2和漏感(一部分磁力线没有通过初、次级线圈，所引起的电感量减少的那一部分)Ls1、Ls2以及初、次级线圈的分布电容C1、C2，(图4a)就演变为(图4b)的形式。变压器的初、次级是靠磁通来耦合的，次级通过负载连通后其r2、Ls2、C2以及RL都会反射到初级线圈回路中，我们分别用r2′、Ls2′、C2′、以及RL′表示，这时(图4b)又演变成(图4c)形式。如果用L1电感代替变压器就形成了我们所需要的等效电路(图4d)。
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1 n2 n0 E I) Q) W' q& P( n 下面我们就用中频段、低频段、高频段三个典型例子来看看输出变压器的幅频特性。
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& ?$ \. h! b8 {. b: L ( 1 ) 中频段特性8 {/ U2 \% I" g C- U
分布电容C1、C2在中频区时，它的容抗很大，可看作是开路，漏感Ls1、Ls2′的感抗很小，可看作是短路，而L1的感抗却很大，也可看作是开路。这样简化后的中频段的等效电路如(图5a)所示。由图中可看出，此时电路是纯电阻性质，频响曲线是平直的，不存在幅频失真。
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2 F: j, o, u; m% j8 d2 B% o: K ( 2 ) 低频段特性+ @$ r, j% _, _9 ~
在低频区时L1的感抗虽因频率的降低而变小，但是还必需要考虑，漏感Ls1、Ls2，分布电容C1、C2的感抗和容抗比中频区时更小，仍可看作是开路，此时的等效电路如(图5b)所示，由于信号在传输过程中L1的分流作用使输出的信号幅度有所减小，频率越低信号衰减越严重。
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" {4 ^& M2 b# {. x* O- O ( 3 ) 高频段特性
; t* r" m+ K! V v; G 在高频区时L1的感抗比中频区时更大，可看成是开路，但是漏感Ls1、Ls2却随频率升高而增大，同时C1、C2′的容抗却随频率升高而减小，不能忽略不计，于是高频段的特性就变成了所描述的样子。1 M1 n& T9 v) V
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就是典型的输出变压器的幅频特性曲线。
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通过以上分析我们可以得出以下三点结论：
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6 t( x5 c1 y4 f. w, a& Z ( 1 ) 输出变压器的低频响应主要由初级线圈的电感L1的大小来决定，其值越大低频响应越好 (增大电感L1的方法一是增大铁芯、另一个是增加初级线圈的匝数)。% C. c7 E- V+ X0 N
/ M. b; s0 G/ B! e2 _$ y3 J# P ( 2 ) 输出变压器的高频响应主要是受其漏感和分布电容的影响，其值越小高频响应越好(减少这些影响除了良好的设计和选材外主要靠绕制工艺来解决，比如常采用的分段、隔层、蜂房式绕制等等)。
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4 d: R# }: `, K! |, T. A9 m1 X/ p ( 3 ) 为了提高输出变压器的效率应选用优质的铁芯和较粗的漆包线来制作。以减小线圈导线电阻r1、r2′引起的不良影响。
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最后还需要说明的是，在扬声器放声系统中由于扬声器的阻抗一般在4-8欧姆之间，输出变压器的次级绕组匝数不多，分布电容C2造成的影响均可不予考虑，但是在耳机放声系统中，由于耳机的阻抗都在32-600欧姆之间，输出变压器的次级绕组匝数也较多，分布电容C2造成的影响就必需考虑在内了。也就是说用于耳机放大器中的输出变压器，要想取得良好的高频特性，其制作难度比一般功放中使用的输出变压器要大。
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* r; I+ F$ E, O- U 下面就来谈谈我们这部全功能耳放使用的输出变压器的制作数据和制作方法。& U# O, D9 S h3 u8 K: x+ {- k
j" f7 ^& ]2 Q2 i 输出变压器的绕制数据图，线圈骨架和绕组分布图。铁芯采用高硅冷轧优质EI硅钢片，舌宽21mm，叠厚30mm。漆包线能采用4N级无氧铜线最好，也可用优质的普通品种。" H! i* o' \5 ~
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线圈骨架用1mm和0.3mm的环氧玻璃丝绝缘板制作，贴合剂可用“哥俩好”302胶(改性丙烯酸脂胶粘剂)，这种胶干的快并且粘接强度较高。1 B8 H. g% j% c1 w5 n/ e
* y6 ?) ~* t5 ~& E- V 初次级线圈采用五段间绕的方法，这种绕法可使初、次级线圈每段的参数基本一致，而且也便于引出线的处理。ab、cd为初级绕组，用0.12mm漆包线绕制，这样两组并联后的导线电阻为270欧姆， 刚好是EL-84作三极管运用时阴极电阻所要求的数值，而且线圈的总阻抗值为900欧姆，为EL-84作有输出变压器的阴极输出器时的最佳负载值。A、B、C为次级绕组，用0.3mm漆包线绕制，每组有0、32、64、120欧姆四条引线。
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# B' |6 _4 c" l! E* { 由于在本机中EL-84工作在甲类状态，输出变压器在有无信号时均有直流通过，为了防止铁芯磁饱和所引起的失真，硅钢片不能交叉装配，应留有0.1―0.2的空气隙。制作时可在E字形铁芯与I字形铁芯之间夹一层相应厚度的绝缘纸。
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2 k/ n, s0 a% Z 制作好的输出变压器，在检查试验无误后再浸漆处理
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* X* ^: N4 R3 X$ a. k 输出变压器的阻抗变换采用“连接片”的方式（需要三种不同长度的连接片，可按实际尺寸制作
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图中园形绝缘板可用3mm―5mm的环氧玻璃丝板或有机玻璃制作，打好孔后将 15枚铜螺栓固定在板上，输出变压器相应的12条引线焊上接线片用螺母拧紧在相应的螺栓上。A0和接地螺栓相连，两个LC端和转换开关相连.样按照连接关系表使用连接片就可获所需要的输出阻抗值。" S! |1 P/ q* y6 C- F
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阻抗变换调节器安装在输出变压器屏敝罩的上部。7 ^1 A% M$ H$ N. \/ m m( ]
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本机电源部分电路原理图。
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电源中高压部分分两组输出， +B275V供给末级管EL84， 稳压输出的+Ba275V供给前置管12AX7和12AU7。这一部分只所以采用稳压供电一是为了使前级工作更加稳定，二是当切断末级管高压时不至于使前级的高压升高，改变其供电状态。3 d) i$ V y' ?# P* t( R6 S
: h* w( r2 |" P: {9 m; m- W$ ] 灯丝电压的供给也分两组，AC6.3V的一组供给EL84， 绕组的中心点接地，以减小交流声；AC12.6V的一组供给12AX7、 12AU7，绕组跨接一只200欧姆可变电阻，中心头通过电容C9接地，调整可变电阻可使交流声减到最小。由于12AU7中的一只三极管的阴极电压高达145V左右，因此灯丝绕组不直接接地，而是通过 R19和R20将+B275V电压分压，取得近100V的电压悬浮在灯丝上，确保了电子管的使用安全。- }. e, j7 P8 a! z- T
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电源变压器和扼流圈可按图中数据绕制，扼流圈应留有0.025mm的气隙。
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耳放的主机部分采用印刷电路板焊装方式。线路板采用2mm厚的优质双面敷铜板来制作。(图10)是它的A面图。它的B面图。, A/ Z$ _' k- L$ A
# V( j v& j5 t; {+ z 线路板上的大园孔是用来安装整流管5Y3-GT管座用的， 因为整流管较高， 所以将管座坐在孔中用卡子或螺丝固定，而不是焊接在板上， 这样装上管子后它和EL84管的高度就基本一致了。2 ^- ]! @+ z8 ~4 i; R; U; Y
) j: B( a, E$ G; F 是线路板正面和反面的元件布置图，按图插上元件，然后逐一焊接好。电子管灯丝的连线没有作在线路板上，可用双绞线直接焊在管脚上引出，这样更有利于消除交流声。& ?9 v4 {4 g D' K4 v$ d& v6 a0 {
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电源部分采用搭棚焊接，这部分的元器件体积都较大，一定要固定牢靠。
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电子管尽量选用欧美的产品，当然也可用国产品种，12AX7可用6N4、12AU7可用6N10、EL84可用6P14代换， 但要注意灯丝电压和管脚，在不改变电源变压器数据的情况下，可将6N4、6N10灯丝串接起来使用AC12.6V供电。电解电容可选用西德ROE金色顶级品种， CBB电容可选择西德WIMA品牌的， 大功率电阻使用美国DALE的军工产品，3W以下功率的电阻可选用日本松下的产品。国内早期生产的误差为1%的精密金属膜电阻也是不错的选择。以上的元件和电子管一样都需成对选配。. A2 J( O: Q+ t2 k" [7 D' d7 C z
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[ 本帖最后由 steven 于 2006-7-10 15:18 编辑 ]
