5842 直交 6B4G - 屏極負載的動感

01. 屏極電感
02. 電路設計
03. 裝機實做
04. 實際聆聽


屏極電感

    日前盈良兄拿了對屏極電感給我試用。說起屏極電感這個玩意,記得書上說: "對交流訊號產生阻抗,但由於交流訊號的頻率變化,相對的阻抗也要有不同的變化,使得屏極電感有點不切實際..." 。而現代音響曾提及使用屏極電感的好處,國王建議 6C45P-E 使用 60H 到 80H 的屏極電感,說真的這東西還得實際聽,否則依照公式理論可就頭大了。

    很多人愛聽 2A3,但其管座與燈絲電源都比較特別,加上聽過阿犬的 6B4G 真的很不錯,就選用他來當做這個計劃的主角! 推動級在 6C45P-E 與 5842 之間做選擇。說真的,6C45P-E 的電流沒催到 30mA 以上,那個聲音實在有點冷,有點硬;6C45P-E 電流要高,又要遷就偏壓,屏壓沒到 150 以上是不行的。如此 L-C-L-C 濾波下,電源變壓器要 560V。由於現有的電源變壓器限制而選擇了 5842。另外 5842 比較富有音樂性,尤其是西電的 5842,高頻會亮,音場變寬,真是個毒藥。

    我們還是看一下計萛式吧! 依電感阻抗公式 XL = 2pfL 來看,頻率愈高則交流阻抗愈大,也就是增益愈大,其值愈來愈趨近於放大因子。那麼重點就要放在低頻部份了。要如何在 30Hz 時還有 -3db 呢? 拿這次的 5842 工作點 ep=130,ip=17,ek=-1.5 Rk = 88,mu = 52 來說,Ri (屏內阻)約 2000,簡單算一下:

            1/Rout = 1/Ri + 1/XL ,XL = Ri*Rout / (Ri-Rout)
            A = 0.707u = u*RL / (RL+Ri),
            XL = RL = (0.707/(1-0.707)) * Ri = 4826
            L = XL / 2pf = (24826 / (2 x 3.1416 x 30) = 25.6

    也就是說對屏內阻 2000 的 5842 使用 25.6H 的屏極電感,其 -3db 約在 30Hz。而這次使用的 65H 的話,-3db 約在 12Hz,-1db 約在 44Hz。

    如果是在不使用陰極旁路電容的狀態下:

            Ri' (不使用陰極旁路的屏內阻)= Ri + (mu+1)Rk = 2000 + (52+1) x 88 = 6664
            A = 0.707u = u*RL / (RL+Ri'),
            XL = RL = (0.707/(1-0.707)) * Ri' = 16080
            L = XL / 2pf = 16080 / (2 x 3.1416 x 30) = 85

    也就是說在不使用陰極旁路電容下,對屏內阻 2000 的 5842 使用 85H 的屏極電感,其 -3db 約在 30Hz。而這次使用的 65H 的話,-3db 約在 39Hz,-1db 約在 146.85Hz。

    屏極電感感量的選擇是隨著真空管的內阻而定的。一般而言,1k∼2 (6C45P-E,5842/417A)可以選擇 60H∼85H,2k∼3k(5687/7119/E182CC,6DJ8/6922/ECC88)則可使用 80H∼120H;其他的各位可以約略估算一下,但還是要實際的聽才會比較準確。

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電路設計

    為了測試這對屏極電感,因此使用最簡單的 5842 共陰放大直交 6B4G。


圖一 6B4G 特性曲線

    先看一下 6B4G 的工作點,設 B+ 約 430,工作點取 ep=250,ip=45,eg=-45;則實際電壓為 Ep=430,Ek=180,Eg=135。這樣的話陰極電阻取 180/0.045=4000,旁路電容為 159/(4*2) = 20uF。功率計算值為:

            Pw = (Vmax-Vmin)(Imax-Imin)/8 = ((365-90)(90-7)/8000 = 2.85W

    再看 5842,工作點取 ep=130,ip=17,ek=-1.5,陰極電阻為 1.5/0.017=88。由於使用屏極電感而使得增益大增,陰極旁路電容在此已是調音的成份,我們忽略它。


圖二 5842 直交 6B4G

   

整個電路實際的線路。藍色字體為模擬電壓,綠色字體為模擬電流,紅色字體為實際測量數據。R7 為屏極電感的模擬阻抗,實測為 (131-126)/(1.475/75) = 254。


圖三 使用 83 做整流管,L-C-L-C 濾波

    而電源整流採用李兄贊助的 RCA 83,L-C-L-C 濾波。推動級使用真空管穩壓(Steven Chen 的點子),輸出變壓器為 DS 的 15W OPT,設定 6B4G 的輸出阻抗為 3K。

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裝機實做


圖四 6B4G 接腳圖 這個 RCA 6B4G datasheet 也告訴我們,6A3 可以說是 2A3 的燈絲 6.3V 版本,而 6B4G 則是 6A3 的八腳版本,他們三者之間的特性是一樣的。


圖五 電源濾波與驅動級穩壓 由於 83 須高壓緩送,所以使用一個繼電器外接 110VAC 來控制高壓。此繼電器的電源來自插頭,而不經開關,所以只要插頭插上且高壓開關開啟的話,在 6B4G 中間的 LED 就會亮,如此我們可知高壓是接通的。


圖六,圖七 6B4G 陰極線路 個人喜好在實做時的電阻比計算值低些, 如此電流較大, 工作曲線在靠近電流接近零時會比較線性. 陰極電阻為鋁殼 25W 1.5K + 1.5K 再串一支 10 瓦 750 共 3750,加上 100 歐姆的可變電阻並聯,其值約在 3.8K。陰極電容使用 CDE 930C 30uF/250V 並聯一支 680p/500V 的銀電母電容。
陰極電容與電源抗流圈之間為 100 歐姆燈絲平衡電阻,原本找了些 51R 的來配對,哼聲仍在,最後使用可變電阻。由於 6B4G/6A3 比 2A3 燈絲電壓高,哼聲問題要小心處理。


圖八 驅動級穩壓 為了要使驅動級穩壓管 ECL85 不要承受太大的功率損耗,在 ECL85 屏極前串了一支 3K/10W 的電阻。如此可以讓 ECL85 可以在低屏壓高電流的狀況下工作。


圖九,十,十一,十二 使用示波器測量 5842 方波的結果 而測量正弦波的響應頻率結果,-3db 為 25Hz∼45kHz。增益為 50(freq = 1k)。


圖十三,十四,十五 使用示波器測量 OPT 方波的結果

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實際聆聽


圖十六 實機完成圖 當初找了這對 Tung-Sol 6B4G 是看到其漂亮的外觀,但聲音卻不如 Sylvania CAA 6B4G 音場寬闊,聲音清透。

    上電試聲。使用如 83 之類的汞整流管,記得第一次使用最好點半個小時以上再送高壓。而使用頻率不高的話(每 3~5 天聽),最好先點熱燈絲 1~3 分鐘。如果天天聽的話,預熱燈絲的步驟是可以省略的。

    試聽時是使用 Sylvania CAA 6B4G 與 Raytheon 5842WA。聆聽的感覺是很平衡的聲音,低音飽滿卻不很沈,而是 QQ 的感覺。中音明顯,如同 2A3/6B4G 的特色一般。高音飄飄的,好像有人在身邊吹氣一般。

    整理了一下,個人認為使用屏極電感的好處有三:

    1. 屏極電感這東西將三極管最不容易表現的低頻部份完美地呈現。以往個人比較注重中高頻的表現,現在有了這個東西,低頻不用考慮太多,加上之後一定令聽者滿意。

    2. 使用屏極電感之後可以將驅動級的陰極旁路說再見。對於驅動級的旁路電容,以往對它的態度是能免則免。當然是要向增益屈服時,譬如 6C45P-E 推 300B,只好慢慢地一個一個電容去試。它對整體的聲音影響相當大,容值大一點低音出來了,高頻就少了;小一點中高漂亮,可是低頻不見了。有時候更令人氣結,偏偏就是找不到那個差不多的電容值,只好向高低其中一方委協。

    3. 驅動級電源供應的需求下降了。由於屏極電感的直流阻抗不大,此例為(131-126)/0.0197 = 254,電壓降為 5V,若是對於功率與驅動級分開供電的系統而言,其 B+ 不再是二三佰伏特以上的高電壓。而對於那些改機的朋友而言,屏極電感僅需串在屏極與原負載電阻之間,並將負載電阻與電源間的退交連電容改到原負載電阻與屏極電感間即可,算得上是相當方便的改機方案。


圖十七 6B4G-5842 在夜間的照片 中間上方的藍光為 6B4G 所發出的電弧,偏右方的白光為 83 屏極間的藍白光。

    原本有點擔心 65H 的屏極電感對 5842 可能會不夠,在實際以 FE166 聆聽之後,發現並不會如此。但是使用 TANNOY 實際的聽感底頻卻有不足,這可能是喇叭效率(86db)不高的關係。

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