2010年7月13日 星期二

真空管RIAA pt.4

這個印刷電路板,我已經忘記是請哪位幫我製作的了......總之做的很好,自己家裡真的沒這個環境洗板子。焊接等等的步驟相當容易,因為板子是手洗的,所以只要注意有些地方要雙面焊接就好。

這是焊好的一個聲道,零件是以手頭上有的庫存做選擇,所以看起來相當雜。






















這個40uF好像是跟香港網友購買的,不過現在有體積更小的Fast Power可以選用了。





































因為是直交電路,RC等化網路裡的電容,都必須使用足夠耐壓的元件,為此特地在RS定了一些500V高壓的雲母電容。






















這電路完成之後,就要開始裝箱了。

是五年後........

沒錯,電路是2005年就焊好了,而且包括穩壓等等也是,但是一直沒找到夠大的機箱,所以全部的東東就被我塞到紙箱裡,閒置了五年。

直到最近,因為唱盤,唱臂等等都有一些異動跟升級,才讓我真的認真考慮把這部真空管Phono組裝起來,很想知道到底它的聲音會是怎樣?
終於在網路上找到一個勉強裝的下的鋁箱,也不算太貴,就定了回來,開始鑽孔等等。也因為五年的變化,當時預計使用的變壓器,也都不知用到哪裡去了,所以就在洛陽街重新定做了兩個EI變壓器,一起裝到機箱裡。我用一個鐵板,把變壓器、整流跟穩壓部份,與主電路隔開,以避免交流感應;加上一組緩開機(用DZ的輸出delay套件改的),讓高壓變壓器在燈絲亮足40秒後才上電,避免燈絲跳火。

裝好之後,觀察燈絲電壓是否都正常,delay是否乖乖上電,高壓穩壓是否妥當,工作點是否大致正確......就趕快接上唱盤,開聲!哇!好好聽.......and HUM~HUM~HUM~

好聽是真的,不過有哼聲,這可不行。在電源的部份調整,也是一樣;接地重新整理,還是不行。於是寫信問GetPointLee大大,才知道EI不是那麼容易就可以裝在同一箱裡面,所以就乖乖地把變壓器等等拆出來,另外買一個元山鐵箱跟金屬接頭,變成變壓器外置的兩件頭。再接上系統,果然哼聲低至不可聞~~感謝李大的指導!

取個名字,叫它PD1好了。

裝箱的風景。左邊是穩壓跟choke,右邊是主電路,中間用鐵板隔著。



















兩個聲道的排列。過了五年,鋪地的銅箔都已經開始氧化了。





















輸入級使用RCA的5842/417。





















EC88是Telefunken的,底下有豆腐干喔~





















輸出原打算用7119/ECC182,但是機箱高度不足,就先使用5687了。





















穩壓跟choke。燈絲的穩壓IC就直接鎖在機箱上了。




















交流輸入部份,高壓就直接援用AC插座,燈絲的部份另外裝一組金屬插座。





















外接電源盒,兩顆LED分別顯示燈絲上電/高壓上電。




















外接電源盒背面,AC110電源輸入以及兩組接往主機的次級電壓。





















由於我的ONO clone目前出借中,所以沒辦法兩部機器做比較;手上有的是Passdiy Pearl跟Klimo Merlin clone,就以這兩部的聽感為基礎來比較好了。首先以Pearl來比,除了寧靜度跟高低音域平衡度之外,其他部份Pearl都輸,包括活生感,對比,動態,空氣感,連速度感都差PD1一截。至於Klimo Merlin呢,它的極高頻是弱項,那種電光火石般的速度感差PD1很多;不過中高頻部份的表現就相當不錯,密度跟光澤都比PD1略佳,低頻部份兩者的差別就沒那麼大了。不過嚴格說來,Merlin勝之不武,因為它可是裝了一堆ERO/Resista電阻,Black Box電容,ARC用的管座等等,比這部實驗機的用料好了不少呢。

PD1有一些缺點,比如說高頻有時候聽起來有點火氣,中頻段的密度有點不夠,低頻稍微多了一點點,整體聲音質感還沒有到位,兩個聲道的平衡不容易處理,開機後半小時兩個箱子都熱得要命;但是,單就以實驗機來說,PD1出來的聲音,絕不馬虎,整體的平衡感非常好,空氣感,速度感絕佳,對我來說,PD1在這個階段我的LP系統裡,幫我挖出了更多LP的美好,而且有時候聽到那種動態的對比,會懷疑這是CD的動態嗎?

所以,如果有機會,我會再以這個線路,作進一步的調整,包括縮小板子,以其他的元件來規劃,並且找到更適合的機箱。Wish me luck。

2010年7月8日 星期四

真空管RIAA pt.3

我自己設計的phono,希望整體的gain要夠大,RIAA網路要準一點,雜音不要太高,不要有哼聲,要直交,最後是電容交連輸出。這個第一個設計,輸入級選擇了5842/WE417,主要是手上剛好有,而且它的μ值跟gm都夠大,可以達成低雜音的目標。其他可以選擇的管子,包括了EC8010,6C45π,E180F三極接法等。第二級是EC88/6DL4,也是手上有管子,而且價格不高。第三級陰極隨耦,打算用5687/7119,輸出阻抗很低,也是手上有不同的管子可以用。

首先來看第一級5842:

gm≒20mA/V
μ≒44
rp≒2.2K

當RL=10K,Rout=2.2K//10K = 1.525K
令R=47K,R' = R + Rout = 48.525K
C' = 75μs / R' = 1545.6pF

而EC88的Cin = Av * Ca-g + Cg-k-h + 散雜電容 = 52 * 1.7 + 3.8 + 3 ≒ 95pF

所以C = 1545.6 - 95 = 1450.6pF

另外一個要加入考慮的,就是所謂的Neumann常數,也就是刻片工坊將Master轉刻到Lacqure上的時候,刻片機會將超高頻濾掉,以免過多的超高頻損害了刻片頭。大致來說,這個時間常數大約是3.18μs或是3.15μs,即50KHz左右。而只要在這一級的RC網路中,加入一個電阻,就可以把這個失落的一環補起來,只是很遺憾書上並沒有講清楚這個電阻的正確計算方式,只能瞎子摸象:

3.18μs = Rneu * C
所以Rneu = 3.18μs / 1545.6pF = 2.05K

工作點大約在16mA,-0.45V,RL = 10K,取Rk = 27R,因為Rk'實在太小,所以暫時先不並聯電容。

第二級EC88:

gm≒11mA/V
μ≒65
rp≒5K

令R=20K,則R'+Rout = 9R = 180K
Rout = 5K // 20K = 4K
所以R' = 176K

C = 318μs / R = 15.9nF
因為第三級為cathode follower,故輸入電容很小,影響可忽略。

工作點大約在6mA,-1V,RL = 20K。而前一級的屏極電壓大約是90V,所以取Rk = 15K,而Rk' = Rk // (RL + rp) / (1 +μ) ≒ 300Ω ,所以取陰極電容C = 47μ時,f-3db約等於10Hz。此處陰極電容一定要加,要不然這一級的放大倍率會降到很低。

第三級5687:

作為陰極隨耦,可以用一支管子裡的其中一組,陰極電阻用18K,陰極電流就有13mA左右;甚或是兩組並聯。此處我用另外一種方法,其中一組做為隨耦,另外一組在陰極底下,當成主動恆流源,只要在它的陰極底下加個電阻,柵極對地即可。


電源:
燈絲部份,以三組317穩壓供應三種管子的燈絲,並且給予墊高。高壓穩壓採用ARC的架構,以MOSFET為主動元件,LM336為參考電壓,以IC作誤差放大。燈絲與高壓變壓器分開,主要是因為燈絲必須要先點,要不然高壓跟燈絲一起上,管子會有跳火的情況。

高壓穩壓之後,主放大板上還有若干電阻電容,再做一次濾波以降低電源漣波的影響。


下圖即是整體的主電路圖:


















印刷電路板的正面與反面。事實上可以縮的更小,不過這是自用的實驗版本,先這樣就好。










































零件在板子上的排列,可以檢查會不會撞在一起。























再來就進入實作了~~~

2010年7月6日 星期二

真空管RIAA pt.2

先以書上的基本分離式RIAA放大基本電路為例:
















放大管採用ECC88,μ值適中,Gm值高。第三級為陰極隨耦電路。
75μs低通電路由R4/R5/C3構成,而3180/318μs的濾波由R8/R9/C5負責。雖然看起來很簡單,不過重點是,要將元件以及電路本身的RC特性一並考慮進去,才能得到比較正確的濾波特性。

75μs部份:
第一級共陰極放大,輸出阻抗rout=rp//RL = 6K//100K = 5.66K
本級的放大倍率為29,Ca-g=1.4pF,所以米勒電阻是Cmiller = (Av+1) * Ca-g = 30*1.4pF = 42pF,柵極對陰/燈絲/屏蔽的電容Cg-(k+h+s) = 3.3pF,所以總輸入電容大約是50pF。同時,這也是第二級的輸入電容值。
將電路轉化成戴維寧等效電路,就成了下圖:





























先取R5=1MΩ,然後減少rout的影響,取R4=200K,此時,C3看到的電阻值是(R4+rout)//R5 = 205.66K//1M = 170.58K。以75μs時間常數代入,C3 = 440pF,不過要將第二級的輸入電阻計入,故所需的電容值是440pF - 50pF = 390pF。

剛剛忽略了C1交連電容的影響,但可以直接將他移動到RC網路之後,如下圖:






















如此交連電容可以用到0.1μ;當然也可以放在原來的位置,此時就要大於0.47μ。

3180/318μs:

先看陰極隨耦的輸入電容:








而Av=μ/(μ+1),Av=0.97,所以上式的右項可以忽略,只計Cag=1.4pF,加上散雜電容大約是8pF。所以在第三級使用陰極隨耦,有著很小的輸入電阻,不會對前面的RC網路造成影響。

將3180/318μs放在一起,可以很容易得到上側的電阻值是下側的9倍,如下圖:





























我們先取上側電阻為200K,則上側總阻值為200K + 5.66K = 205.66K,所以下側電阻就是205.66K/9 = 22.85K,而C = 13.92nF。
也可取上側電阻為194K,下側就成為20K,而C=15.9nF。

如此,完整的ECC88唱頭放大,就可以像下圖:











大致的設計方法介紹到此,後續將以敝人的電路來說明。

2010年7月2日 星期五

超光速的音量控制器

本來打算找時間寫一下,不過網兄WF已經在部落格談了,寫得很好,所以.....就不丟人現眼了。

Lightspeed Attenuator: 光敏電阻音量控制器