就業餘性的研究來說,修改名廠機器有著相當濃厚的學術氣氛,最近我得到不少有關這方面的資料,其中尤以真空管機之修改最吸引人。在Dynaco之後,還有McIntosh呢！這些資料我們請張文俠先生為我們服務。
──唐凌
最近在美國,改裝或修改舊型擴大機之風氣很盛,尤其是真空管機,幾乎各種雜誌都介紹修改的方法,也有專門改裝或修改的雜誌出售。其中改裝或修改最多的對象室Dynaco的各型真空管機。主要的原因,是Dynaco的真空管機很暢銷,並且直到現在,還在生產之故。
我想這個改裝的風氣,起始於ARC公司(Audio Research Corporation),因為ARC就是靠修改Dynaco的各型真空管機起家的。各位還記得本刊第十期裡的"Audio Research訪問記"吧!
他們運用最新的技術和觀念,徹底改良真空管擴大機,其中最富盛名的SP-3A;我個人已詳加研究過,它確由Dynaco的PAS-3轉變而來的,這從SP-3、SP-2、SP-1的線路裡可以看得出來。另外,他們的D-76A,可能也是由Dynaco的管機轉變而來的。至於他們改裝Dynaco Stereo 70(ST-70)的線路,我也從美國的ADI 雜誌裡見過部份線路,只是資料並不完整而已。
直到三個月以前,唐主編寄了一份資料給我,是美國The Audio Amateur lssue 4/1977所發表的一篇"Audio Research Remakes Dynaco's Stereo 70"才知道改裝的全部線路。
當接到這一份資料時,非常興奮,因為我也在其他幾本雜誌裡,看到介紹過幾種修改Dynaco ST-70及Mark III 的方法,但與這一次所得到的資料並不一樣。也直到現在,才完全地知道了William他是怎麼改裝ST-70(William是ARC的主持,負責改裝Dynaco業務。)
William改裝Dynaco ST-70的方法,是仍利用ST-70的機箱、電源變壓器、輸出變壓器和其他的零件,所不同之處是把原ST-70的PCB換了一塊。
雖然換新的PCB的大小尺寸,和原ST-70所用的差不多,但在新的PCB上,卻用了7隻真空管和一大堆的零件,而原ST-70的PCB上,僅有二支真空管和少數的零件。另外,在原機的底盤靠前的面板上,加裝了一塊新的小面板,並定名為ST-70-C3。
認真地說,ARC並不是修改Dynaco的ST-70,而是ARC的ST-70-C3,適用Dynaco的機箱和零件。所以本文的名稱是「把Dynaco的ST-70,改裝成ARC的ST-70-C3」。
這種改裝的產品,比原來簡單經濟又廉價的Dynaco ST-70,身價高出二倍以上,所以可以說是從普通的音響,轉變成高級音響。
這台ST-70-C3的線路,是有專利權的,但ARC並不反對音響玩家們自己裝給自己用,但如擬改為商業用途而利用他們的線路時,就必須要得到他們的許可才行。
本來,這種轉變Dynaco ST-70為ARC的ST-70-C3的改裝零件,The Audio Amateur有整套的零件提供給自己裝的同好們,但不包括Dynaco ST-70在內。整套改裝零件的售價,約為美金250元左右,比原機貴了二倍以上。如果我們向美國訂購的話,非在新台幣二萬元以上不可,再加上還要再買一台Dynaco ST-70來改裝的話,總價要在三萬元以上(新台幣)。試想!這種高價的製作會有幾個人來裝呢?。
另一種辦法,就是買一台Dynaco ST-70,改裝的零件在台灣自己找,可以節省一筆可觀的費用,已有Dynaco ST-70的朋友,更可加上少許費用,改良他們的機器。辦法是很好,但改裝部分的PCB上,一定要用可以插在PCB的真空管座才行,而在台灣雖然買得到這種真空管座,但數量實在太少,寫這種製作,零件找不到,可能會被抱怨。
所以,不得不另外想辦法來製作了,我想這樣:所有的一切零件,全部在台灣購買現成的,底盤和變壓器訂做。目標是最好能比原改裝的性能更好!或至少也要一樣!
ST-70線路說明
圖一是原Dynaco ST-70的線路圖,輸入和倒相部分,僅用了一支7199的三極五極複合管。五極管部分擔任輸入放大任務;三極管部份,擔任倒相任務,這種倒相方法,稱為P-K(屏極──陰極)倒相,是倒相電路中,最簡單的一種,本身是沒有放大作用的。
倒相之後,直接就推動強放級(即電力放大級),強放級用的是兩支6CA7五極電力放大管。係屬AB1推挽電路(AB1是AB類趨向於A的方式,即當最大訊號電壓輸入時,也不會產生柵極電流)。強放管的柵偏壓,是不能分別調整的,所以一定要用對策管,並在用過一個時期之後,就要檢查一次,一旦不平衡時,就要換一對,否則會影響性能。在其他的修改Dynaco雜誌,都建議加裝一組可分別調整各個強放管柵偏壓的電路,或做一個DC Balance的裝置,可以調整兩只強放管的平衡,這樣可以改善一些性能,並且在使用過一段時間之後,不必換一對新管子,只需在用過一段時間後,重新檢查一次,做一簡單的調整工作即可。
電源供應電路,也很簡潔,高壓部分,是用一支5AR4的整流管,做一全波整流電路。供強放管的柵極偏壓電路所用的負壓線圈,也僅利用高壓線圈組裡的一個抽頭(約55V AC),做一整流電路。整台機器的高壓濾波電容量為30uF+20uF+20uF,總共70uF。
整個ST-70的電路結構,非常精簡,加上不需使用高精密度的儀表調整,僅需一台最普通的三用電錶,即可安裝成功,所以人人都能安裝,並且成功率非常高,再加上售價非常低廉,所以非常暢銷。
ST-70-C3線路說明
至於ST-70-C3的電路,雖然同樣用的是ST-70的機箱、電源變壓器、輸出變壓器和一些小零件,但整個電路的結構就複雜多了。
仔細研究起來,ST-70-C3的電路結構,和ARC的D-76A差不多,所不同之處僅少了一級穩流級和輸出功率較小而已。
圖二即其線路,僅列出左聲道部分,有( )符號係代表另一個聲道。訊號由輸入端送入之後,即將正、負半波分開,V1的一半,負責分相任務,即由V1的柵極輸入,換了一個相位之後,由屏極送到V3(V2)的下半支三級管的柵極,倒相管是沒有增益的。因此自V3(V2)的輸入級開始,直到最後的強放級,全部都是對稱安排的,就連負回授網路,也都是對稱處理的,這是本機的最大優點。
輸入級將訊號放大之後,直接交連到下一級V5(V4),這一級是個陰極隨耦器,是沒有放大作用的,它的屏極沒有屏電阻,是直接由強放級的高壓供應的。
這一級到下一級的電路,叫做交叉交連器(Cross Coupler)。這種電路,早在1948年Radio News就經J.N. Van Scoyoc提出過,並也在1954年的Radio and Television News由C.P. Boegli詳細地討論過,但由於電路結構比較繁複,並且使用零件較多,所以並沒有普遍被商家們所採用,而僅被業餘的玩家所利用。
但Audio Research是由一群熱衷於音響研究的同好們所組成的,他們只求效果而不顧其他,所以他們運用了這個電路。他們打的口號是「音響本是業餘的」。但時至今日,仍然停止了真空管擴大機的製造,因為到底是真空管的成本太高,又無法大量生產之故。雖然他們改走電晶體的線路,但他們盡量做出具有真空管音色的電晶體出來,並時常注意到有關真空管前級的報導和文章。最近他們把他們的SP-3A-1真空管在加以改良,並參加美國非商業性之比賽(參加之機型改為SP-3A-2)結果被列為極品級之列(此外被列為極品級之列的真空管前級機尚有經Saul B. Marantz本人改良過的Marantz 7)。
我們在回到線路說明,V7(V6)是推動級,採用低u的6FQ7,與V4(V5)一樣,低u的真空管,輸出阻抗較低,對推動電力放大級而言,非常有利。並在推動管的兩只屏極之間,加裝一支20KΩ的可變電阻,做為AC Balance之用(R17的330KΩ係來平衡輸入管的輸出不平衡之用)。
強力放大級採用6L6GC, 6L6GC是一種束射管,此類束射管如5881、7027、KT-66、807等的特性曲線,呈人之肩形。與五極管的6CA7比較而言;五極管的三次諧波失真較高而二次諧波失真較低,而束射管剛好相反,二次諧波失真較五極管為高,而三次諧波失真較五極管為低。但二次諧波失真可藉推挽放大來抵消,所以此類束射管,特別適於用來做為推挽放大。
6L6GC係由6L6、6L6G、6L6GA、6L6GB屢經改良而來,歷史悠久,由於穩定性非常高,所以是經得起考驗的。
本來,站在重播音質而言,三級管最優,但效率太低,同樣電力消耗,功率輸出不及五極管或四極管(及束射管)的一半。所以除非是業餘界,很少被廠家們採用(各位想想看,一樣的成本,用三極管只能做20瓦的話,為什麼不生產40瓦的呢?)。
再次為超線性接法,就是把五極管或束射管的簾柵極,接在輸出變壓器的抽頭上,可同時兼有五極管的效率和三極管的音質特點,而本機仍用束射管放大方式,這樣可以增加輸出功率,並且採用另外方法,來降低失真和輸出阻抗。等一下會提到。
束射管的最佳負載阻抗值,毫無伸縮的餘地,因此本機一定要用6.6KΩ(6600Ω)的初級阻抗輸出變壓器,而ST-70所用的A-470輸出變壓器的初級阻抗,正好是6.6KΩ,但原A-470是有43%的抽頭做為超線性接法之用的,但在本機的線路,是用不到的。雖然不用超線性的接法,但ARC卻採用了陰極交連電路,形成局部的負回授,就是把強放管的陰極,接到輸出變壓器的次級線圈上,與超線性的接法,有異曲同工之妙。也較超線性的接法大些。美國的McIntosh和英國的Quad II,也是採用這個辦法,但他們是把強放管的陰極,接在輸出變壓器的專用對稱線圈進行負回授,所以又稱為半陰極輸出方式。不論怎麼說,這都是把輸出變壓器也包括到強放級的負回授之內,這樣非但可以減低真空管的特性曲線非線性,而且同時也可以減低輸出變壓器失真的一種辦法。
本機除了有局部的負回授(強放級)之外,還有由輸出級到推動級的負回授,即R24、R25、R43、R44就是。然後再加上由輸出變壓器的次級到輸入級的總負回授,C1、R8及C2、R13就是。由於整個電路是一種PPCC(Push-Pull Cross Circuit),所以負回授就也都是全對稱的。這又是本機特點之一。
電源部分,仍然利用ST-70的PA-060電源變壓器再以利用改裝。高壓整流電路將5AR4整流管拿掉改為效率更高的1N4005做為整流工具,由於1N4005的耐壓只有600V(1A)所以用二只串聯使用,以增加耐壓數,並以R23、R33、R34、R35做為分擔每一只整流子之電壓承受量,避免整流子的不平均而被打穿。
原機的濾波電容,前以提過,總共才有70uF,所以拿掉,改裝一只230uF的大濾波電容,又再加上一支50u+50u的濾波電容,使本機的總高壓濾波電容量為330uF。
各位一定會奇怪,為什麼第一級電容器要用較大的電容量呢?而不將較大的電容器放在後面呢?
因為強放管的屏極和簾柵極供應電壓極為重要,尤其是當訊號為峯值振幅時,強放管的屏簾柵電流就會升高到很高,是會引起供電電壓下降的,於是就造成了最大功率輸出的限制,增加非線性失真。但當把供電的濾波電容量儘量加大之後使電的容量加大,所以當在峯值振幅時,能有足夠量的電源供應。現在的擴大機都儘量加大強放級的供電電容器的容量,以提供足夠的「能量」。所以你有一台擴大機不論是真空管的或是電晶體的,想進一步地改善性能的話,最簡單的辦法,就是加大濾波電容的容量,尤其是老的真空管機。
但加大濾波電容量之後,是會有後遺症的,就是電容量的容量太大時,當關機後,不能馬上放電,再開機時,會發出再充電的衝擊喇叭聲音,或時常燒斷保險絲。因之通常要再採用大電容擴大機的供電電路裡,再裝一個洩放電流的電路,或穩壓裝置。
本機就是這麼辦的,在230uF之後,裝了一支R40和R39,可以洩放部分電流,由於阻值用得很高(820K+100K),所以洩放電流很小(440V/820K+100K),並巧妙地做一分壓器,抽取約40V左右的電壓,加到燈絲上,使之提高燈絲的電位,減低由燈絲感染到陰極的交流聲。
此外,在這個電路之後,再做一組由ZD1~ZD6組成的穩壓電路,穩定輸入及倒相級的屏壓,雖然這是最簡單的穩壓電路,但在舊式真空管的擴大機裡,是鮮有所見的。
另外,原機所空置下來的整流管的5V燈絲圈,也加以妥善利用,做一個倍壓整流電路,供給最前位置的V1燈絲電壓,以提高SN比。
從上簡單的分析,我們可以看出,ARC的Ｗilliam,是怎麼地儘可能改善ST-70,並把原機的每一零件,發揮得淋漓盡致,當今之日,不作第二人選。
由於時間拖得太久,自己也覺得不好意思,所以寫本試作時,一氣呵成,不免有所遺漏之處。又原文並未詳加說明線路,純係個人推測,不免有所錯誤,所幸本試作係進「音響技術」之大門,出門時可能早已經專家們把Ripple過濾乾淨也說不定。
試作機的改裝
前已述及,本試作如果要買一套原裝Dynaco ST-70來加以改裝的話,是需要一筆很大的費用的。所以本製作決定自己來作。當然！如果你本已有ST-70的話也可以自己加以改裝。
原則上,機箱的型式,與原機的尺寸差不多,但高度加厚,這樣可以把電容器裝在底盤之內,比較好看些。又由於插在PCB上的管座,不易買到,所以決定還是用普通的管座,直接鎖在底盤之上,並且位置也稍有變動。
圖三即本機的底盤平面圖,前後面板的各輸入輸出插座,與原機一樣,即前面板安裝兩個輸入插座,後面板安裝電源線,保險絲座,電源開關,並在左右兩邊,安裝喇叭輸出端子。
輸入插座安排在前面,可以不用隔離線,有其一定的好處,而且實際使用起來也比較方便。尤其是自己會裝的朋友,總喜歡比來比去,輸入插座在前面,甚為方便,並且輸入輸出分開兩頭,避免了干擾。
面板上方的後面,分別安裝電源和輸出變壓器,位置也與原機相同,即中間安裝電源變壓器,左右分別安裝輸出變壓器。
至於四支6L6GC,改裝在底盤的正中間,一字排列。最前方也一字排列ECC83、6FQ7 等七支小真空管,這樣焊線也甚為方便。
四支6L6GC的四周,開散熱孔,並利用散熱孔,安裝四支可變電阻,做為調整偏壓和交流平衡之用(AC Balance)。
在底盤的下面,強放館與推動管之間,安裝一塊PCB,把所有的有關電路零件,裝在上面,然後用引線分別接到相關的真空管腳上,這塊板子上的零件可以先行裝好,並焊妥引線,然後再固定在底盤之內,又美觀,又簡化了安裝程序。
至於電源供應部份的零件,由於零件數量不多,所以決定用支架安裝,兩只濾波電容器,則安裝在底盤支撐架上,支撐架上空餘的位置,則安裝電源整流濾波的電路,這種安排法,引線比較短,所以安裝走線也比較容易些。
零件的選用
一、機箱:已商洽本刊服務部代做。
二、變壓器:現在再台灣要做一個品質不差的輸出變壓器,並無困難,Dynaco A-470 的初級阻抗為6600Ω,並附有43%的抽頭,但ST-70-C3 的線路,不需要用這個抽頭,所以我們只要做一支P1-B-P2 的即可。
輸出變壓器的品質甚為重要,所以我們寧願多花扁前去訂做,但數量多的話,廠商較為樂意做,而且也有些折扣。有辦法的朋友可以自己買一對原裝初級阻抗為6600Ω 的輸出變壓器,或自覓廠商訂做。如擬參加大家共同訂做,我是非常樂亦為大家服務,並且負責測試。原則上,性能不能輸於Dynaco 的,我曾經測試過A-470 的性能,初級交流阻抗值,還算正確。但直流電阻值,由P1~B 及 P2~B 值相差甚多,所以我們做的時候,儘可能要求兩邊的平衡,因為初級線圈的兩邊DC平衡對失真度有很大的關係,說不定我們會做出比A-470 性能更好的輸出變壓器來。
至於電源變壓器,也很重要,反正這台機器是裝給自己用的,所以我決定電源變壓器也要用Orient 鐵芯做,並須有靜電隔離及漏磁短路環。
三、真空管:能買到美國貨的6L6GC最好,不然買5881也可以,否則買日本貨的也行,如果買不到6L6GC,用6CA7 也可以代用,但偏壓數值要稍微做改動,這在我試裝之後,會有報告的。其他ECC83、6FQ7,可自己選購,ECC83 可以用12AX7替代,6FQ7 也可用6CG7 代,或改為12BH7、ECC82 或 12AU7 等低u管都可以。
四、電阻:這一項最頭痛,因為原改良機所用的電阻大多係1% 的MF 電阻,如果有興趣的同好跟本刊或我聯繫的話,數量多了,就可以訂做,否則只好自己分頭去找,如果自己找的話,又買不到1% MF 的,可從5% 的裡面找出誤差最小的來用,並加大瓦特數以降低雜音。一般的原則是屏極、陰極上所用的電阻需要低雜音的,負回授電阻,誤差盡量少。再沒有辦法,只好買Philips 的½W 電阻代用,但絕不能買五毛錢一支的(電晶體的尚勉強可以)。
五、電容器:濾波電容器,第一支用230uF/475V的,但據我所知,台灣沒有這種規格的電容器,所以我們可以買更好的470u/500V電容器,或用兩只220u/500V的並聯。另一支濾波電容50uF+50uF/475V的,我們可買100uF+100uF/450V的代用,性能更好,我自己就買了許多470uF/500V的和100uF+100uF 的電容器裝後級和前級擴大機,效果非常好。
補償電容,儘量買高壓 MICA 的,交連電容儘量買 Metallized Film 的,或 Mylar 的,(Metallized 漏電量特低,是無極性的)。另外C6和C7 10u/50V,需用NP 的(電解質無極性),如果自己買不到,請與服務部聯絡。
下一次,再詳細說明安裝步驟,調整方法和試聽報告,並請同好們儘量提出意見,或其他安裝方法等寶貴資料,群策群力,集思廣益。
轉載音響技術第31期JULY.1978 Audio Reserch ST-70-C3後級擴大機試作/張文俠
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