"他山之石"這個文章分類, 算是我個人的技術日記. 他山之石可以攻錯! 見賢思齊, 見不賢而內自省! (不管是在技術上, 還是在做人處事上)
"他山之石"是學習其他廠機或DIY高手的優點, 也以自己現有的技術水平, 對一些可改進的缺點, 提出討論, 留給自己日後再專研, 也希望對有興趣的DIYer同好有些許幫助.
"他山之石"不是要剽竊或全本照抄別人的作品, 音響界有很多大師級的線路是公開, 這是用來練功與實作的好教材, 但如果沒有自己的融會貫通與創新, 只是100%Clone別人的作品或線路, 這樣的商品, 我是不會量產的.
如果我有機會量產成品, 我也不希望以批評的角度來挑剔別人的作品, 用以彰顯自己產品的強點. 所以文章中所有技術上的討論, 皆是"就事論事","就技術論技術". 無任何貶抑之意.
也為了避免困擾, "他山之石"這類的文章, 在我量產商品後或許應該刪掉吧.
圖一後方單支真空管的緩衝級是我試做的12AU7緩衝級, 前方二台是市面上買的到的二管緩衝級, 皆使用6J1. 三台擺在一起, 我的試作品尺寸適當,質感也不錯吧, 呵呵. 如果真的量產, 我會找設計師再修一下ID, 應該會再漂亮一點. :)
連用管(12AU7 vs. 6J1)都不同了, 可不要說我是參考或抄襲別人的產品. 呵呵.
其實緩衝級真的不難, 緩衝級幾乎是真空管前級裡必備的架構. 有能力DIY過真空管前級的人, 都可以移植線路出來, 稍做修改就可以完成了, 只是每個人的"用管/線路/工作點"的選擇不同而已.
首先簡單介紹一下6J1這支管子. 6J1是小七腳五極管, 市面上這二台都是把6J1五極管接成三極管來用. 一聲道一支, 所以需要二支6J1. (12AU7是雙三極管, 所以只需要一支)
圖一中的二台6J1緩衝級, 因為在市面上應該都還買的到, 為了避免造成賣家的困擾, 我故意模糊廠牌來處理, 以下以"白色6J1"與"黑色6J1"來稱呼.
首先介紹一下"白色6J1". 上圖是內部圖, 讓我驚訝的是它使用"電解電容"當"交連電容" (圖左下那四顆電容皆為10uF的電解電容, 輸入交連二顆, 輸出交連二顆). 說真的, "交連電容"影響聲音甚鉅, 各式補品發燒電容的選擇很多, 更是調音關鍵, 我還沒用過"電解電容"呢!! (差在哪裡? 當然是聲音表現與價錢. 我常用的M-Cap Audiophiler 1.0uF一顆NT$120, 而電解電容一顆NT$2. 價差60倍. 以一台平價的緩衝級, 四顆1uF的M-Cap就要NT$480, 如果需要容值更大的價錢更貴, 所以一分錢一分貨, 請不要對低價產品有過多期望)
這張是使用的電源. 高壓使用70VAC, 燈絲使用9VAC.
6J1燈絲使用6.3V (AC or DC). 變壓器輸出9VAC, 所以可以想見應該有穩壓IC. 沒錯, 使用LM7806穩壓, 這部分沒有問題.
比較有問題的是高壓電源. 分析起來, 線路沒有問題, 是變壓器規格的問題. 70VAC, 經橋式整流與電容濾波後, 應該約有97VDC左右. 但實測高壓電源降到約78V. 少了約19V, 壓降相當多.
經查線後確認線路沒問題. 我猜想是變壓器規格太低, 接上負載後(接上6J1管之後), 造成壓降. 於是我把二支6J1拔掉, 讓系統變成空載, 果不其然, 高壓電源回復到96.6V. 真的是省錢省過頭了, 變壓器規格不足呀.
平心而論, 這台"白色6J1"的線路設計中規中矩, 工作點選擇不錯, 接地處理特別用心, 所以底噪十分低, 聲音表現不錯.(關於6J1管特性與電解電容對聲音影響, 我有幾點感想, 文後再補述).
比較可惜的地方是, 用料真的太省, 先不論交連電容, 板子上的電阻等級中下(用規格這麼低的電阻所省下來的錢, 應該不到十塊錢吧, 但成品可靠度與聲音表現, 真的蠻受影響的). 而問題最大的是, 變壓器規格不足, 算起來高壓電源部分大約70V/6~7mA, 燈絲約8V/380mA, 也才4W不到, 機箱體積應該還算充裕, 這麼小的變壓器沒有做到二倍餘裕(8~10W), 也應該做到足瓦. 我相信變壓器省下來的錢應該也不到100塊吧. 何必呢?
問題大的是這一台"黑色6J1", 呵呵!
上一台"白色6J1"是一二年前買的, 這一台"黑色6J1"是這禮拜買的. 買進來之前, 我看外型與用管就猜測應該是"線路照抄"的產品, 呵呵.
收到貨當天晚上接上系統試聽, 差點沒昏到, 一開聲三秒鐘就"破聲"了. 真的出乎意料之外, 一開始猜想是不是管子壞了, 把"白色6J1"的管子拔過來使用, 開機一樣"破聲". 心想沒這麼倒楣吧, 收到一台瑕疵品, 猶豫了幾分鐘到底要不要退貨換台新的呢? 喜歡追根究柢又想練功的我, 決定拆了自己修看看, 呵呵.
打開機器一看, 果不其然, 基本架構幾乎一樣, 連輸入與輸出電容也是10uF的電解電容, 呵呵.
首先當然先檢查電源, 變壓器輸出為65V & 8V(與"白色6J1"的70V & 9V差不多). 穩壓IC與電晶體也一模一樣是LM7806 & D669. 接著上電檢查高壓電源, 65VAC經橋式整流與濾波後約有86VDC, 與理論值90VDC差一點, 看起來變壓器的規格還算及格. 用示波器看一下波形, 輸出波形還可以, 那真怪了. 只好耐心查線畫出線路, 果不其然, 跟"白色6J1"一樣, 將6J1五極管接成三極管, 使用"陰極隨耦"架構.
再來檢查幾個工作點, 發現柵級負偏壓約-3.3V相當高, 因為是採自給偏壓, 所以檢查陰極電阻Rk, 讀了一下色碼發現Rk=27K歐姆. 我有沒有看錯呀, 柵極輸入是對地0V的訊號輸入, 怎麼可能接數十K歐姆的陰極電阻? 您也可以參考一下圖二的6J1 Datasheet的建議的陰極電路自給偏壓電阻為200歐姆. 所以合理Rk應該在數百歐姆, 而不是數十K歐姆這麼大.
原本以為我這台是籤王, 或許是生產線不小心上錯零件. 結果解焊後發現不是籤王特例, 而是PCB上註明的就是27K歐姆 (上圖的R13 & R14). 我相信這是錯的, 請看下圖的工作點分析.
以未修改前來說(Rk=27K歐姆, Vg=-3.3V), 工作點如上圖綠色點所示. I=0.12mA, 真的小得離譜.這也說明了為什麼用示波器看波形OK, 但聆聽時卻破聲. 因為示波器的輸入阻抗極高, 這樣的小電流用示波器看起來還不會失真. 當接上負載(擴大機)時, 這樣的低電流已無法完整傳輸訊號, 而造成失真.
稍微計算一下, 也決定採用與"白色6J1"類似的工作點, 如上圖藍色點所示. Vg~=1.7V, I~=3.6mA, 所以Rk改為470歐姆. 實際修改後, 量測起來的值與預設值差不多.
最後的修改值為R13 & R14改為470歐姆, 並且R11 & R12改為1.5K歐姆.
說破不值錢, 說來輕鬆, 寫起來簡單, 但當天從晚上九點一直忙到半夜一點多. 真的是老天爺給我機會磨練吧. 上次遇到張老師的Lazarus唱放前級, 前賣家插錯管. 這次遇到量產商品竟然還會如此錯誤. 真的是想都沒想過, 呵呵. (面對這樣的廠機故障, 一定是朝零件燒掉的方向debug, 誰會想到插錯管, 還有設計錯誤的, 唉!)
千萬不要以為趴在地上快超出特性表的綠色工作點是"絕世密技". 那不是好不好聽的問題, 那是"破聲"(失真到破聲), 那是設計錯誤或組裝錯誤, 絕不是"絕世密技", 呵呵.
By the way, 上圖紅色點是"白色6J1"的工作點.
圖左是"白色6J1",中間是我的12Au7右邊是"黑色6J1". EI變壓器的瓦數與體積有絕對關係, 我所訂製的這顆變壓器, 因為有想過開發二支12AU7的產品, 所以規格大了許多, 用在這裡, 有"三倍餘裕", 電源供應當然游刃有餘. 或許量產時, 二倍餘裕已經很足夠了, 呵呵.
以聲音論聲音, 以技術論技術:
恕我老王賣瓜, 經過實際聆聽, 我很高興我的12AU7 Buffer比這二台6J1 Buffer好聽多了. 音場寬闊活潑, 中低頻Q彈. 我個人的想法是
1. 6J1是高頻五極管, 音頻(20Hz~20KHz)中的低頻, 真的不是它的強項. Debug期間, 我曾經換過輸出交連電容, 換為熟悉的WIMA 1.0uF, 在把Rk從27K歐姆修改為470歐姆時, 輸出電容還是掛著WIMA 1.0uF電容, 聲音正常不破聲了, 但低頻少了一大段(缺了下半身). 因為修改完"黑色6J1"與"白色6J1"的架構與工作點幾乎一模一樣, 唯一的差別就是輸出交連電容是WIMA 1.0uF與電解電容10uF的差別. 我想當然爾的把原本的10uF電解電容焊回"黑色6J1". 低頻回來了, 但感覺上音頻的銜接上沒有那麼自然, 聲音也略微鬆垮.
2. 我想12AU7的表現比較全面性, 尤其是在音頻(20Hz~20KHz)這頻段. 這也難怪12AU7會歷久不衰. 但6J1不愧為高頻放大管, 高頻的表現, 我認為有不同於12AU7的特點, 高頻延伸較佳, 但餘韻較短也有點生硬. (我最喜歡用三角鐵的餘韻來測高頻質感), 這也是使用12AU7在高頻延伸可以再努力的方向.
但6J1低頻(約200Hz以下)真的很弱, 6J1 Buffer的設計者用10uF這麼大的交連電容來補償低頻, 我相信是實際試聽後所做的決定, 以補足6J1低頻不足的先天特性. 這點我覺得是讓人肯定的, 也了解為什麼要採取電解電容.
一來一般薄膜電容就算找的到10uF, 一定是又貴又大顆, 在如此低價的產品上, 幾乎不可能使用. 因此電解電容或許是唯一的解決方法(高容值才能改善低頻, 又要體績小又要便宜). 二來電解電容的高頻響應較差, 但這用在高頻突出的6J1又可以得到互補. 所以說, 用高容值的電解電容來補償6J1低頻的不足, 算是一個便宜有效的好方法. 我相信這設計者是有認真想過與試聽調整過的. 是該拍手鼓鼓掌.
3. 6J1是五極管, 把它接成三極管, 用在小訊號處理, 這樣的聲音會不會比用雙三極管"粗糙"了點? (砂礫感) 這點我還沒有定論, 待我日後再專研比較囉
4. 6J1管, 你知道多便宜嗎? (我不是以價錢論英雄, 如果有人可以用如此便宜的管子做出超越12AU7的好機器, 我真的為他鼓掌, 因為真的厲害) 大陸管的6J1一支只要台幣5~10塊, 你沒看錯, 就是銅板價5~10塊. 差不多就是一支藍光LED的價錢, 真是誇張的便宜!! 只是從datasheet或手邊幾支管子實測來說, 誤差真的蠻大的, 品質可能也比較良莠不齊, 需要配對. 可選用的管子也比較少, 好像只有北京 / 上海 / 曙光, 與蘇聯管可選. (有台6J1的管子竟然是一支北京廠, 一支上海廠, 二支誤差30%, 不可謂不大)
再次感謝瀏覽, 文中如有錯誤之處, 煩請路過前輩高手不吝指正, 謝謝!
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