关键字：DIY耳机放大器

实践准备
    虽然在前面我们已经做了很多理论准备工作，但是也还要再准备好足够的实践基础知识。  
    首先我们要学会辨别电子管管脚的顺序编号，因为只有知道了怎样辨识管脚，才能通过电子管手册的资料了解怎样在电路中具体怎样连接电子管。一般我们使用的小功率放大管大都有九个管脚用来连接外部电路与内部的各极，而且比其他大功率放大管形体要小，所以叫做小九脚管；而一般的整流电子管则是八个管脚。将小九脚管翻转过来使管脚朝上，可以看到九个管脚沿着圆形的边缘分布，每两个相邻管脚之间的总共九个间距不都是等长度的，其中有一个间距较宽，从这个较宽的间距沿着管脚开始顺时针数下去就依次是第一到第九脚。而辨认八脚管的管脚的方法与之非常相似：八脚管的一圈管脚中间有一个圆柱状的杆，杆上有一个凸起，这个凸起叫做“管键”，使管脚朝上，然后从管键的指向沿着管脚开始顺时针数下去就也依次是第一到第八脚；实际上八脚管往往实际上没有八个管脚，因为有些不用的空脚根本就没有安装上；有些八脚管的底部已经标明了管脚的编号，这样就更加一目了然了。管脚示意图和实物图如下： 
 
小九脚双三极管6N3的管脚顺序和结构示意图
 
小九脚五级管6P14的管脚顺序和结构示意图
 
小九脚管管脚实物图
 
八脚管（双二极管5Z4P）管脚顺序和结构示意图
 
八脚管管脚实物图
    其次是电子管管脚对应各极的识别，下面分别参照上图对双二极管、双三极管和五极管进行说明。双二极管5Z4P的第二和第八脚是灯丝供电，因为此管属于旁热式，所以阴极和灯丝短接；由于短接于第八脚，所以第八脚应该接灯丝供电的地线，第二脚接灯丝供电的5V输出；第四和第六脚是屏极。双三极管6N3第五脚对应的是屏蔽片，其它八脚刚好对应左右对称的两个声道，以左边为例：第一脚是灯丝供电，第二脚是阴极，第三脚是栅极，第四脚是屏极。五极管6P14的第一、第六和第八脚实际上没有被使用，第四和第五脚组成灯丝供电，第三脚是阴极（内部已经与抑制栅极G3短接），第二脚是第一栅极G1，第九脚是帘栅极G2，第七脚是屏极。  
    然后我们要学会如何通过电阻上的色环识别电阻的参数。虽说用万用表来精确测量电阻的阻值往往也是必要的，但是如果在DIY的时候从一堆没有标识的电阻里一个个地测量来找出自己要的，实在是太缺乏效率了。大多数的电阻上面印着四条或者五条彩色的环，我们可以先观察一下处于两端的两条色环，如果有一条色环的宽度比其他色环的都要宽、或者是离与其相邻的色环的距离比其他相邻色环之间的距离更宽，那么就重新摆放电阻使这一条色环位于最右边，接下来就可以确定电阻色环的含义：最右边的这个色环代表阻值精度，跟精度色环相邻的色环代表乘数，余下的两条或者三条色环代表阻值基数。具体的颜色与数字的对应图如下：
 
电阻色环含义示意图（此图相关权利完全属于原作者6DJ8，并致谢）
 
1/4W、1%的10K电阻实物图（应先左右翻转再读）
 
5W、5%的100欧电阻实物图
    接下来是普通电解电容的极性识别（而薄膜电容比如前面的几种容量不到1uF的则是无极性的）。电解电容在使用时必须将正极接高电位、负极接低电位，如果接错的话很可能会损坏。识别的方法是电容外壳上会有一道颜色与外壳底色不同的不太宽的竖立条纹，而紧邻着竖条的引脚就是负极。在原理图里，电解电容的正极是一个空心的扁矩形，旁边可能会有标识“+”，负极则是一条实心的细线。  
    还要弄清音量电位器的连接方式。将电位器平放，使得其引脚朝上、调节柄水平地朝向自己，可以看到引脚呈两排水平排列，每一排引脚代表一个声道。每排是四个引脚的话，那么沿着从右向左的顺序分别是地线、输出、输入和等响度控制；是三个引脚的话，那么就没有等响度控制。实际上我们所要用到的也只有地线、输出、输入。  
    还有耳机输出插座的三个焊片的含义。找出一个耳机插头，将插头水平向左，那么从左到右依次是左声道、右声道和地线。插座自然与插座相同。我们需要注意的是，如果插入插头时，插座上会有两个或三个触片被顶起的话，那么我们在接入插座时要把信号线焊接到触片顶起后仍然与插头保持接通的那些引脚。  
    最后让我们来确认已经学会或知道下面这些最基本的东西：焊接方法；电路原理图识别；万用表基本使用；信号输入插座的里面是信号线，外面是地线；三线供电插座上面是接地，下左是零线（地线），下右是火线（相线）；保险丝和电源开关都应该接在火线上；当然还有更多的基本知识。如果有不清楚的，请大家参看相关介绍或者请教有经验的朋友。    
    相信看到这里，朋友们已经和笔者一样开始手痒了。好了，就让我们—— 

正式动工
    特别提示：“安全第一”。   
    包含本方案在内的很多电子管电路里的供电电压都远远高于安全电压，所以特别请朋友们小心操作，注意安全。如果没有经验，请在有实际操作经验的朋友的指导下进行。  
    一旦所有需要的工具、材料和元件都到位，我们就可以动工了，考虑到可能有朋友从未焊接过电路，所以这里的部分步骤会详细一些。建议大家对照着前面的电路原理图阅读下面的步骤，以期真正地从电路图过渡到实际电路。  
    焊机的过程简单说来就是先用粗铜丝搭起一个框架（实际上这个框架也同时作了地线），然后将各器件直接焊接或者通过焊接连接线来完成管座、变压器、耳机输出插座和地线（框架）之间的，而整个电路通过电子管管座与电子管管脚连接；大致顺序一般是从前到后，也就是电源、前级电压放大和后级功率放大。直到完成了所有的焊接之后，我们才会把电子管插上，然后通电开机进行测试和调整。  
    笔者先给出焊接完成后的机器内部照片（由于焊接中的临时状况，图片可能跟表述稍有出入）：
 
内部图片
 
0.22uF/630V的Solen黑SCR耦合电容
    下面的步骤都以笔者本次焊机的具体情况为例来展开说明，请朋友们在自己尝试DIY的时候根据具体情况见机行事。  
    事实上，用于搭焊的机箱大多是将各变压器和电子管管座都安装在了顶板上。所以我们首先需要动一动螺丝刀将各变压器安装到位（当然如果是在同一厂家订购了变压器和机箱就不用自己动手安装了），然后是把机箱倒置放置，取下底板。  
    然后我们可能需要估计一下电子管的安装位置。为了放大电路的对称，两支功率放大管可以分别放到电压放大双三极管的两侧，但是笔者所选的机箱上一共有四个小九脚管座，于是把紧靠八脚管的这个管座空出来不作使用。之所以这么选择是因为可以离电源变压器（就是里面那个最大的家伙，分居两端的是两个输出变压器，剩下的就是扼流圈了）和整流管远一些，减小干扰。这里我们先做个约定：距离八脚管座最远的那个小九脚管座为一号，而最近的那个为四号；距电源变压器较远的那个输出变压器为一号，而较近的那个为二号。  
    好了，开始动用电烙铁。重要提示：在焊接的过程中，应该通过适当调整位置或扳动焊片以避免本不应该出现的金属之间的接触短路。  
    请大家注意：（除音量电位器上用的输入信号线和搭焊地线框架之外）我们在机箱内部使用的连接线都是前面提到过的“特富龙银线”，为简便起见简称为“导线”；由于它没有屏蔽层，所以我们在使用的时候通常保持同一组的互相螺旋缠绕以保证屏蔽；笔者个人有时习惯将黑线用作高电压和信号、白线用作低电压和地线，一目了然，也建议大家采用；“连”或“连接”通常指将导线或元件两端焊接于特定位置；除电源变压器输入的走线和信号输入插座与音量电位器的输入信号线要沿着机箱的边沿走之外，其他的导线都尽量就近走直线，长度上稍微多留一点余地就行；在焊接放大电路时，建议先完成一个声道的完整电路后在进行另一个声道电路的焊接，以免左右声道走线混淆。后文中都如此所述，请容许笔者不再重复说明。  
    我们先完成交流电源输入和电子管灯丝供电的焊接工作。在这一段里，除有特别说明的之外，“输入”和“输出”指的都是电源变压器的输入和输出焊片。交流地线连接方面，我们用导线连接交流电源输入插座的零线和电源变压器的输入地线（一般有“地”字样的标识）即可；交流火线连接的通路上有个电源开关，开关可能是上下拨杆式或者旋钮拨段式的，前者很简单只有两个引脚，后者有多个引脚就先把旋钮拨到开的位置然后用万用表测量出哪两个引脚接通，然后用导线连接交流电源输入插座的火线和开关上的前述两个引脚之一，再用导线连接开关上另一个引脚和电源变压器的220V输入（有“220V”的标识）。灯丝供电方面，我们采用交流供电：直接用导线连接5V输出和八脚管座第二脚，同样再连接5V输入旁边的0和八脚管座第八脚；接着找出电源变压器的两组双3.15V输出，“3.15V  0  3.15V”的标识代表同一组双3.15V输出绕组，意思是对应的三个焊片分别是3.15V（正相），中心地线和3.15V（负相）；先用导线把三号小九脚管座的第四和第五脚分别与同一组的双3.15V输出的两个3.15V焊片相连接；然后用导线将一号小九脚管座的第四和第五脚分别与二号小九脚管座的第一和第九脚相连接，再用导线将二号小九脚管座的第一和第九脚分别与另一组双3.15V输出的两个3.15V焊片相连接。在整个焊接过程中我们都可以及时地在焊接前后用热熔胶来固定导线和电容等元件。  
    接下来我们需要想办法用粗铜丝把搭焊用的框架给构造出来。不过由于这次的电路比较简单，所以基本上一个“工”字形的简单框架就够用了。首先我们要搭出一个“二”字形的框架，一般可以在这么几个地点里面选出四个作为粗铜丝的落脚点：①一号小九脚管座的中心铜片、②四号小九脚管座的中心铜片、③一号输出变压器的“0”标识焊片、④二号号输出变压器的“0”标识焊片、⑤八脚管座的一三五七共四个未用管脚中间最靠近①的那个、⑥电源变压器的双高压输出绕组中心抽头焊片（就是两个“280V”标识中间的那个“0”对应的焊片）和⑦电源插座的接地片，最后采用了前四个地点。具体说来，先用直尺测量①②之间的距离Acm，然后加上4cm得到Bcm，使用斜口钳或者钢丝钳剪下Bcm的粗铜线，在头尾各2cm的地方折出直角，然后分别焊接在①②两点；接下来如法炮制用粗铜丝连接③④两点，不同之处在要平行着焊片来焊接，以增强焊接强度，所以弯折铜线的时候每一端都需要在平面内折出两个直角，大致呈“乙”字形。焊接完成后就成了一个“二”字形，之后再在①②铜丝的中点附近的a点用第三根粗铜丝几乎垂直地连接③④铜丝，为了增强焊接点的牢固程度，可以把第三根粗铜丝的两端都折成小钩，这样可以增加焊接的面积。完成后，一个“工”字形框架就有了。我们用导线把⑥点和a点连接起来，然后把电源变压器上两组双3.15V输出中各自的中心0抽头焊片用导线连接，再与刚搭建的地线框架用导线就近连接起来。由于搭焊用的框架离顶板的距离有3cm左右，而焊接时实际上很可能会有下上重叠出现，所以接下来我们在焊接的时候一般按照从下到上的顺序，这个需要在焊接的时候见机行事。  
    电源方面，我们已经完成了交流输入和灯丝供电，现在就接着完成整流和滤波电路部分。顺便说一句，为了预防粗心读错电阻阻值或者万一电阻失效，笔者建议在焊接之前用万用表确认一下阻值。我们把最大的两个飞利浦蓝六角电解电容分别水平放置在机箱空地的两端，引脚朝内，而且第一脚（正极）位于各个引脚的正上方以便于在此焊接更多的元件，可先使用热熔胶来固定电容。将电源变压器的两个280V输出分别与八脚管座的第四和第六脚用导线连接，用一个100Ω/2W的电阻连接八脚管座第八脚和飞利浦电容第一脚，再用一个100K的电阻连接电容第一脚和地线框架。随后用导线连接飞利浦电容第一脚和扼流圈（与电源变压器相邻且位于中间的那个“变压器”）的输入端（靠近中心的那个引脚），再用导线连接输出端和后面滤波电解电容的正极，电容的负极与地线框架直接用导线连接。实际上作滤波的还有无极性的薄膜电容，它们是与电解电容并联的，所以我们按照电路原理图把薄膜电容的两个引脚分别与电解电容的两个引脚用导线连接即可。在焊接的过程中，电容和电阻的过长引脚应该剪断。同时注意在焊接过程中应尽量使电容远离电阻和电子管等发热源。在对空间上非常接近的多个元件进行连接时，可以把要焊接的引脚先拧在一起再行焊接。（图中有一小片电路板，这是为了方便并联多个小容量电解电容而使用的，实际上并不是必须这么做）  
     到目前为止，大家应该已经知道了电子管、变压器、电阻和电容的识别和连接方法，也从前面的焊接讲解中了解了怎样顺着电路图来完成电路的焊接。只要保持足够仔细，再加上参照照片，接下来我们就可以独立地按照电路原理图亦步亦趋地完成大部分电路的焊接。  
    这里特别讲一下输出变压器（也就是分别位于两端的那两个）的连接。每个输出变压器都有四个有用的焊片，两两位于铁芯的两侧，分别标记为B+、P和0、xx（这里的xx指确定的数字，不一定是两位）。B+是指整个电源电路输出的直流高压，这个焊片与扼流圈之后的电解电容正极相连；P当然是电子管屏极的意思了，也就是这个焊片直接与电子管屏极相连；这两个是输出变压器的输入，这一侧如果有更多的焊片就让它们空着不用。0和xx则是变压器的输出，应该接负载也就是这里的耳机，所以0对应的焊片用导线连接后把导线直接焊接到离耳机输出插座地线焊片最近的地线框架处（这两根线在地线框架上焊接在同一点），而xx对应的焊片则与耳机输出插座上对应声道的焊片相连。如果这一侧只有这么两个焊片的话，xx的数值应该与耳机的阻抗比较接近；如果有更多个焊片的话，则应该选择一个跟耳机阻抗相对比较接近的来使用，其它的就空着不用了。顺带着耳机输出插座的连接也讲了，不过还有一点，那就是耳机输出插座的地线焊片也要用导线与整个地线框架相连接，同时注意这根导线与分别连接两个输出变压器0焊片那两根导线在地线框架上焊接交汇于同一点。另外别忘了负反馈这一部分，应该把6.2K电阻的一个引脚与对应声道的耳机输出插座
 
输出变压器
    再提一下音量电位器的接法。首先是信号输入插座和音量电位器的连接，先准备好长度合适（应该可以随着线材弹性而沿着机箱的边线放置）的麦克风立体声信号线，用美工刀分别从两天剥掉2cm长的外皮，然后把屏蔽层（最外面的一圈铜丝网）卷成一束，再分别把两端里面的两根信号线（白线和红线）的绝缘外皮剥掉1cm不到；然后找两段前面剪断的电容或电阻的引脚，其中一段用来连接两个信号输入插座的地线焊片，另一段用来连接音量电位器的两个声道的地线焊片；接着把准备好的麦克风信号线一端的屏蔽层焊接到信号输入插座的地线上，然后把白色和红色信号线分别焊接到信号输入插座的信号焊座上；另一端上，再把信号线的屏蔽层焊接到音量电位器的地线引脚上，最后把白色和红色信号线分别焊接到音量电位器两个声道的输入引脚上。然后是音量电位器和电压放大管的连接，首先向前面一样准备好一条长度合适（几个cm左右，即取直线距离再留一点余地）的麦克风信号线；接着把一端的屏蔽层焊接到音量电位器的地线引脚上，然后把白色和红色信号线分别焊接到音量电位器两个声道的输出引脚上；另一端上，再把白色和红色信号线分别焊接到二号小九脚管座的第三和第七脚（6N3家族的两个栅极）上，最后把屏蔽层就近焊接到地线框架上。  
    最后，我们把机箱外壳接地。为了方便，可以用扼流圈的一颗固定螺母将一根导线的一端固定在机箱壳体上，再将导线的另一端焊接到电源变压器的双高压输出绕组中心抽头焊片（也就是构架搭焊框架一段中的③）上。当然也可以像图片中那样专门使用一根粗铜线来连接搭焊框架和机箱外壳。  
    讲了这么多，相信大家已经可以完成焊接工作。仔细检查之后，就可以将机箱翻转过来，记得摇晃几下把残留在里面的金属碎屑等抖出来。不过不要急着盖上底板，因为我们还有最后的一点工作要做—— 
最后调试
    特别提示：开机之前一定要确认耳机已经插上。   
    考虑到安全因素，在带电调试电路过程中，请注意避免双手同时接近机内连接线，在测量两点之间的直流电压时，可以分别测量两点与机箱外壳之间的直流电压，然后求得所需值。如果要更换元件，请确认整机电源已经切断；在检查问题时，如不必要接通电源的话就切断电源；调试时每次开机之前，都请检查一下是否可能因为触碰等等原因而出现短路。  
    应该说，一个焊接装配完成的电路必须经过调试才能够真正投入实际使用。方便起见，正常情况下在这里我们只要测定一下电源输出电压和各个电子管的工作点即可。下面笔者都是以自己的机器为例来说明。  
    首先插上电子管，在测试时，最好能保持整机底部朝上，不过要小心电子管的顶部是否可能被压到，可以用书从合适的位置把整个机箱垫高。然后连上电源，把耳机插进耳机输出插座里，再戴上耳机，最后把音量电位器关到最小，就可以开机了。  
    开机的时候变压器罩如果发出轻微的震动声是正常的，之后电子管的灯丝会很快亮起来。通常这个时候我们还会从耳机里面听到“嗡嗡”交流声，然后在随后的几秒钟里逐渐变小，这是因为电子管和输出变压器中的电流有一个逐渐稳定的过程。通常只要焊接的过程完全正确，一般就不会出现严重问题，不过在刚刚开机的时候我们还是应该注意观察一下有没有明显的异常情况发生，比如有电子管灯丝没有亮起，电子管屏极（最外面的黑色金属板）发红或者是有元件烧坏的不正常气味等。当发现问题的时候，我们首先要用万用表电阻档检查有没有不应该存在的开路（即断开）和短路，如果有元件烧坏的话要立即替换后重新检查。  
    如果灯丝没有很快亮起来，那么就应该关闭电源，然后对照前面焊接部分的说明来检查灯丝供电和供电绕组中心抽头接地是否有错；如果正确的话就用万用表测量一下电子管灯丝的电阻，如果电阻在几百欧以上则说明灯丝有问题（当然这种状况发生的可能性相当小）；还是没有问题的话就开机用万用表交流电压档测量电源变压器的灯丝绕组是否有故障，测量方法是用黑色表笔接机箱金属处或者搭焊框架，红色表笔接所测位置，下同。  
    灯丝都正常亮起的话，我们再用万用表直流电压档测量电源输出高压B+，这时应该测试与输出变压器B+焊片相连的飞利浦电容的正极与机箱外壳之间的电压。测出来的值应该在300V或者多一点点，如果偏高的话，可以选用稍大的阻值的2W电阻来替换原先的100欧电阻，直到B+的值比较正常。  
    如果功率放大管屏极发红的话，在确认B+正常的前提下，分别检查与功率放大管阴极和电压放大管阴极相连的电阻是否正常，同时注意排除短路可能。如果都没有问题的话就用万用表直流电阻档测量输出变压器B+与P焊片之间是否短路或断开、连接耳机的两个焊片之间是否短路或断开，只要有一个短路或者开路就是输出变压器不正常。还是没有发现问题的话就用同样参数的电容替换与阴极相连接的电解电容。  
    如果在耳机里听到莫名其妙噪音（不是“嗡嗡”的交流声）的话，要首先检查与电压放大管阴极相连的几个电阻是否正常，没有问题的话则要检查其他电阻、变压器和B+电压值是否正常。  
    前面已经说过，通常只要焊接的过程完全正确，一般就都不会出现严重问题。比较容易出现的一个小问题是交流声，耳机里面始终有“嗡嗡”的声音。这时我们要立即检查各处接地（也就是与搭焊框架相连接的焊点，主要是电源变压器各个“0”标识焊片、电位器地线和机箱）是否稳妥。如果没有焊接问题的话可以尝试更换部分接地点的位置、改变机内导线的捆扎，通过这样的尝试，问题应该可以得到缓解或者解决。当然还有可能是电源变压器的漏磁干扰了输出变压器，如果能把变压器移到离电压变压器远一些的地方往往可以解决；还可能是家中三线供电插座的接地并不好，这个就不是我们能轻易解决的了。    
    如果上面的问题特别是交流声都没有出现，那笔者可要恭喜了。不过不要忘了检查高压B+的电压值。  
    接下来我们用万用表测量一下电压放大管的屏极和阴极之间的直流电压，也就是第四与第二脚之间的电压和第六与第八脚之间的直流电压，如果两者相当接近、都是比较接近而不超过150V就正常了；再检查一下电压放大管的屏极电流，也就是分别测量与第四脚和第六脚相连的100K电阻两端的直流电压，再除以100K的电阻，得到的电流值在5-7mA就可以了，电流如果偏大的话则可以用稍大阻值的电阻替换10K电阻，偏小的话就用导线把10K的电阻短路掉，之后再测量看看。在测量的时候，请注意所测量的必须是双三极管的同一声道的各个极。  
    用万用表测量一下功率放大管的屏极和阴极之间的直流电压，也就是第七与第三脚之间的直流电压，如果在比较接近而不超过250V的话就很好了；再检查一下功率放大管的屏极电流，也就是测量与第三脚相连的220欧电阻两端的直流电压，然后除以220欧，得到的电流值以在35-40mA范围内为好，电流如果偏大或者偏小就用阻值稍大于或者小于220欧的功率2W的电阻来替代原先的220欧电阻，替换后还要在重新测量看看。  
    这些步骤都完成了之后，接上音源，再放上一首熟悉的曲子，这时的你相信会遇到惊喜的。  
    这个电路还有可以完善的地方，不过需要我们扎扎实实地学习过电子管放大器设计和模拟电路基本知识之后才能完成，这应该是我们的进阶目标之一。  
    好了，欢迎进入奇妙无穷、博大精深的音响DIY世界。