DAC 1855 DC 5687 從零開始 by 我是小胖子
 
  • 前言：
 
  • 會想寫這個主要是想把一些自己從什麼都不會開始的一些歷程，常常苦思不得解的問題，寫出來。讓一個徹底的新手也可以試試DIY的方式。本篇主要是參考<<由Steven Chen兄所做的DAC4395 DC 5687真空管輸出,身為DIY迷的你,不可不看!!>>一文完成。也可視為該文的補充說明，主要是給新手看的，若多有謬誤或很囉嗦，嗯！也是很正常的
 
  • 最重要的原則：
    細心是很重要的，因為我就是一個不太細心的人，所以很深刻的體會這句話。
 
  • Part0: 焊接的方式：
    在我什麼都不會的時候，這個是困擾我很久的問題。焊接的教學，可以先看看Eddie wang大大的首頁上，有一個焊接的基本技巧教學。
    <Eddie Wang 音響DIY工作室>http://eddie.dyec.com.tw/index.htm
 
  • 接下來說明一下烙鐵使用的一點心得，如有謬誤之處，請再指教：
    1. 焊鍚這種東西的特性是它會貼上夠熱且有金屬的點，而只要烙鐵有接觸到的地方，熱就會傳導過去。所以通常是一手拿烙鐵，一手拿著焊鍚，而零件則是讓電路板壓在桌上，或將腳稍微折一下固定他的位置。(零件要儘量貼平，以免變成天線。不過有些高瓦數的電阻，要拉高一點方便散熱。)
 
  • 將烙鐵的尖端點在電路板上的焊點上，烙鐵的邊靠在零件腳下，則可以形成一個小三角形，這個小三角形是建議的進鍚點，進鍚的量稍加練習就可熟悉。通常一個焊點可以在三秒鐘之內完成。
 
 
  • 2. 防止冷焊與包焊：
    通常好的焊點，看起來焊鍚是會和零件腳貼得很好。新手可能在有時候會覺得焊得都很順，怎麼突然有一點一直都焊不好。可以注意如下所述的問題。
 
  • 在一片通常在DZ訂來的電路板，底色是深綠色的(A點)是不導電不導熱的。而有銅鉑走過的地方則是淺綠色(B點)是導電且導熱的。如D點的焊點，只和其上方的焊點是導通的。而如C點的焊點和其周圍一大片都是導通的。
 
  • 所以當一個新手努力的記得三秒要完成，深怕燒壞零件的時候，C點通常都會焊不好，會一直看到焊鍚黏在零件腳上不肯跑到電路板上。為什麼會發生這個情形呢？主要是因為C點連接的銅鉑面積太大，這些部分均成為可散熱的面積，在三秒鐘之內，電路板上的C點無法達到足夠的溫度。通常遇到這樣的地方，可以先將烙鐵靠在焊點上=>心中數個30左右，讓整個區塊預熱=>將烙鐵靠上零件腳，再進鍚。
 
 
  • Part 1：搞定DAC的部分：
 
  • 廢言區：此刻的DZ上有DAC1855Kit及DAC4395-lite可供選擇，若要改成管輸出，則只要有一組5V的電源即可，若使用最簡單的DA-1716kit穩壓模組，穩壓晶片一定要散熱，而且空間很小。所以還是用DZ FAST-5V單電源精密穩壓套件，或自己搭一組也可以。DAC1855有reset的問題，還是4395好~
 
  • 在Steven chen一文中有一點提到--實做時DAC電路板上的R7, R8, R9, R10, R14, R15, R16, R17, C17,C23還有OP都不用裝,已裝上的要將這些零件拆下應不是件困難事。
 
  • 比對Data sheet(在Google上找AK4395 datasheet)發現這一部分大概都是Low Pass Filter的部分吧(Datasheet page21)。再比對原文中的電路圖和圖片，我就自己以為(這是個危險的習慣)其中的四支電阻，就是電路圖上面在Vin附近的1K電阻。至於在文中第一張圖的其它東西為何要裝上去，我也不太明瞭哩。
 
  • 假設DAC的部分可以搞定，那麼在如DAC4395 lite中如下圖的四個點A~D
    對地應都可以量到2.5V左右的電壓。再看一次AK4395 datasheet Page21，可發現，pin20~pin23分別是Analogue out的R-，R+，L-，L+。在下圖中的A~D四個點，就分別是從這四個腳拉出來的。
 
  • 這四個點，也是Steven chen兄的原文中電路圖中要取的：Vin+，Vin-。
 
 
  • 把同樣的東西移動到我的AD1855上。查看AD1855的Datasheet可發現Analogue out分別在12,13,16,17這幾支腳。再對上原來的PCB可發現圖中的A點大約是Pin1的位置，而標X的四個點，應該是走晶片下方出來的我們要取的四個點。
 
  • 在這裡我就直接把有連到這四個點的所有東西都拆了，其它就不管了。至於哪一個點是哪一個，用電表的歐姆檔對Datasheet量一下就可以知道了，如下圖中偏左的兩個X，分別是兩邊的analogue out – 端。
 
 
  • Part 2: 管輸出部分：
    在這一部分，起碼要先了解三極管的基本原理，建議可以去看DZ電子學教室中的幾篇文章，看完應該就可以了解個大概了。說明幾個重點：
 
  • 1. 若依最常見的組態，則輸入和輸出是反相的，這是什麼意思呢？
    就我的了解來說，聲波轉換成電之後的形式是一個波，也就是一個交流的形式：若在某一點是要往上的，則在這一點的Analogue out +會輸出上，而Analogue out – 會輸出下，而經過三極管之後，會反相。就是說上輸入會變成下輸出。
    看一下Steven Chen兄的電路圖，如圖中的out是接在Vin –的地方，剛好可以得到原來的訊號的相位。
 
 
  • 接下來說明一下電路圖中的濾波的部分
 
 
  • 為什麼這樣的結構可以濾波呢？我自己想到的解釋是這樣的：
    首先要有兩個很簡單的想法1.在並聯的兩個元件看到的電壓是一樣的。也就是說在圖中的a 電容和b電阻之間，他們在任一時刻所得到的電壓是相同的。另一個概念是串連的兩個元件，在兩端加電壓，則阻力較大的元件分得較多的電壓。如圖中的a’及b’電阻，因為b’較大，所以會分得較多的電壓。( 268-233 < 233-150)
 
  • 如果念完國中之後，通常都會知道電阻這種東西，另外有被稱為電容與電感的元件。除了大家都知道的電阻之外，還要一個名詞是”阻抗”通常的符號是X，可視為對交流電的電阻。
 
  • 電容的阻抗X-c頻率越高，則阻抗越低。而電感X-L則相反。電阻的阻抗則和頻率沒什麼關係。而因為直流的頻率為0，所以X-c是非常高的。
 
  • 市電經過變壓器之後，經過橋整，再經過第一個電容之後，會變成一個含有直流成份與交流成份(120Hz)的電。當這個電到了如上圖中圈圈的部分，可見有一個1.2K/5W電阻及一電容。
  • 對交流的成分而言，因為電阻的阻抗>電容的阻抗，所以大部分均分壓在電阻上。而直流的部分，因為電容阻抗>>電阻阻抗，所以大部分分壓在電容上，所以對電容的兩端而言，也就是下一級RC的兩端，看到的幾乎是直流。
  • 從另一個角度來看：因為電容對交流成份很容易通過，所以交流部分很高興的通過電容回家了(回到地端)。LC濾波的原理應該也類似吧。
 
  • 接下來說明一下5687真空管的部分，為什麼選擇這個管子呢？其實我也不知道，不過我想應該是因為這支管子的放大率比較低的原因吧，好像在某篇相關文章中看過。先找來datasheet，也是在Google上找tube datasheet 5687 pdf這樣多看幾個站就可以找到了。在datasheet第一頁可以得到的資訊如下：
  • 1.支雙三極管(就是一支管子裡面有兩個分開的三極管)
  • 2.腳位對應
 
  • 3.一些電氣特性
 
  • 說明一下：關於燈絲的部分，見Datasheet第一頁
 
 
  • 其中的4~5腳是燈絲的兩端，而8腳是燈絲的中間抽頭，根據datasheet所述，可以用6.3V(一邊接4~5另一邊接8)，或者12.6V(一邊接4，一邊接5)。前者為並聯，後者為串連。燈絲可以用交流，或直流穩壓皆可。我自己是用12.6V接，主要是電流會比較小，缺點我就不知道了~
 
  • 接下來用很隨意且不嚴謹的方式解釋一下真空管的運作方式，建議大家還是要看看一些其它的教學先。先看一下Datasheet中的這張圖
 
 
  • 選一條線，在X軸上移動。這張圖告訴我們一件事，當我們屏壓固定時(線上的數值)，我們用一個交流的訊號，在Grid上搖來搖去(提一個大家都會提的:Grid的電壓為負值，為相對Cathode而言)，則屏流會改變。
 
  • 如果我們串上負荷電阻，經過R*I=V，就可以得到輸出用的電壓。又圖中有一部分是較直的，這一部分是線性的部分，也就是選工作點時要注意的，要選在線性的部分。
    再來看一張大家都會看的圖：
 
 
  • 這是一張屏壓和屏流的關係。接下來說明選工作點的問題，什麼是工作點呢？就我的想法來解釋，就是當真工管在工作時，休息的那個點。當有訊號進來時，就從這個點上上下下。
    選工作點很多地方都有教，所以只提幾個我自己隨意想到的。以下不保証正確。
 
  • 1. 如下圖中的紅線是一條10K的負荷電阻在供壓為200V時的Working line，通過(200V,0ma)及(0V,20ma)兩點。當接上這個負荷電阻後，真空管的所有工作值都要在這條線上。這句話的意思就是，因為三極管中的電流主要都是有通過這個電阻，所以一定要符合這個電阻的歐姆定律。
  • 2. 當供應電壓不同會有什麼結果呢？如上圖的綠線和紅線相比。則綠線在不同的Grid voltage的交叉點少，工作的範圍也小。不過對似乎也比較輕鬆？
 
  • Part3:
    <<由Steven Chen兄所做的DAC4395 DC 5687真空管輸出,身為DIY迷的你,不可不看!!>>一文的一些我的解釋，有誤請指教。
 
  • 由於AK4395每聲道的兩個輸出端都約有2.5V的直流電壓,且輸出電壓最高為2.5V AC,為取得tube工作時之柵負壓,所以此時陰極偏壓至少應為DC5V
    在AK4395 datasheet中，有一段如下
 
 
  • 意思是說以Vcom這個值為中心，最大的時候會有一個2.4Vac的電壓，那Vcom是多少呢，按Ctrl-F找一下，好像是2.6V?
 
  • 所以對地而言，當有一個最強的正向的訊號時。
    A-out+應輸出的電壓為2.4Vac+2.6Vdc=5V
    A- out-應輸出的電壓為-2.4Vac+2.6Vdc=0.2V
    因為一般三極管的Grid對Cathode要維持負電壓，所以說Cathode最少要對地有正5V，這樣即使是當A-out為5V時，也不過就是變成Grid對Cathode沒有負電壓
 
  • 在AD1855中 這兩個值分別是2.8Vac和2.5Vdc，圖片如下
 
 
 
  • 此時的柵偏壓為負2.5VDC(以tube陰極為參考點).陰極偏壓決定後,可以依照tube的曲線圖算出線路圖各個電阻值及電壓值了。
 
  • 如上一點所述，柵偏壓差不多為2.6-5=-2.4
    看一下Steven Chen兄的電路圖
 
 
  • Load resistor=10K
  • Eb=149V
  • Grid voltage=2.55-5.3=-2.75
    這幾個值在圖上畫出來如下：
 
 
  • 可見，工作的電流約為7 mA，兩個三極管要*2
    所以Cathode電阻值為5.3V/(.007*2)=378，嗯！和390差不多
 
  • Input旁邊的電阻好像是為了防止震盪？就用1K吧~
    510K的好像是為了防止Grid有電流，大一點就可以了
 
 
  • 上圖的電壓就簡單了
    268-7ma*4*1.2K~233V
    233-7ma*4*3K~150V
    電容的耐壓要夠，如果一開始先測試電源的部分，沒上真空管，則不知道最後一個250V是不是撐得住？
    100K是洩流電阻，務必加上，不然會在很久之後碰到電容還「碰」一下！
 
  • Part4: modification for DAC1855
    因為電壓範圍稍大-0.3V~5.3V，所以將供應電壓稍微拉高了一點，將Cathode電壓也拉高一點，其它均相同。
 
 
  • 基本上，就是照電路圖接一接，然後把變壓器放遠一點，我的程度也不是很好，又蠻窮的。嗯~原來的DA-1716kit可拿來當直流點燈用，不過如果燈絲用6.3V 並聯會有點不夠。加上兩個組合式散熱片，不然會有撥撥聲。
 
  • 後記：
    感謝Steven chen兄當初在討論區給我的指導 YA~