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  真空管,最近在音響上似乎又流行起來了,說她是夕陽餘暉也好,稱她是迴光返照也罷,相信她終究是要被淘汰的,理由很簡單,因為她太大、耗電、發熱,隨便有一項就已是罪無可赦,何況她是三項俱全呢。雖說真空管死定了,但筆者晚生幾年,未能親聆真空管擴大機的絕響,不無遺憾,所以就一直想做一台真空管的機器。

  這事兒要從四年前說起,當時張文俠先生在音樂與音響上為文介紹QUAD 22真空管前級,我一下子就被簡潔的線路與「真空管」三個字吸引住了,花了很多力氣去收集材料,計有真空管EF 86、ECC 83各兩枚,及全套金屬皮膜1%誤差的電阻,這批寶貝電阻是託人從日本以每枚十七元台幣購入的。但後來因故這台仿QUAD 22沒有動工,過了一年買了音技的「套件」,完成了仿ESS前級和ESS 300後級,音響有了,而且響得不錯,也就沒有理會真空管了。等到去年,利用學校報廢器材,從實驗室撿回六、七十隻真空管,憑空有了二、三十隻12AX7,每次整理東西時就想讓那些管子唱唱歌。今年暑假終於採取實際行動,首先決定採用Marantz 7的電路,高壓穩壓的電源採用音技55期實用電路精粹中的電路,燈絲電源由三腳 IC 7812 的大鐵殼(TO 3)解決,選擇12V供電的理由就是因為用 7812 最省事。

  等到音技68期出版後,有了那篇「Marantz 7C前級之改裝」的文章就更方便了。接下來是採購零件,在舊貨行找到的電容不一定合於線路圖上的標示值,在許大不許小的原則下把RIAA放大及的輸出電容C66改成2uF與0.47uF並聯,高電平放大級的輸出電容C92改成10uF與0.47uF並聯,交連電容C83、C48、C91都改成0.47uF,另外RIAA放大及的傍路電容C62及C64都用450uF電解質電容再併上一枚4.7uF的鉭質電容及一枚0.47uF的電容。

  在此要提一下電容的材料,由於舊貨電容都沒寫出是什麼材料製造的,只好憑外型猜了,在選購時我只找兩種,一種是黃色長型的,另一種是橘紅色,有人說像櫻桃的那種,猜歸猜,總不敢貿然使用,幸好我暑假實習的機關有儀器,利用一台esi video Bridge 2110的電橋(見圖),我大略量了一下各種電容的Q值,此電橋在測量電容時可採串聯或併聯等效電路的方式,如下式:

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其中Rp為電容中的等效併聯電阻,Rs為電容中等效串聯電阻,f 為測試頻率,我採串聯的方式,在1KHz、1V的條件下測試,所得的結果是

1.)電解質(1uF/160V)的Q約在8左右

2.)電解質(10uF/160V)Q約在3.5左右

3.)雲母質(220pF/100WV)Q為240

4.)雲母質(12pF)Q為83

5.)黃色長型(1uF/100V)Q為317

6.)黃色長型(0.1uF/600V)Q為244

7.)藍色塑料新品(6.8uF/100V)Q為104

8.)Mylar(0.1uF/50V)Q為220

9.)橘色(0.56uF/400V)Q為8200

10.)橘色(0.47uF/100V)Q為350

11.)PS(5100pF/50V)Q為10480

12.)PS(220pF/50V)Q為7000

13.)陶瓷電容(33pF)Q為1760

14.)測試條件改為1KHz、1mA測鉭質電容(4.7uF/35V)Q為30.2

這些資料只表示我所測試的那些電容的數據,不足以下什麼結論,要看結論請參考音技55、56期專文。

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  本機的電源部分實在令我傷了不少精神,由於我沒做過240V的穩壓器,心裡難免有點發毛。首先查The Voltage Regulator Hand Book (TI,開發),得到 uA723 的資料,用應用例中的第7圖,同時參考音技55期把 uA723 的供電獨立起來,電源成下面的樣子:

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  電源部分的元件中值得一提的是那枚高壓電晶體,乃是在信義路舊料行買來的,據老闆說耐壓可到七、八百伏。另一個頭大的東西是大容量的高壓電容,我在舊料行找了很久才在中華路二樓買到一種180uF/250V的電容,體積不大,只是兩個鏍絲不好配,當時也顧不得那許多,一口氣買了八顆,回家後用一種口徑相同螺紋不符的螺絲去試,用點暴力也就成了;把其中四個做成串聯兩組為90uF/500V電容兩個,剩下的並起來也有720uF,也不小了。

  電源部分其他零件值的決定全部親手算過,先查以前在光華商場舊書攤買回來的「RCA Receiving Tube Manual」,得知12AX7 Heater voltage為12.6V時電流為0.15A,扳手指頭算算,六個12AX7一共要0.9A,本來用普通的7812就可以了,但為了安全起見,我還是在舊料行找大鐵殼的7812用。另外高壓電源的限流電阻我設定為7.5Ω,限流為87mA,以12AX7的max plate dissipation為1.2瓦來看是足足有餘了。
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  材料齊備後最煩人的工作就是貼PC板了,因為我只打算做此一台,故直接把膠點帶貼在PC板上,為了承受那些大號的交連電容,PC板選用那種厚的。PC板的設計把兩聲道完全獨立,一聲道用三枚12AX7,不用平衡控制,面板上只用兩個音量控制,其他全省了,所以系統上非常簡單,一大片PC板全部解決;元件排列順序的原則是盡量與線路圖一致。電源部分因有用IC,所以要用轉印紙,貼起來很方便。雖然貼的時候非常小心,事後證明還是少了一段,此是後話,暫且不表。

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  洗好此兩片板子又碰到頭大的事,鑽孔、打洞,小洞還有電鑽幫忙,RIAA的第一枚真空管座我採用帶罩子的一種(四年前從日本買來的),這種座子不是設計給PC板用的,非要用時要再PC板上打一個大洞,可就是用銼刀的苦工了。

  PC板整治好了以後就進行實驗,先裝高壓穩壓部份及一個聲道的高電平部份,由於去實習時未帶變壓器,改用電源供給器供應150V DC給高壓穩壓的輸入,試調VR輸出電壓會在某一範圍內升降,正式實驗時,燈絲由外加電源供給器供應,但此12V的零電位不曾與高壓的零點相接,高壓穩壓輸入則直接加入110V市電,我本以為110×√2=155,就與一個150V的電源供給類似,結果是沒什麼不同,調VR電壓也會升降,加上電路板也沒有任何異狀,看著真空管紅起來的確很愉快,可惜等我加上示波器與信號產生器再試時,一接通電源就是一陣火光,一團輕煙,由於沒有加保險絲,一一檢視的結果,電源部分整流用的1N4007靠負端的兩個燒成短路,擴大機部分PC板上地迴路的銅箔被「炸」掉兩段,幸好儀器都沒壞。第一個反應是短路,檢查了半天看不出PC板上有任何不對,更換零件及修好PC板後再試,這次學了乖加上保險絲,結果仍是一樣靠負端的保險絲被燒掉,這個問題聰明的讀者大概早知道是怎麼回事了吧?我一直搞了幾個晚上,直到有一天被「地線」電到了才恍然大悟,想想也是,如果那麼方便,電源變壓器不就可以全省了嗎?

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  後來的實驗燈絲與高壓都用電源供給器分別供應,示波器照片請見附圖,由於沒有用三腳架,在100Hz時快門速度太快只剩了一半的波形。照片中上面的是輸入的波形,下面是高電平放大級輸出的波形,由於找不到好的probe,有些方波在輸入就不大方正了;接下來做失真的測試,用的儀器是HP 339A失真儀,測試條件是高電平放大級輸入為0.1Vrms,輸出為1.65Vrms,在20Hz失真0.063%,100Hz失真0.066%,400Hz失真0.061%,1KHz失真0.065%,10KHz失真0.094%,20KHz失真0.16%。對了,在做以上測試時C82交連電容已改成0.2uF,因為原來是0.1uF時,用示波器看20Hz方波已經非常難看了。

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  實驗至此告一段落,按圖把所有零件裝上PC板,RIAA部分電容都用電橋挑選過,電阻也用DMM測過,C67 買不到耐高壓的PS電容,就以雲母質代替,就等實習結束後回家裝機箱。我把電源與擴大器線路分開另裝一個機箱,其間以四條電線相連(理由請參考音技53期非君子先生大文),我用熱縮套管把這四條電線包起來,雖不美觀倒也實用,接頭在中華路買的,相當漂亮。在裝箱中最怕的就是打洞,家中只有手搖鑽,可真夠瞧的,經過兩天奮鬥總算完工,再電源箱中高壓的濾波電容只用了七個,保留一個在擴大機箱子裡,一方面是空間不夠,一方面為了減少電線的影響,並且在兩邊電容都併上0.22uF/600V的電容;配線只有輸入及輸出到蓮花座用鍍銀隔離線,線投用熱縮套管整理,其他到音量控制因懶得弄隔離線就用普通電線了。等全部裝完後,迫不及待的抱起兩個箱子就往學校實驗室跑,不巧的是實驗室暫停開放,幸好與管理員私交尚可,借用一下,先測電源部分,調出所需電壓,接下來是最緊張的一刻,把擴大機與電源相連,先開燈絲電源,約半分鐘後再開高壓電源,無煙無臭,只是我在冷氣屋子裡卻流了一身冷汗,等接上信號產生器與示波器後一切正常。再測另一聲道,完了,沒有信號,用示波器逐級追蹤的結果,PC板少畫一段,害我虛驚一場,至此大功告成,趕忙向管理員道謝回家試聽,可是接上原有的ESS 300後級,才一關機,哼聲大作,找了半天發現手碰到面板時哼聲加大,就把原來在輸入附近接機殼的地線移到面板上,果然哼聲就神奇的消失了。

  試聽的結果,老實說音色與ESS前級是不一樣,但總覺得太暗了一點,就想設法改進,我的ESS前級本來也感覺悶悶的,在看了音技5556期「電容器對音質真有影響嗎?」一文後,就試著在所有交連電容(我已換成鉭質的了)併上一個0.1uF/250V的無()感塑料電容,結果因色有戲劇性的改善,變得很亮、很清楚,所以這次如法泡製,把每個交連電容的容量至少在0.57uF以上了。可是這回法寶不靈光,音質仍是有點悶,心想真空管該不會就是這種音色吧?前天無意翻閱電路圖,發現改裝後的Marantz 7 在輸入端併入了一枚150pF左右的電容,本該是根據使用的唱頭調整的,可是我沒有測試唱片,乾脆省略了吧,兩刀就解決一個,再聽之下,「似乎」亮了許多,這兩天一面寫這篇東西,一面試聽,有一次再換來換去的當口,真空管前級的一邊忽然啞了,情急之下趕忙檢查,用靜態阻值對照法,很快發現某一位置兩聲道阻值差很多,仔細一查,一顆新的ECC 83泡湯了。換上舊貨,嘿!響得好好的,如經已經過二十四小時暖機試驗,一切正常。最重要的試聽結果呢?以我個人來說,目前ESS前級與這台真空管前級音色相差不大,不比分不出來,只是真空管的音場好向寬一點,深度感較大,ESS前級似乎比較有力,聽流行音樂比較過癮;再次聲明,此係個人情況,不足下什麼結論。

  總結這次的製作,最大的收穫在得到了不少處理高壓的教訓,在實驗時曾被240V的電電過,整個人差點沒從椅子上彈起來;另外在焊真空管座時被彈起來的焊錫濺到臉上,使得我以後工作時不敢不戴眼鏡;在工作中學會了很多儀器的使用方法等經驗都很有用,當然,多一台前級也是一大樂事,何況她從頭到尾都是我一個人裝起來的嘿!

  很遺憾的一點是雖然裝了這台機器,我還是不了解真空管的工作原理,只能與電晶體做個比較,CE CC胡猜一氣,沒辦法,誰叫真空管已經落位到教科書都隻字不提了呢!今後不論大家再如何改進真空管的線路與零件,相信就好像女巫的掃帚換成吸塵器一樣,是絕對比不上噴射機的;,你要提米格二十五了,放心,那種觀念不會持久的,不信走著瞧好了。

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轉載音響技術第71期NOV. 1981 真空管前級放大器製作/欖仁

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