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为北京城南老马制作的耳放开工啦——设计、实验与制作(随进度发

时间:2017-05-31 21:32来源:www.crystalradio.cn 作者:白居不易 点击:
几天前收到了邮购的输出变压器,准备工作基本就绪,今天开工,应网友之约把设计、制作过程随进度发上来。 一、起因 北京城南老马网友想用富裕的GB-9B毫伏表改成耳放,跟帖提供了一个耳放电路图,由于我正好需要100微安的表头,因此希望改装后,把拆机的表头
几天前收到了邮购的输出变压器,准备工作基本就绪,今天开工,应网友之约把设计、制作过程随进度发上来。
一、起因
北京城南老马网友想用富裕的GB-9B毫伏表改成耳放,跟帖提供了一个耳放电路图,由于我正好需要100微安的表头,因此希望改装后,把拆机的表头及前面板转让给我,如果需要耳放用的元器件可以交换,也可以帮助改装。由于多数网友不支持这样拆改,经过沟通,老马把GB-9B毫伏表转给我,我则负责制作一台耳放。受人之托,必当尽力而为,在不使用昂贵进口补品的前提下,使机器达到较高指标。
二、设计思路
    耳机SONY牌,阻抗24欧姆,灵敏度98dB/1mW。
由于耳机阻抗只有24欧姆,因此必须使用输出变压器,于是在网上订购了全新的7K:8欧姆的6P1输出变压器。正好手头有一全新的七灯收音机变压器,足够作6P1单端功放了,做耳放使用虽说有点小马拉大车,但可以增加滤波级数,也便于日后更新换代。
    计算所需增益:耳机灵敏度为98dB/1mW,按最大声强104dB计算(已经把效率问题考虑进去了。注意:耳机所需功率与音箱不同,音箱的声强与距离的平方成反比,耳放则不存在这个问题)。
),其所需功率为4mW,电压Uo=√0.004X24欧姆=0.31V。
输出变压器的变比为29.6(√7000/8),变压器初级信号UL=9.18V。
设输入端灵敏度为300mV,电压增益Go=9.18/0.3=31。考虑到6P1输出变压器的性能,功放决定采用阴极输出,其电压增益为0.9左右,所需推动电压还要加上阴极偏压,因此前级信号输出电压需要9.18/0.9+(2~4V)=12.2~14.2V,前级电压增益需要43~47 。一级6N2阴地放大即可满足要求,6N2是音响里常用的国产管,口碑不错。
    采用阴极输出的理由是,耳放需要较高的信噪比,要求电子管工作电流不能过大,跨导尽量高一些,6N1是中μ三极管,在简易收音机里作功放使用可以输出300mW功率。因此完全可以满足耳放要求。阴极输出具有较宽的频率特性,输出阻抗低,对输出变压器性能要求不高。
    虽然只有两个电子管,但是起到原GB-9B里4个6J1的作用。整流部分采用1N4007二极管。
三、电路图
    根据初步拟定的设计方案,绘出电路草图,待实验调整后最后确定电路。
根据上述思路,电路草图如下:6N2屏极电阻没有标注阻值,应为47K~100K。LED指示灯也没有画上。
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     6N1电子管的参数(1/2)为,屏极250V/7.5mA,阴极自给偏压600欧姆,放大因数35,跨导4.35mA/V,内阻8K欧姆。作阴极输出时,等效μ小于1,其等效内阻R'≈1/S=230欧姆,因此对输出变压器的要求较低,根据ZL=2πfL公式,普通的输出变压器,无论是电感量还是最低频率完全可以满足要求(参见北京城南老马原帖里,本人发布的实测图形)。其最佳负载阻抗与标准工作状态相同,简易收音机为了追求最大功率灵敏度,负载阻抗一般取10K(负载系数1.2),根据三极管的负载特性,负载系数为2~2.5倍时失真较小,本机输出阻抗取15~20K。由于输出变压器为7K:8欧姆,
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    次级阻抗相当于17~23欧姆,可以在次级并联一个适当电阻(图中R*),使阻抗匹配,同时在没有插耳机的情况下,避免输出变压器空载。图中6N1阴极处R*与输出变压器直流电阻(250欧姆)之和为阴极电阻,在实验中根据不同工况进行调整,以最小失真为准。
   耳放所需的信号电压小,相对噪声电平较高,因此在设计制作上应当十分注意。原来设计6N1阴极采用电阻作负载,再通过电容耦合到输出变压器,考虑到电阻会产生热噪声,电容耦合必然会产生相位失真,因此直接用输出变压器作负载。信号输入端与电位器的距离尽量接近,并使用金属隔离线(一端接地),因此准备把莲花插座安装在前面板上。电源变压器杂散磁场是交流噪声干扰源,由于本机体积较小(200X130X50mm3),决定把输出变压器装到底盘下面。本机器主要元件采用新品,也保留了一点“修旧利废”的痕迹,底盘是利用放大机曝光时间控制器的铁制外壳改造的,铝合金前面板取自第一代复印机的硒板,音量调节旋钮拆自某仪器(不慎把糟蹋东西的历史暴露了为北京城南老马制作的耳放开工啦——设计、实验与制作(随进度发 )。全波整流的二极管拆自节能灯、电子镇流器,实践证明这些二极管经过高温高压考验,比新品可靠。由于是供别人使用,为了提高安全系数,实际制作时每边采用4个二级管,每2个并联再串联。
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    这是备选的底盘,利用PVC奶箱改制的,四框经过加固,底板和前面板准备用铝板,体积稍大一些,便于升级。
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三、阴极输出实验数据
1、仪器连接
    利用自制的缓冲器(6N3阴极输出),把原来20K阴极电阻去掉,信号栅极电阻原来接20K电阻上端改为直接接地,阴极通过6P1输出变压器初级,并串联390欧姆电阻(电阻两端并联25V220微法电解电容)接地。
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     输出变压器次级接30欧姆电阻。6N3屏极电流5mA,阴极电压3.2V。
   信号发生器输出端与缓冲器输入端连接,输出变压器次级接毫伏表。信号发生器输出1KHz正弦波信号,调节输出电压,使毫伏表100mV档满度,然后变化信号频率,测试输出电压。
2、测试结果:自200Hz~30KHz是平直的,从100Hz开始略有下降,到40Hz衰减不到1dB,低频转折点为16Hz(-3dB,电压70%处),高频转折点达到135KHz(-3dB,70%处)。证明这个变压器配合阴极输出功放电路,频率特性只有频率低端略有下降,完全可以满足耳放的要求。
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这个测试结果是利用现成的缓冲器对电路稍加加改动进行的,没有顾及耳放的需要,负载阻抗也不完全匹配。如果采用专门设计的耳放电路,各项指标还能进一步提高。下面转入制作阶段,需要在铁底盘上打眼,挖电子管座的安装孔,只有一把手电钻,一点一点地干吧。


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