原创技术分享——直耦845单端胆机制作

一直想做一对845单端机，推我的HARBETH MONITOR30音箱。单端机虽然在电指标上远不及推挽机来得好，但是听感上确实有其独到之处。对单端机的喜好始于仿制WE的91电路单端机，后来又试了一些电路，包括全部使用变压器耦合、电容隔直变压器并联输出等，但总是觉得有些地方不对劲，直到做了2A6直耦2A3的单端机后才找到了原因所在。当时，用普通材料焊起来了一对3瓦的小东西，可听上去声场极为开阔，声音通透，频响也很宽，声音远好于用重料堆砌的91电路机。原来去掉级间的耦合电容才是单端机音质最佳方案。可是这3瓦的小东西只适于推像励磁扬声器制作的高灵敏度的音箱，对像MONITOR30这样的，连说明书上都要求用25-100瓦放大器推动的音箱来讲是力不从心的。所以做一对845单端机的计划就这么诞生了。

建立设计前题

我为自己设立了如下的前题：

1.要能推响MONITOR30这样的低灵敏度音箱；

2.尽量全部使用电子管；

3.尽量减小体积和重量。

电源模式

做像845这样高电压的大管机，电源通常是由两部分组成。其一是供大管用的千伏级的电源；另一部分是百伏级，供前级电压放大管用的电源。通常由两个变压器绕组、两只整流管及两套滤波电路构成。这样的做法是与我设立的前题3背道而驰的，而且在低压组电源出问题时功率管的安全很可能受到威胁。

其实，直耦机的关键是将功放管的阴极电压抬高至高于电压放大管阳极所需电压以上，以使负偏置的功率管工作在合适的工作点上。这样的结果使功率管的阴极电压要有一定的高度，为什么不能利用这个电压，找一些低电压工作的电压放大管，从而实现用一组变压器绕组一只整流管解决电源问题呢？本机尝试了这种做法并获得了成功。

在功率管的阴极电阻上做分压电路（R2和R3）在R3上并联退耦电容，变成电压放大管的供电电源。R2为功率管的偏置电阻，调节它的阻值可以调节功率管的偏置电流的大小。R3和电压放大管是分流电路的关系，流经电压放大管和R2的电流之和等于流经功率管的电流。

整流管的选择

上千伏的整流管说实话应该选用像866这种还有一定存量的管子。但还是那个问题：与设定的前题3冲突，用866需要用两只管子，而且灯丝电流大，对灯丝变压器的体积有影响，会增加整机的尺寸和重量。挑来拣去，还是5R4比较合适，它一只管子做全波整流管，厂家给出的典型参数说，屏级到屏级的交流电压可以到1800伏，灯丝电流只有2安培，而且这管子也有一定存量好找到。

从图上看5R4在每个屏极加900V交流电压、整流输出100毫安电流时，灯丝需先预热10秒钟以上。由于灯丝电源要先于屏级高压10秒以上，所以本机的电源变压器设计成灯丝变压器和高压变压器分别一只变压器，它们的通电次序为灯丝变压器先行通电，高压变压器则由一个延时开关控制，延时一段时间后再通电。

由于前题2的存在，挑选延时器时也特意选择了玻璃管电热型的延时开关，EDISON出的B1560，它可以用6.3V交流加热，60秒后接通开关。

电源滤波采用CLC派型滤波，滤波电容为遵循前题3的要求，没有使用体积巨大的油浸或薄膜电容，而是用电解电容串联加恒压电阻的方式。由于担心整流管承受不住瞬间大电流（包括滤波电容的充电点电流）的冲击，第一级电容滤波电容使用两只10微法/560伏电解电容串联。滤波电感用了手头上有的ISO TANGO的LL-20-150D 20亨150毫安。第二级滤波电容使用了两只100微法/600伏电解电容串联。

功放电路

功放级和普通的自给偏压的单端功放没有什么不同，只不过多了R3这个自举电阻把阴极电位进一步提高，以配合和电压放大级进行直耦。C3和C4是克服交流声电路，关于这个电路的原理，大家可以参照http://www.tubecad.com/2014/09/blog0308.htm。另外一个减少交流声的措施是使用直流给845灯丝供电，这里就无法顾及前题2了。我使用了LT1083稳压模块，要注意一定要把LT1083安装在金属外壳上，使整个金属机壳作为它的散热器，845顶丝电流较大，如使用独立散热片装在机壳内，会因空气不流通造成LT1083过热而保护停止工作；为保证直流有低的纹波度，整流后的滤波电容不能太小，实战应用20000微法。由于845的灯丝电压也较高，所以一定要加灯丝平衡电位器把噪声调至最低。这个电路最后在负载上实测的静态噪声1.7毫伏左右，非常低。

功放管的工作点

从厂家给出的典型值参数看，750伏屏级电压时，工作电流95毫安，1000伏时，90毫安。5R4整流管配合这个派型滤波器，在屏级到屏级电压1800伏左右时，输出100毫安左右电流，电压输出也就是1000零几十伏，再减去阴极偏置、自举电路升高的电位及输出变压器上的压降，实际功率管屏级对阴极的电压就在750伏左右，所以工作点电流就选95毫安。通过调节R2的阻值将功率管的工作电流控制在95毫安左右即可。

输出变压器的阻抗

从厂家给出的典型值参数看，似乎从3.4K到11K都是845这管子可以应用的负载阻抗。那这些阻抗的输出变压器对于输出信号到底有什么影响呢？在这个电路制作中我做了些实验。我使用了3种阻抗输出变压器6.5K、10K和14K，这3中输出变压器都是厂家量产的正式产品，出厂的品质应该是有保障的， 6.5K和10k的是加拿大厂家HAMMOND的1629SEA和1638SEA，14K的是英国厂家STR的。1629和1638的频响标称都是20-20K合资正负1分贝，STR的频响标称是2.5-125K赫兹正负0.5分贝。

理论上说，负载阻抗越匹配于管子工作状态下的内阻，获得到的输出功率就越大。问题是由于线路特性和杂散参数的影响，使管子的工作内阻在全频率内并不是一个恒定值，这就是个考验了，哪个阻抗的输出变压器更能适应这个电路了呢？

我的实验方法是在变压器输出端8欧姆负载处接上一个7.5欧姆的大功率电阻，将测试仪界面接到电阻两端，在1000赫兹时，测得一个非线性失真5%电平；再以1/3倍频程进行递增和递减的测试，分别测试电平和非线性失真的变化情况。测试频率范围在20-20K赫兹之内。1629和1638在递增实验中表现稳定电平基本没有什么变化，非线性失真随频率升高逐渐减小；STR在6000至8000赫兹时有一个小小的凹陷，非线性失真也是随频率升高而减小。在递减实验中3只变压器在100赫兹以上的频段表现平稳，电平和失真都没有什么大的变化，在100赫兹以下情况开始变化，3只变压器的非线性失真都开始增大，变化最大的是6.5K的其次是14K的；电平变化方面在50赫兹以下都有下降，10K的和14K的下降不明显，而6.5K的比较明显。在1000赫兹5%失真的测试中6.5K 的变压器是输出电平最高的，其次是10K的。综上结果可以说10K阻抗的输出变压器是最适合于这个电路的。

电压放大电路

从厂家给出的845的典型值参数来看至少要有93伏的信号电平才能推满845的功率，这要求电压放大级的放大倍数不能太低；由于追求的是直耦，所以做成多级的电压放大级也很困难；电压放大级的取电，又是从功放级的阴极自举电路取电，由于自举电压不可能太高，这牵扯著整流管的选择，电源变压器的选择等问题，还有自举电阻上的功耗发热问题，所以只能采取使用低内阻管电感负载方式尽量利用电源的电位高度。总结一下，电压放大级需要单级放大器，管子需要高放大倍数和低内阻。这类管子有EC8010、D3A、6C45p等，实战选用了EC8010。EC8010管子有一定存量，不难找价格也不太贵。

从厂家给出的典型值参数看2.4K的内阻和60倍的增益挺适合，负载电感也用了手头上有的ISO TANGO的TC-60-35W，它 60亨、35毫安允许通过电流，两段式绕制，而且体积娇小，特别适合EC8010，可惜已经停产了。

从厂家给出的典型值参数看，电压放大级的工作点在20毫安以上都有稳定的增益和内阻，所以调节R1的阻值使EC8010的电流控制在20多毫安。

可是60倍的增益还不能满足推动845的要求，好在现在的前级设备都有着很低的输出阻抗，所以加一个增压的输入变压器是个好办法。

这类产品现在也不是太多，我找到了Lundahl的LL7903，它在1：2应用时允许+28dBU的信号，有很大的信号空间。

实测LL7903用1：2连接进EC8010 电压放大级，60亨负载电感直耦推845功率放大级用10K阻抗输出变压器8欧姆输出端接7.5欧姆负载电阻。输入0.774伏1000赫兹正弦波，负载电阻上测得13.5伏电压，也就是24瓦多。可以说电压放大级已经能推满845的输出功率。

关于845的屏级材料

845管子无非两种，一种是传统的石墨屏级管，另一种是创新出来的金属屏级管。之前实践的845单端机总觉得高音不够开声场局促，使用过金属屏级的管子实验，确实对高音的松弛感有所改善，我还一度认为石墨屏级的管子不能获得优质的高音效果。但是金属屏级的管子在使用时屏级发红现象严重，长时间使用时，前后声音有一定的变化量。

在本机上我也对这两种材质的管子进行了实验，这次的感觉反而是石墨屏级的管子声音高低音比较均衡，金属屏级的管子高音有点炸，可以说石墨屏级的管子更适合这个电路。

总结

通过对本机全频段对测试（8欧姆端接7.5欧姆电阻负载，20-20000赫兹正弦波）测得电平11伏多时（等效功率16瓦），非线性失真基本在3.5%左右，6000赫兹以上更是逐步减小，20000赫兹时只有0.5%左右，只有20赫兹时在7%。当然这个指标对于现在的功放来讲是不值一提的，但是就听感来讲，它们比我做到指标超高的晶体管甲类推挽机要好得多。有着单端机的耐听、电子管机的温暖声音、直耦机的通透和声场开阔感。

那么有没有达到我的初衷呢？首先看推MONITOR30，与晶体管甲类推挽25瓦功放对比毫不逊色，听大乐队时甚至更加宏伟，在小音量时没有晶体管机的呆板和冷漠，有一下子就抓住耳朵的能力。

全部使用电子管这项怎么样呢？

从顶视照片上看只有电子管和变压器，实际上，除了一个845的灯丝电路确实都是电子管电路。

第三个目标是尽量小的尺寸，实际也做到了，单机机壳尺寸只有386??254??88mm，对845这类大管机来讲可以说是十分娇小了。

就此对我这个直耦对单端845功放做了粗浅的介绍，这个电路的制作成功也是在不断实验对基础上做出来的，希望我们广大的焊机爱好者不断钻研，推出更好的电路共大家欣赏。