深度剖析天進BewitchNo.2A3膽機
來源：本站 時間：2006/11/21 點擊：26833
天進BewitchNo.2A3膽機，參照國外2A3名機電路，精心設計。結合數字音源低失真、寬頻響、大動態的特點，將膽機指標提升到二十一世紀的水平。其電路設計超凡脫俗，既尊重膽機歷史，又不拘尼于歷史常規。吸取名機電路精華，又溶入現代電子技術和電子工藝材料，提高了膽機性能指標。綜合No.2A3的電路設計，結構工藝有以下特殊之處：
1．從頭至尾全部低µ三極管。
2．2A3工作擇優選用A類推挽。
3．前級電路吸取名機“威廉遜”之精華。
4．迎合本世紀初“NO.NFB”之世界潮流，合理選擇負反饋系數β。
5．新型高導磁材料，新工藝使電感耦合爆發新生命。
6．超寬頻的輸出變壓器。
7．印刷電路裝配工藝，使分布參數的寄生耦和減到最低。
8．嚴格的調試工藝，完善的測試手段。
本機超寬頻頻響、超低失真、強勁的低音振憾力，直逼DC功放，而特有的膽味使聲音甜美，圓潤有是石機無法比擬的。堪稱“二十一世紀的威廉遜”。
一、超低失真的設計取向
雙三極管6SN7自從1945年被英國名機威廉遜放大器應用以后，開始被音響生產設計者所青睞，其后麥景圖，仙童等名膽機幾乎都有其蹤跡。6SN7的特點是低µ，低內阻，大動態，在所有三極管中驅動輸出是線性、幅度最優秀的，此特點可以從其特性曲線中直觀發現，歷來A類，AB1類輸出50W以下的膽機無一例外的選用6SN7作電壓驅動級。威廉遜放大器中用6SN7擔任直耦前級放大，P-K分割倒相，倒相驅動放大等所有前級電壓放大任務，其低失真、寬頻響得到世界音響界的首肯。天進BewitchNo.2A3膽。采用了類同的電路，但針對本機2A3輸出級的特點，作了適當改進使之輸出驅動電壓更高，前級失真可接近于零。
2A3的特點是眾所周知，其固有低內阻，寬頻響特性遠非威廉遜放大器中接成三極接法的KT66所能比擬，美中不足也只是輸出功率略低于威廉遜的20W而已。
No.2A3放大器采用A類推挽，當屏極電壓為300V，采用固定柵負壓-62V時兩推挽管屏流總共靜態值為80mA，負載阻抗3.5KΩ（屏一屏）輸出有效功率15W。此工作狀態是RCA公司推薦的典型工作狀態，也是應用最為廣泛的，效率較高且失真最低的運用方式。在無任何負反饋條件15W輸出的非線性失真僅為2.5%，是其它輸出管難以達到的指標。RCA推薦的另一種典型應用狀態為2A3 A類單端輸出級，在同樣B+電壓柵負壓-45V時輸出功率3.5W，顯然2A3 A類推挽輸出遠超出單端A類的幾倍，究其原因是A類推挽時將2A3工作點由-45V下移為-62V，相應的提高了驅動電壓幅度，當然使效率大幅提高。此種運用方式頗類似于多級管輸出級的AB1類，但RCA在其發表資料中聲稱此狀態非AB1，而是A類。因為-62V的工作點并未越出2A3線性區的中部，相反是單端運用時2A3屏極功耗限制了其線性區的發揮。
A類推挽的優勢是不容置疑的，首先它消除了輸出變壓內的恒定磁通，提高初級一定匝數的電感量，此點是膽機 低頻響應特性的關健。天進No.2A3輸出變壓器初級電量可達到30亨利以上，容許初級對稱直流電流可達200mA，此為該機頻響下潛到20Hz以下的有力保證。A類推挽使絕大部分偶次諧波失真被輸出變壓器所抵削，使總失真率僅為2.5%。至于說偶次諧波失真是膽機有特殊膽味的根源，此說法欠妥。膽機之柔和，動聽并非偶次諧波所致，而在于其軟過載特性，當信號過載時石機的波形是削頂成為棱角分明的平頂，而膽機過載形成輸出波形成緩變的圓頂形，使人感覺不到刺耳的尖噪聲。此種緩變波形的頻譜分析認為與偶次諧波所致波形等效，因此說膽味是偶次諧波的功勞實在是顛倒了因果關系。
推挽電路特別是A類推挽，使三極管屏極電源紋波在輸出變壓器中得到充分抑制，即使全波整流后只用電容濾波也不會有明顯噪聲。本機采用π式電感電容濾波使交流噪聲壓至無可覺查的程度。
電感耦合式驅動級是本機設計上大膽的創新。2×6SN7的前級電路性能無可挑剔，線性，頻響均為一流，所以成為威廉遜，麥景圖等名機首選電路。上述名機大多采用多級管輸出級其驅動電壓要求最高不過2×40VP-P，而本機的2A3是有名的食客，需要2×60VP-P以上的驅動信號，此輸出電壓是任何小功率電壓放大器的禁壓，如果再采用RC耦合就更難以實現。威廉遜放大器為了輸出2×38V的驅動電壓，6SN7是超限使用，屏極電路供電電后為450V，當開機瞬間陰極無電子發射，此電壓無電流。450V電壓直接加在6SN7屏一陰極間，強電場沖擊損壞陰極，破壞電子管的真空度，威廉遜此舉純屬是無奈之法。試想達到38V尚且如此，60V又如何達到呢？事實上此點正是2A3、300B的應用瓶頸，一臺2A3、300B功放機成敗之類關鍵是如何解決此60VP-P以上的驅動電壓，根據日本《無線與實驗》雜志近年電路介紹驅動2A3、300B不外乎有以下兩法：一是音頻輸入變壓器驅動，二是用功率管驅動。音頻變壓器有其特殊優勢，首先變壓器初級可得到極大的交流負載阻抗，提高放大管增益，與此同時卻有極小的直流電阻，使放大電子管有效屏極電壓接近電源電壓，從而使輸出信號幅度大為提高。其次是變壓器的初次級變壓比可以使放大管的等效放大系數µ提高N倍（N=變壓器變比）。為了得到高增益和平坦的頻響變壓器必須有足夠大的初級電感以使低頻增益提高，而且還應盡量減小繞組間分布電容以確保高頻響應的延伸，欲使耦合變壓器本身頻響達到10HZ~50KHZ±2dB都是十分困難的事。日本產中檔輸入變壓器其初級電感為20H（有25mA直流磁化電流）其變比為1：0.8+0.8典型頻響為25Hz-50KHz±2dB，其重量達0.79kg可見其體積不小和繞組之復雜程度。變壓器耦合低頻，高頻頻響還受初次級間漏感的影響，為減少漏感，分布電容必須采用分段，分層夾心繞法，以致工藝相當復雜。
采用功率管作電壓驅動級也并不理想，即使是輸出1W的小功率管，在高負載阻抗時可以輸出大于60V的驅動電壓，其非線性失真已超2A3輸出級的失真度，適用意義不大。天進BewitchNo.2A3采用 扼流圈形成的電感耦合方式，既有較高的負載阻抗，又有極低的直流電阻，使6SN7的動態范圍得到充分的發揮，當6SN7屏一陰極有效電壓280V時最大輸出信號可達140VP-P，同時該級對稱放大增益可達2×14倍，前級倒相器只要有2×7 VP-P的輸出電壓既可使驅動信號電壓達到2×100 VP-P以上，輕松解決了2A3推挽輸出級的驅動。
扼流圈組成電感耦合有變壓器偶合的所有優點，但卻有無變壓器初次級漏感導致的頻響不均和高音失真的弊端。在日本的膽機電路中十分流行。
扼流圈耦合的高輸出電壓特性，高電壓增益特性還減輕了前級的負擔，2A3 A類推挽固定柵 負壓為-62V（屏壓300V時）根據膽機A類放大的定義驅動信號電壓最高峰值不允許超過62VP-P，V4 6SN7的增益為14倍，所以V4輸入信號只需4.43VP-P，倒相器V3b的增益為0.85倍，所以V3b輸入信號應為5.2VP-P，前級放大部分本身電流負反饋系數不足1%，可以忽略，當無環路反饋時本級增益約為8倍，則求出開環輸入靈敏度為5.2v/8=650mv，調整環路負反饋為近似6dB達到本機額定輸入電壓。可見V4、V3兩只6SN7其輸入電壓均小于5V，其中V3b倒相器輸入管為5.2VPP，但p-k倒相器具有50%本級負反饋系數不存在產生失真的問題。
根據6SN7的特性當輸信號低于7VP-P對應輸入信號為0.5VP-P時非線性失真可以忽略。使該放大器產生非線性失真的機率只在后兩級，2A3輸出15W非線性失真最大為2.5%，驅動級輸出最高電壓的一刻非線性失真也不會大于1%，因此稍加少量負反饋即可達到HI-FI低失真指標。本機實測滿功率15w輸出時非線性失真不超過1%，當輸出7．5w時非線性失真降低為0.3%。
二、超寬頻響的決策
膽機頻響的擴寬不如OCL、OTL石機電路那么容易，在DC石機功放頻響已達0Hz-100KHz±1dB的時代，面對寬頻響數字音源大多數膽機停留在二十世紀中期的頻響寬度，以致使部分發燒友認為:欲聽大編制古典音樂非石機莫屬，只有欣賞人聲、弦樂才選膽機。基于此，膽機這種古老的產品如何在保持應有的特點，與時具進讓膽機煥發新的生命力，是當前膽機從業者的首要任務。天進BewitchNo.2A3在擴寬頻響方面下猛料取得重大突破：
1、關鍵部件——輸出變壓器，扼流圈
輸出變壓器歷來是膽機頻響的瓶頸，否則放大系統頻響再寬也被此瓶頸卡住。要提高輸出變壓器的高端頻響，低端頻響寬度有完全矛盾的現象，延伸低端頻率下潛要求初級電流量越大越好，當鐵心質量已定時增大電流量意味著匝數成平方倍的增多，而匝數增多必然使匝間，繞組間分布電容增大，使高端頻響下跌。電感耦合的扼流圈也有相同的矛盾。為此經常采用的是分段分層繞組布局，降低分布電容和漏感，同時使初級繞組兩部分有良好的對稱性，本機中扼流圈的初級電感達到100H以上，以中心抽頭為準成對稱繞法。輸出變壓器則分層，分段以兼顧高低端頻響。
在電路上也充分考慮使扼流圈，輸出變壓器有平坦的頻率特性；
只有上述傳統方法還不足以改善整機頻響，在電路結構上采用印刷板前級布線，有效降低交插耦合，以至多達四級的放大器無一高頻校正電容，而確保無高頻自激產生，實現高音無意外衰減，輸出變壓器初級也無高頻旁路，加上扼流圈，輸出變壓器的精密繞制工藝使本機高端頻響提升為82KHZ-1dB，無疑已達到DC放大器的指標。由此可知本機原件布局，布線以及重要部的屏蔽是經過周密設計的，放大器的低頻相移極小，高音頻交插耦合也極小，是本機寬頻響，高穩定度的保證。
扼流圈電感耦合極易出現頻響曲線的嚴重不平衡，其中原因有三：其一是扼流圈的電感性使其阻抗隨頻率升高而增大，結果在1-3KHz的中音范圍產生曲線的上凸，嚴重的不平衡度超過±5dB。二是隨頻率上升分布電容容抗降低，導致高音衰減，三是電感和本身以及電路布線，元器件分布電容在某一頻率范圍內產生諧振峰，對頻響曲線的平直形成極大的影響，上述三點對本機來說，6SN7、2A3低內阻特性使之有極大的緩解，例如100H的扼流圈對電容的影響。2A3內阻只有800Ω對輸出變壓器頻響改善也相對有利。
另外根據2A3特性，固定柵負壓應用時，柵極電阻應以50K為限，否則易損壞2A3。此兩只電阻等效并聯于耦合電感兩部分繞組之間，對扼流圈阻抗隨頻率的變化率也降低，頻率特性越于平坦。
2、三點轉折頻率的參差布局
V3的直接耦合具有直流傳輸特性，除此而外決定本極頻響的只有以下三個時間常數電路：首先是V4、V3的RC偶合電路，其轉折頻率f1由C8、R24（C9,R23）決定其低端轉折頻率f1約為3.4Hz。其次是C11、R27（C12、R26）其轉折頻率為f2約為7.23Hz，輸出變壓器初級電感30H，2A3內阻800Ω，負載阻抗3.5KΩ時，計算轉折頻率約為4.27Hz為f3。上述三個低頻轉折頻率呈參差分布，使總頻響曲線下降斜率小于6dB/OCT，共-1dB的頻率為10Hz左右，既有足夠的低頻延伸，又有極為穩定的相位特性，足以保證放大器的穩定性和寬頻響。為了保證三個轉折頻率的準確性，電路中所有耦合電容器采用名牌音響專用電（法國蘇倫），其不僅有極低的損耗tanδ，也有極低的電感和ESR，一般稱發燒電容的典型特性是低tanδ和ESR，此特性對放大器頻響和音質都至關重要。
三、交流噪聲幾不可聞
天進BewitchNo.2A3有近90dB的信噪比，多年來膽機交流聲是難以斬盡殺絕的，膽機無訊號時交流聲素以耳朵到揚聲器1英尺內無交流聲感覺為高檔機。普通機則以一米以聽不到交流聲為標準。我以一款效率為90dB的音箱耳朵貼進喇叭交流噪聲幾不可聞（而且本機還用的交流點燈）。完全達到了高保真所要求的信噪比指標。
四、客觀測試和主觀聽音的美的結合
客觀測評指標雖然不能完全表現音響效果，但首先應肯定的是：客觀測試極差的音響決不可能有良好的主觀聽音評價，而測試結果指標高的音響主觀聽音評價絕不會很差。
用BewitchNo.2A3搭配了三款音箱—B＆W Signature 805,JBL 4312A和spendor2/3（音源為micromega CD132），這三款音箱各有不同的靈敏度和聲音特點，但BewitchNo.2A3匹配它們都顯出兩個特征，其一是聲音幼細而柔順且透明度極高，高聳入云的弦樂拉到最高音域處，絲毫不刺耳嬌艷的令人難以自持，播放女聲更是呵氣如闌、芬芳遍室，盡顯2A3直熱式三極管的優點和魅力；其二在搭配B＆W Signature 805和spendor2/3這兩對比較難推音箱時，其力水也源源不絕，播放大動態的交響樂時，氣定神閑、層次分明，的確令人嘆為觀止！
本人從事膽機研究半個多世紀，國內外名機可以說也閱機無數。客觀的講BewitchNo.2A3是一部從設計到校音都相當成功的電子管放大器，值得膽機發燒友關注。
—摘錄2006年《電子報》40、41期
作者簡介:
中國膽機界當之無愧的泰斗級人物，從事電子管放大器研究和生產60余年，自1958年以，在國內外多家雜志和報紙發表文章上百篇，著有《世界電子管手冊》，《電子管功放設計和裝調技術》，《常用電子管應用手冊》等書籍。
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