大约在一个多世纪以前，科学家们已经发现电子能在真空中运动而形成电流，他们还知道热电极比冷电极更容易发射出电子。利用这些原理1904年世界上第一只电子管(Valve)生产出来了。这种被称为真空二极管的“灯泡”，除了灯丝之外在管内仅增加了一个电极（称屏极或板极），只能用来整流。直到具有放大作用的真空三极管（管内屏极与阴极之间又增加了一个电极，称栅极）的出现，在电子技术领域才真正引发出了一场革命。在以后的半个多世纪里电子管的发展进入了鼎盛时期，全世界每年生产的形形色色的电子管数以亿计。5 h. \: N1 Q5 R+ `4 q8 [
5 i' x. m1 @/ O `2 }! p4 f 但是好景不长，晶体管的出现彻底打破了电子管一统天下的格局，到了20世纪八、九十年代电子管已是“昨日黄花、风光不在”了。# c" S/ V+ @+ Q7 M
$ b& [( x4 Y: u: T8 n0 t* s( q 尽管如此，由于电子管和晶体管传输电流的方法不同（电子管的电流是电子在真空中的电极间渡越所形成的，而晶体管等固态元件的电流则是荷电载流子在固体中的原子间运动形成的），使得它们产生了完全不同的特点。在声频放大器的应用中，一般来讲晶体管犹如宝石美丽而冷艳，电子管则犹如美玉华贵而润暖。这个差异使得电子管放大器(俗称“胆机”)至今仍以“胆色过人”而著称。“胆机”也亦然是音乐爱好者和音频发烧友追逐的对象。; I2 x6 B' q0 N/ I; s
这次我们要制作的OTL电子管耳机放大器就是一个很有特色的、声音迷人的纯胆耳放。图1是它的电原理图。7 U& p- u x" G+ ~# Y: x" A
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主机部分由改进的孪生三极管并联输入级和典型的阴极输出功率放大级组成。7 t1 Y, ]1 H0 ~& ^- f. S3 Z
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常规的孪生三极管并联输入电路如图2所示，我们称它为单管并联输入级。这是一个共阴极放大电路。其奥妙之处有两点：一点是管子并联使输出阻抗减小一半，驱动能力增大一倍，瞬态更好； 另一点是用恒流二极管D替代了负载电阻，由于它具有可变阻抗的特性可使动态增大、工作更加稳定。( f* H6 u3 S- w: u7 P9 f
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国外的一款孪生三极管并联前级曾获1995年蒙特卡罗大奖赛最佳前级殊荣，可见此电路功效不凡。可美中不足的是恒流二极管是半导体类的“石料”，这就给人一种“胆石混血”的印象，于是笔者索性将其用“胆管”替之，这就有了本文这个耳放的前级。V1使用口碑不错的6N11电子管，V2则使用廉价的6N1电子管。电路中C7、C8是退耦电容，C2、C3是旁路电容。旁路电容使音频信号电流不流经V1的阴极电阻R1，于是没有信号电流的负反馈，这使输入级灵敏度得到提升、频率响应更加平坦。但是直流负反馈亦然存在，如果由于电源电压波动和其它等原因引起管子屏流发生变化时，R1上的直流压降就会产生变化，也就是说V1的栅偏压就会随之变化，反过来去抑制屏流的变化。
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/ G0 @) R& z2 Q5 H 从这里我们可以看出只要有个“风吹草动”V1的直流工作点就处在不稳定的状态，这是我们不需要的。恒流二极管或者本电路中V2的介入能使屏流保持恒定，从而稳定了工作点，这是该电路的一大特点。) j$ ^* Y6 J" v4 v0 D4 F+ N! t$ x8 H
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实际应用时V2用孪生三极管的一半己能很好工作，这样L 、R两个通道用一只管子就够了，为何还要画蛇添足也要来个“双管齐下”呢？ 细心的读者一定会发现这个改进的输入级和SRPP(Shunt Regu11ated Push Pull)电路似曾相同。SRPP电路常被人们称其为“单端推挽放大”或“分流调整推挽放大电路。
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' E% q/ u0 f, |6 _: G 典型的SRPP输入级电路如图3所示。对于V1来讲，信号从栅极输入，从屏极输出，是共阴极放大器。对于V2来讲信号从栅极输入，从阴极输出，是共屏极放大器（阴极输出器）。实质上它是一个共阴共屏组合电路的变形。如果我们断开图1电原理图中的连接点A，使电阻Rk参于工作，这个电路就变成了SRPP输入级了。不同的是我们用了两只并联的孪生三极管（需要将V2换成和V1相同的管子），我们不妨称它为双管并联SRPP输入级。不要小看这个改动，它会给您带来比常规单管SRPP输入级更加优良的性能呢！' G1 ]3 j9 X- g u# d
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SRPP输入级也是一款非常精彩的设计，众多的爱好者曾为之抛柴加油，这样的好电路弃之实在可惜。所以V2才采用了双管并联的方式，为的是提供两种优秀的输入级供您选择。笔者在印刷电路板上已为您作好了安排，只要动手焊开一个连接点A，再将V2换成和V1同型号的管子你就会品尝到这个双管并联SPRR输入级的味道了。
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* p. q. `& ~( Z9 k! H% _ 这两种输入电路粗看只是一个电阻之差，可是“差之毫厘，谬以千里”，它们的工作状态却大不相同。前者的V2管只作V1管的负载没有放大作用，而后者的V2管既是V1管的负载，本身又参于推挽放大，所以两种电路的性能也就有所不同。你最终选择那一种那就看您所用的耳机和喜好了。/ _& {/ P p! @) X4 O4 h
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耳放的功率输出级是典型的阴极输出器（cathode follower）。阴极输出器过去曾经有过一段为声频爱好者狂热追求的历史，在那个时期各种杂志一片赞赏美誉之辞，声称如果把这种电路应用于声频放大器输出级，那么放大器就不会有非线性失真，频率特性会变得异常平坦，扬声器的阻尼问题也可得到很好的解决等等，一时间阴极输出器似乎成了高保真设备的规范模式了。日月荏苒，白驹过隙，随着时光的流逝这种电路却不知不觉的被人们淡忘了，在主流的胆机功放中已经很难找到它的身影。, U9 R! W" b* `6 m
0 I# \0 q/ k" _2 v1 J! P 那么阴极输出功率放大器是不是已经失去了昔日的风采了呢？当然不是。" v: K* m# _) w4 \( [
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我们知道，阴极输出器的基本特征是：8 ?3 m: u" C2 z$ J7 }4 h# N0 I- ~* g6 n
1) 高的动态输入阻抗；2 `" N% U- q1 A6 h; ]1 Q, l& t
2) 低的输出阻抗；
0 x5 J2 ]/ F( J6 m ~ 3) 小于1的通带电压放大率数值。
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阴极输出器具有这些性能是因为它是一个电压负反馈放大器，所有电压负反馈放大器的优点，如杂声的抑低、频率响应性能的改善，非线性失真的抑低等等，它都具备。- R9 \( i0 a3 O8 m$ Z8 E+ C2 j
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阴极输出功率放大器的致命弱点是它的功率灵敏度太低，要求的输入电压幅度太大，对于前级来说，向后级供给很大的输入电压就可引起很大的非线性失真。从总体上来讲会得不偿失，另一方面它的输出功率太小，效率很低；高阻抗的优质扬声器的匮乏也是影响阴极输出功率放大器发展的瓶颈。
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但是在耳机放声系统中由于所需的驱动功率很小，优质耳机的阻抗一般都在32欧姆以上，这些条件使阴极输出功率放大器的优点可以发挥到极致，而它的不足却可以得到有效的抑制。因此在耳机放声系统中它却得到了广泛的应用。
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7 l5 x6 L+ K- @ p* H6 h4 g: m. V 本机采用功放名管6P14组成阴极输出功率放大级。6P14是大屏极、高跨导（≥9mA/V）的五极管，接成阴极输出器使用时输出阻抗很低， 我们可以运用Zo=1/gm这个近似式计算出它的数值。式中Zo是输出阻抗，gm是电子管跨导。6P14的Zo=1/9mA/V=1/0.009=111欧姆。这比功放管6P1要低近一倍（6P1为204欧姆）。阴极电阻R4当6P14在三极管状态使用时可取270欧姆，这样当屏压在265V时可取得8.2V左右的栅偏压，使之工作在线性区域。输出电容C5使用2200微法，再加大已没有明显的效果，为了更好的播放中高频段，在输出电容C5上并联了C4和C6两只CBB电容。
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* h% ~) f+ d6 u 这个阴极输出功率放大级当连接OUT1口时可以很好的推动阻抗100欧姆以上的耳机。如果连接OUT2口也能推动阻抗32欧姆到64欧姆阻抗的耳机。我曾用阻抗32欧姆的拜亚动力DT―231试验，效果也颇为满意（因为耳机所要求的功率放大器的阻尼系数不高，接入这个电阻不会对放音质量造成实质上的影响。具体描述请参阅上期文章）。3 `- k' b/ ]( r+ ]6 Z2 u: |
图4是电源供给部分电原理图。
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c* N1 m$ a- o9 l 这是个电子管全波整流电路。市电经变压器T将220V交流电变成260V、5V、和6.3V三组交流电压，5V供给整流管5Z2P（V7）灯丝，6.3V供给6N11(V1)和6N1(V2)管灯丝。6.3V的绕组有中心抽头，直接连在主机电路板上的接“地”端，这样可有效的减小交流声。如果绕组没有这样的中心抽头，可按图中下部那样接一个100欧姆2W的可变电阻，可变电阻的中心头连接主机电路板上的接“地”端，调节电阻器可使交流声降到最小。6.3V灯丝电源虽未经整流，但由于印刷电路布线合理，静态下已十分寂静。这种接法一是迟长了电子管的寿命、二是提高了机子的反应速度。既省钱又好声，何乐而不为呢！
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高压绕组将260V的交流电压分别加在整流管的两个屏极，中心抽头也连接在主机电路板上的接“地”端，直流高压由V7灯丝引出，经限流电阻R9后进入由R10、R11、C9、C10、C11组成的双π节滤波器后输出。R12为电容放电电阻，关机后电容储存的电量可缓慢的泄漏掉。: w( ?7 E5 H% u' y$ F$ H
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这个电子管耳放，主机部分我们不用搭棚焊接的方法，而是制作一块双面印刷电路板，元器件分别焊在电路板的两个面上。
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4 n- x4 P4 d0 C/ C' z 图5A、图5B分别是印刷电路板的A面图和B面图。* U7 y4 U3 t7 }5 r% f* J
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制作这个电路板要非常细心， A面和B面要一一对应不能有偏差。可以先按1:1的比例复印一张图5A贴在敷铜板上，在钻孔的地方先用1mm的钻头打孔，然后再在A、B面“对孔绘图”，就不会有任何偏差了。为了防止铜箔氧化，可将腐蚀完的电路板清洗打磨干净，随后刷上酒精松香溶液放在锡锅里锓镀一下就行了。
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' @7 l/ U9 {1 U/ n 下面我们再说说元器件的选择。在这个机子里最重要的元件就是电子管了， 6N11、6N1、6P14和 5Z2P使用北京牌和南京牌的军级管子，并且要严格配对；电阻选用国产早期生产的大红袍精密电阻；电解电容可用红宝石或国产大厂的正品；其它电容全用CBB MKP音频电容； 电阻、电容也需要严格配对使用。电位器使用台湾产的普通品种。我们在这里没有一味追求使用发烧补品元件，等你有了一定装机经验之后，又对这些补品元器件的性能都比较了解了再用也不迟。切不可人云亦云盲目堆砌，这样可能事与愿违。电源变压器购买100VA EI铁芯的品种，如果自制可按图中数据绕制。% Z! S. K6 X+ O! a
5 @. L* s4 r: c 下面我们就开始具体的焊接装配。2 z5 u3 I& y5 `2 A% m: D
4 X" d1 Z+ W0 K 图6A、图6B是元件在印刷电路板上A面和B面的安装布置图。! z9 |) u8 h& w! [ z; ~6 E& n
6 m. U& G. J' }" A" h8 v" K' ]7 [ 由于采用双面电路板，所以应当格外注意两面电路的可靠焊接。元件脚需要A、B面都焊接的，不要焊好了一面而忽视了另一面。在业余制作条件下不可能具备电路板“金属化孔”的工艺条件，因此电路板两面需要连接的地方要用“搭接针”的方法，也就是用一段铜线穿过需要连接的小孔，然后焊接起来，效果也不错。, h7 I; ^# J/ N# d5 O) N; N* a0 A
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另外，过去生产的电子管管座是专为搭棚焊接设计的，管脚尺寸较大，脚与脚之间距离太近，在印刷板上很不好安排，所以必需改造一下，只要按图7用锋利的斜嘴钳剪掉一部分就行了，也很好用。当然，如能找到专用管座那就再好不过了。V7的管座直接卡在板上，连接线也直接焊在管脚上。图8就是焊接完成并插上电子管的耳放主机板。' @2 c- o1 l |; L! N
5 @1 ]( A8 ` P9 {" a1 n 电源部分采用搭棚焊接的方法，变压器、电阻、电容直接安装在下机箱中。安装分布位置如图9所示。图的右边是安装RCA输入插座的支架（用1.0mm厚的不锈钢板制作，大小尺寸根据实际情况确定）。将它用螺丝固定在下机箱上。各部分连线要整齐规范，元件脚处套上热缩管并加热收紧。为了减小交流声，可做一个阶梯形的铁盖板将电容、电阻、变压器屏敝起来。9 E+ y. V/ V& J" n, V7 |7 ?
% I2 l, X" P; w 主机板上接上输入插座和耳机插座，并和下机箱的电源部分一一临时连接起来。检查无误后，就可以进行通电实验调整了。7 I# ]0 j1 o# h$ N% ?8 M# l, L
, r7 h/ m0 V! y) Q* [ 在通电检查之前要特别提醒大家的是：
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2 e( X" J) Z( Q1 e7 b/ V 由于电子管类设备存在有高于36V安全电压以上的危险电压，在实验、调整过程中一定要严格遵守电气安全操作规程，最好将人体与大地隔离开来，切不可粗心大意，以免危及生命！
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* S. k5 V$ x2 O+ z& J) U0 C# I# z$ C 实验和调整分四步进行：
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" W! L5 k7 b0 T2 z 第一步、 首先检查电源部分；
2 q8 q d3 t( E; Y w9 l& n, i, p 插上整流管5Z2P（V7），在电源的高压输出端接一个3.5K 20W的电阻，然后接通电源。此时高压输出端的电压应为265V；5V灯丝电压应为5.5V；6.3V灯丝电压ab端应为6.8V，ca、cb端电压应相同都为3.4V（由于是空载，灯丝电压会适当高一些）。这里需要提醒大家的是如果电源有故障需要检修时，必需切断电源，等电容放完电后再进行处理；: \8 O1 p/ S( g/ t) q |- v6 o% }
! I q, ?+ T8 d q y 第二步、 检查调整6P14管（V3）工作状态；
/ |( |5 x" {: y 电源部分正常后，拆掉假负载电阻，再插上两只6P14管（V3），通电检测第3脚阴极的电压应为8.2V左右（此时屏流为31mA左右），此时手触改锥碰第2脚栅极，耳机内应有明显的交流声。两管的电压应尽量相同，否则只能换管配对了;5 L/ g; p5 h; W6 O
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第三步、 插上两只6N11管（V1），用两只11K电阻插在两个V2管座中的第1孔和第3孔内（在管子上面反时针数，这样才能和第1和第3管脚相对应），通电检测两个V1管的第3、8脚阴极电压应为1.5V左右（此时屏流为3.2mA左右）。第1、6脚屏极电压应为40V左右，此时触摸输入端插座应有很大的交流声。两管的阴、屏极电压应尽量相同，否则也要换管配对;5 \/ f9 y% ]7 B ]
) o7 h$ k d$ \$ ^+ m 第四步、 拔掉两只11K电阻，插上两只6N1（V2）管， 通电后再作上述6N11管的阴、屏极电压检查，如果两管电压不对就要调配6N1管来达到一致了。* S7 j* [" J( o- Y/ }, o& F
9 I8 X; k$ I9 M& y1 k1 d 每进行一步都要开机预热10分钟以上，这样测量的结果才会准确一点。- g% g4 A4 m8 W; u; F P
至此全部调整工作就完成了。你可以先使用它几天，最后再作一次检测，如果全都正常，就可装入机箱了。机箱我们还是自己来制作，图10是下机箱和面板的制作图。6 e' T1 K6 ~, k" l/ ~% r
! i1 D3 a7 {9 H& {0 \) P 下机箱采用1.0mm厚的砂面不锈钢板制作，按尺寸下好料，再折压成图中右下方的样子。面板采用1.2厚的砂面不锈钢板按图中尺寸加工两块，先将其中的一块用螺丝紧固在下机箱上，然后连同一块和面板同样大小，厚10mm的木板和另一块面板一起用万能胶粘合在已固定好的那一块面板上，木板四周刷上自己喜欢的颜色。最后安上四个园柱支脚。
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图11是机箱盖板的制作图。
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. X% W) f( R; M/ r1 b+ | 机箱盖板同样用1.0mm厚的砂面不锈钢板制作。不过应该注意不锈钢板拉丝的纹道取向，按您喜欢的纹道方向下料就可以了。Φ22孔和Φ32孔的相互间尺寸一定要准确，否则盖板可能会盖不上。图中右上角是一个饰板，饰板可以用木质的也可用有机玻璃的，制作好后用电脑刻字机刻上自己喜欢的文字、标识粘贴在盖板上。一个很时尚的机箱就基本做好了。& m2 I0 c) r O j4 x7 Z7 [
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主机电路板用支架支起并牢固的安装在下机箱上，高低位置以不影响上盖板的装配为准，盖上上盖，打上和下机箱连接的四个紧固孔，拧上自攻螺丝，这个耳放就全部完成了。
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图12就是我们总装好的OTL电子管耳机放大器。
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您觉得怎么样啊! 如果您真的用心做了一台这样的耳放，听后一定会说：“哇! 原来这玻璃管里发出的声音竟是这样的让人心醉呵！”那就赶快找出一些你曾经喜欢的CD，在“胆管”发出的橙红色的光线下去寻找新的感觉吧!
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1 c3 X- e5 ~2 h+ {+ i! Q作者：任保华 文章来源：耳机俱乐部$ o6 r6 d% N) K+ a
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[ 本帖最后由 steven 于 2006-7-10 15:19 编辑 ]
