第一次制作马7。交作业。附较详细的心得及作成测试。

Once.

在胆区看帖已经近三年了。吸收了大量理论却一直没有怎么付诸实践。
其中一个很关键的原因即是高压的电源。
之前有做过一个CRC滤波的和田茂，但是说实话属于粗制滥造不入流的范畴。

直到前段时间制成一台PASS AM后级，满意之余心里痒痒，想体验一下“声染”的魅力。
JADIS JP200和M7之间选择了后者。JP200的电压太高。而且要吊灯丝，用管又多，不好搞。
最关键者，我希望尽量能用手边现成的物料和工具完成这台新机。
于是选择了M7。

一切从电源开始。
尝试了坛上常用的好几种图，都不甚满意。
具体说来，楼主自己的工作是开关电源开发，所以对电源的大多数测试方便到可以不用站起身来就能完成（工位上设备不少……）。
大约做了4~5种电源线路。从CRC（CLC），并联稳压，猫版的串联稳压，其它串联稳压，电子稳压，光耦隔离稳压，到BOOST升压器（公司有现成的开发工具），Flyback高压输出。各有千秋，其中体现出来的问题也集中向大家汇报。
首先我们先确定一点共识：我们对电源的要求，就是无论在何种情况下，它能保持我们设计的电压，稳定，波动小，不受任何其它影响。此外，还要竟可能低地产生干扰（EMI与RFI）。

1.CRC（CLC），对负载的响应速度奇慢，欠阻尼特性很明显。CLC的欠阻尼特性更严重，而且存在一定的寄生震荡问题，在L与L后面的C之间加入一个合适的二极管后，CLC的滤波效果还是不错（尤其是用来应付甲类石后级）。对于电网波动完全无应对能力，用调压器稍微动一动，示波器上的波形完全跟着走。
2.并联稳压，发热奇大。串联在母线上用来吃电压的电阻很危险，如果实在要用，建议使用铝壳铠装电阻。对电网的波动几乎无应对能力。对负载的动态也是响应很慢。这一点与设计者给出的反馈环参数有关。
3.绝对不是仿真出来的电源纹波越小越好！   。大家喜欢仿真，然后以为做出来就能取得相当的效果。然而实际上，问题多多。比如整流二极管的反向恢复噪声。比如电网波动。比如同一个插排上存在的某个低PF值的设备。比如洗衣机电冰箱等等带电机的设备工作。毛病多得数都数不清。  举个实例吧，我们公司的电网质量很搞笑。220V经过一个220-220隔离变压器以后再经过整流，大电容滤波，空载情况下，示波器用交流耦合可以观察到一个幅度可达2Vp-p的1~2Hz纹波。波形很丑很丑而且似乎每天都不一样。做出的几个电源板来说，仅有BOOST升压器，Flyback，以及ARC-PH3的电源电路能够把这个波形干掉。其他的几种，结果真的是令人很失望。
4.用Zener做基准电压不靠谱。大家常用的就是1N5383。然而我做出来的几个板子，这个1N5383是经常背叛我的呀。首先是齐纳噪声，这个请大家百度。然后就是Zener允许的漂移很大（包括温漂、两端压差、流过的电流导致的稳压值漂移），精度较低。用Zener的电路基本上表现不佳。所以如果大家对电源的要求高，我觉得Zener不是正确的选择。
5.Zener表现不佳，精密稳压基准是不错的选择。一系列431基准多如牛毛。又便宜效果又好。更甚者，NS与LT还有一些更加精密的电压基准供大家选用。当然了，前提是你得对你手上的电源电路了如指掌。知道怎么用基准，并使最终输出的误差范围尽可能小。由于胆机需要的电压较高，后者绝对是一个大难点。
6.电阻的温漂！对于带采样电阻类型的电源线路，按照一个既有的图，做出来上电开机，烤机十几二十分钟后，它的输出电压就不是你想要的值啦！比如楼主最后制作的PH3电源，热机以后输出电压与刚开机时能差异能达到10V！所以这次学到的一个重要细节，就是测试电源，以及管子的工作点的时候，一定要热机，稳定后再测试。再做细调。
7.如果您要使用半波整流。请先确定你手上的牛有足够大的容量。比如一台功耗10W的全桥电源，如果改成半波整流的话，它对变压器容量的需求可能会提高2~3倍。其原理请参见百度百科词条  功率因数
8.当某电源线路响应很慢的时候，听感是很肥很懒很臃肿的感觉。而如果响应速度快的话，则会很准确而至给人“数学化”的感觉。所以对电源的精细调整，应该可以说调节它的响应速度会比换线换材料见效更明显。另外很快的电源，听起来总是觉得高频段扎耳。尤其是笛子，葫芦丝，萨克斯（高音），电子乐……会让你想关掉音响。但是据说真实的声音就是如此？

好的，那么最后上我最终选用的ARC-PH3唱放电源电路。请大家只看变压器最上面那个绕组的相关电路。
略微做了修改。原图中的LM329改成了TL431（因为办公室中TL431随手可以捡到），对应的采样电阻参数也经过调节，使输出达到了最终需要的280V。其它基本没变。
另外请大家先暂时忽视主滤波电容上串并联的电感与电阻。我最终发现这些东西是用来减少整流管的反向恢复噪声（产生很强的EMI传导与辐射干扰）所用。并觉得这个处理方法其实很值得学习。

由于实机图片未排，待续。

Once.

先报一下测试用的仪器。
万用表：安捷伦34401台式万用表，测量mV可以精确到小数点后3位，第四位为估读
示波器：TEK 3012 双踪  带宽300MHz，采样率2.5Gs/s   示波器探头：原装，标称电容量20pF，带宽300M。示波器供电用了一只100VA的隔离变压器做隔离。
电量测量仪：远方....型号忘了，不重要，就是看看输入交流电压，输入电流，功率和PF的
电子负载：Chroma 63313
函数信号发生器与LCR数字电桥，数字式直流毫欧表等都是临时借用，因而品牌与型号都没详细记下。请谅解。
交流调压器：就是那种很大很重的自耦变压器。输入接220V电网，输出0~420V ac可调。
精密直流源：型号忘了。最大输出电压300V。稳压及限流功能。（限流功能绝对是调试必备啊！）


最终这个电源做出来，输出纹波为2.8063mV (AC RMS值)。频率万用表读不出来，也就是说已经不是工频的纹波了。
而且很关键地，我拧动交流调压器来调节输入的电压，它的输出不会有任何变化，很稳定。
此外，我最后一枚电解使用了33uF。测了一下，对于一个20mA的带载阶跃响应，电压下冲约为1mV。没有过阻尼特性（是否欠阻尼或临界阻尼，实在是看不出来了）。
280V后经过一个4.4k欧（好像是这个值）给出265V，然而实测的265V只有262V。关于机器的工作点问题，后面有更详细的测试数据。
262V上面的输出纹波为0.0001mV(…………过了一级RC滤波么……)

另外带上M7后，实测到的整机功率是13W±1W，12.6V交流点灯，功率因数0.845。

twojadupa

Once. 发表于 2014-4-13 00:35
先报一下测试用的仪器。
万用表：安捷伦34401台式万用表，测量mV可以精确到小数点后3位，第四位为估读
示 ...

楼主对电源的重视值得学习！
楼主分享的好经验值得借鉴！
楼主一丝不苟测试值得敬佩！
楼主有那么多仪器值得嫉妒！

gabriellhl

期待楼主的胆机～先留名再看~

Once.

twojadupa 发表于 2014-4-13 00:42
楼主对电源的重视值得学习！
楼主分享的好经验值得借鉴！
楼主一丝不苟测试值得敬佩！

老猫前辈有职务之便可以搞到正品原厂全新WIMA电容。我这点“职务之便”相比之下就不算福利啦！

feel100

支持楼主的大作，搬小板凳占地前排学习~

Once.

这个就是完成后的机器了。


混乱的工作台.......


至于用料，除了必要的料以外，是手边有什么就用什么的所以都是常规的东西。
最后算下来，总共就买了三只电子管，管座，几个WIMA电容，和一个25VA的变压器，共消费似乎不到200……
搭棚方法是猫版介绍的引脚绞合直连。最后的感想是：被它折腾死了。
心得：第一次做一个线路一台机器，甚至一个新的布局，没有十足的把握，千万别这么干。

Once.

另外由于也是第一次做。很多东西估计不足。比如布局。大家能够在上一幅图中看到，输出里夹杂了各种奇怪的波形。50Hz的工频纹波是主要的形状。非常长的竖线是整流桥的反向恢复噪声耦合进了放大电路。以及一些大幅度的粗线，高频噪声不知道从哪儿来的……
以后我想，尽量得把变压器和电源电路板单独放在一个金属腔里吧。
使用木板作为底板也是一个很大的毛病。木板的电磁场隔离性能很弱。我莫名其妙的能用手放在不同的位置，示波器上指示的输出波形都能呈不同形状的变化……
最后发现是电磁干扰作怪。找这个问题废了大约三天的时间（整个清明节……）。
因为用了木板，所以小九脚上的金属管座没有接地时，底噪会增大4个mV。注意这4个mV是AC的RMS值，实际能听到的峰峰值，大约已经达到了10个mV。然而，只是管座接地。似乎用整个铝管套把电子管遮个严严实实并接地，改善却又不大。
所幸最后是处理好了。
电子管的9脚之前没有落地，也是影响了底噪（2~3个mV）。由于用了猫版介绍的分级接地，最终发现这个9脚也在对应的级里接地效果比较好。这样下来底噪至少是比较正弦的工频噪声，而不会是带有大量奇次谐波的“类三角波”工频纹波。（影响这个噪声形状的还有很多，比如我的手放在了木板的哪个位置……你知道我有多愁……）
另外变压器上所有的线都要绞合起来，对于消除那种一些动一动就能改变的底噪很有帮助。

最终还是调得感觉过得去了。现在在用的，底噪是左声道0.8mV，右声道1.1mV。但是依然不满意。如果以后要再做一台的话，应该能够吸取很多教训做得更好了。

Once.

突然发现记录了实测工作点的一张图纸还在办公室。那么只好先贴上记得的大致数据吧，详细精确的可能得以后补上了。
如图
所有工作点皆为输入对地短接起来，热机20min以上的静态结果。

我比较不明白的是，265V本身就是不对的。可第一级的工作点确实对的。那么第二级的工作点不对了，我又没办法去调整（因为料件各自的引脚已经接死啦！拆一下那等于整个儿重做。万恶……）。更何况，所有的阻我都是在开工之前用万用表量过，再用毫欧表确认过的（测试值精确到了小数点后两位）。
所以我只能理解为：
1：电子管的参数差异。买来的几个管子，卖家给的测试参数上，电流确实有不一样。所以我的数据和原厂机的数据有差异也是必然的。最典型的是，第二只管子，左右声道的电压都不太一样。所以就引出了一个问题：我到底该尊重设计这给出的工作点去做微调？还是顺应管子呢？
2：热机后电阻的阻值漂离我的测量值了。而且同一个阻值各自工作中的实际值是不一样的。
3：显然以上两点都共同起作用了。

手快……图片中280.01V打成了285.01V，特此纠正……

Once.

今晚先到这里。
明天整理一下发上：
各频率的波形图（正弦波、方波）及部分非常小的细节
左右声道均衡度
开机启动时的输出波形
输出带载切换时的电源波形
反映在输出中的整流桥噪声

爱情欠条

楼主对电源部分的重视值得我等菜鸟学习！
有些不明的地方请楼主解说一下：
1.你的机器的电源部分是按PH3这个电路图来做的？
2.在PH3电源电路图找不着280V的高压输出？
3.这个是技术些的问题，变压器最上面绕组的整流输出的负极，怎么与最下面绕组整流输出的正极直接导通？

大尾鱼

多谢分享，再次把兄弟们带回到20年前的胆机世界！
前放的电源，包括毎个屏极的B+供电，十分有“玩头”。
去年在下放帖子谈述供电电源，当时在国内找个耗尽型MOSFET 真不容易。近日再回到TB网，代理DN2540的就有好几个商家。连小电流同样高耐压的LN150s也很易找到，它特别合适用做12AX7的屏或阴极CCS。

4:55

" 6.电阻的温漂！对于带采样电阻类型的电源线路，按照一个既有的图，做出来上电开机，烤机十几二十分钟后，它的输出电压就不是你想要的值啦！比如楼主最后制作的PH3电源，热机以后输出电压与刚开机时能差异能达到10V！所以这次学到的一个重要细节，就是测试电源，以及管子的工作点的时候，一定要热机，稳定后再测试。再做细调。"

楼主对电源部分的重视值得我等菜鸟学习！
在电阻的温漂问题上, 你会建议使用铝壳铠装电阻吗?  又或用在 CRC上呢?

baluoya

Once. 发表于 2014-4-13 01:51
突然发现记录了实测工作点的一张图纸还在办公室。那么只好先贴上记得的大致数据吧，详细精确的可能得以后补 ...

个人意见是顺应管子。

newayjia

楼主对电源的研究深刻，学习下

盛元纯银

非常佩服楼主能写出这么多字，

Once.

爱情欠条 发表于 2014-4-13 02:37
楼主对电源部分的重视值得我等菜鸟学习！
有些不明的地方请楼主解说一下：
1.你的机器的电源部分是按PH3这 ...

你好！
1.是的，从C16右边整个儿都是。因为2枚LM329串联提供的是6.9*2V的基准电压，改成TL431（用这个料纯粹由于容易获得）电路提供的10V基准电压。所以后面的采样电阻R32和R33A//B一同改正。另外运放使用了常见的运放LM2904。
2.按照上面的组合，R32取10K，R33取270K时，可以获得一个冷机时280V的电压。但是热机后这个值就不对喽！所以R33下端我又串入了一个8.2k的电阻，来确保热机后280V准确。这个8.2k是按照测量结果，确定的。
3.兄台这电路就看得不对了。最上面的绕组是供电，第二个绕组是吊起来的灯丝。第三个绕组是产生一个负电压的辅助电路（延时开关），请仔细看7915便知。

具体为什么 要这个延时电路，是胆前级在开机的时候，如果不对输出进行一级延时，会输出一段非常大的直流分量（后面有开机波形可证）。这可能会推动后级进而烧喇叭。

补充内容 (2014-4-13 11:44):
如果兄台想要按照原图去做，那么输出电压计算的方法是：
Vref=6.9*2=13.8
Vout=（Vref/R32） *R33+Vref
所以改变R32与R33，计算一下得到你想要的值即可。

Once.

4:55 发表于 2014-4-13 05:00
" 6.电阻的温漂！对于带采样电阻类型的电源线路，按照一个既有的图，做出来上电开机，烤机十几二十分钟后， ...

铠装的话，如果你的电阻功耗实在很大，我想是可以使用的
（当然我也没对比过听感，平时铠装电阻只用来当过假负载）
但是常规的使用，不需要牛刀杀鸡……

如果是单纯的应对电阻温漂。我更认为按照热机的实测值去精调，比单纯地加大电阻散热更靠谱。
因为这次做M7，参考的原厂维护手册中，有一句很关键的话：
(DC Volts)are approximate as measured with a VTVM after 30 min warm up
直流工作点是用真空管伏特计，在热机30分钟后测得的大约值。

Once.

下面是实际测试的波形。示波器CH1（黄线）为输出，CH2（蓝线）为输入
上左声道，先从正弦开始，

20Hz正弦

1kHz正弦

20kHz正弦


1kHz正弦波，交越处的细节。这个测试项目在推挽机中很重要。但是单端甲类的胆前级上，显然交越处是不会出问题的。
然而，有一些机子的上升沿下降沿可能会震荡（就是一边高频震荡一边上升，这是不能容忍的）。所幸也没发现这个现象。
另外，仔细查看细节，也能看看波形中有无更高频率的杂波干扰，方便找出问题。

由于正弦看上去都很好且没什么区别，没有必要一一上全，所以还有一些测到的就不上了。
然后是方波，方波比较能够反映频响中的问题。

20Hz方波，这个输入信号就不怎么样了。输出方面，看来频响曲线在低频段也有些“掉”


1k方波


10k方波


20k方波。图中可以看出，对50kHz以上的频率响应得不好。（越靠近边缘的右侧，信号频率越高。详见傅里叶变换对方波的分解）


10kHz正弦波，把横轴打宽。可以看见波形中没有叠加其它低频信号。

Once.

右声道的图形大致一样，因此具体波形略去。
以下是左右声道的均衡测试。左右声道的输入短接，示波器CH1为左声道输出，CH2为右声道输出。

两张1k正弦


1k正弦的细节



20Hz正弦。可以看见有明显的相位差。增益也不一样。所以要实际听音，低频段的定位感堪忧啊。


20K正弦的细节。除了相位差以外，请仔细看水平与垂直的标度。这是放大过很多遍以后看到的细节，在放大的过程中也没有看到其他杂波。


1k方波


20k方波


100Hz方波。问题比较明显了。看来左右声道在低频段的增益与相位都不是很平衡。


20Hz方波。


没有低频叠加


输入信号1Vp-p，音量电位器打满后，输出10Vp-p，看来整机的增益是10倍，也就是20dB。

仔细分析低频段的增益与相位问题，应该是个别，或好几个耦合电容的差异造成的。此外，电子管的Miller电容应该也有影响。
可惜的是，装机的时候各级耦合电容都没有进行过测量。所以没办法定位问题并解决了……