我經常在 ebay 瀏覽二手的訊號線或是真空管, 常常就能夠撿漏. 幾個月前看到英國有人賣 Mullard ECC88 金腳管, 每隻價格約 NT$450, 連運費大約 NT$500. 當下腦門一熱, 買了四隻, 以為撿到便宜了. 收到貨品後總覺得哪裡不對, 原來是漏看了一個 "C". 就這樣買到了完全沒見過的真空管 Mullard EC88. 就在我上網搜尋 EC88 的資料時, 竟然發現也有國外的網友像我一樣眼花錯買的 : "I bought some of these triodes by mistake (overlooking the missing final "C"), and then discovered that they aren't half of E88CC as their part number might suggest...."
https://www.diyaudio.com/community/threads/e88c-6dl4-8255-any-circuit-for-it.41142/
EC88 型號中只有一個 C, 代表是 "單三級管". ECC88 型號中有兩個 C, 則是代表 "雙三級管". 不論是接腳與電氣特性, 兩者都是完全不同的. EC88 是為了調諧器或是電視機裡 UHF 放大器而設計的主動元件. 其主要特點是高增益, 放大率與 12AX7 相當. 所以用在唱放應該也不錯. 網路上搜尋了半天, 國外相關的資料很少. 令人意外的是 "真空管小舖" 有販售好幾款 EC88, 這代表市場有需求! 真空管小舖主推是 Telefunken E88C, 售價是 NT$430, 在 ebay 也可以買到小舖的這支管子. 商品描述是 : "E88C=8255 是單三極管,高 u=65, 低內阻=4.8K, 與 EC86/E86C 都是類似的極佳的 2A3, 300B 前級推動管 或是 唱頭放大驅動管!". 當下就放寬了心, EC88 應該是能用在音響系統上, Mullard 也是名廠, 音質不會遜於 Philips. 後來搜尋到國內網友 Coffin 兄使用 EC88 設計唱放, 另外還有泰國網友的設計方案, 所以這隻管子的音質是值得期待.
https://diycoffin.blogspot.com/2013/10/
https://diycoffin.blogspot.com/2010/07/riaa-pt3.html
http://www.diyaudiovillage.net/index.php?topic=20498.0
既然莫名其妙地買了這些管子, 總得物盡其用. 手邊已經有好幾台唱放, 所以不考慮製作唱放. 不如用 EC88 設計一台真空管前級, 典型設計是如同 6AK5 的電路(見上圖), "共陰極放大" 與 "陰極隨耦器輸出", EC88 本身的增益很大, 使用自偏壓就不好控制放大倍率. 那麼能不能每聲道只使用一隻 EC88 做共陰極放大, 然後以 "輸出變壓器" 取代一般常見的 "陰極隨耦器 + 交連電容". 輸出變壓器除了阻隔直流輸出, 降低輸出阻抗, 還會減少輸出電壓, 提高輸出電流(扣除銅損與鐵損, 輸入與輸出的能量不滅), 這樣正好解決 EC88 高增益的困擾, 而且以線圈代替屏極電阻, 高壓供電電壓也可以降低. 腦補了半天, "輸出變壓器"無疑是這個設計的關鍵, 瑞典 Lundahl, 英國 Audio Note, 日本 Tango, Tamura, Hashimoto 都是知名的輸出變壓器廠家, 價格非常驚人, 選擇也很有限. 常常有錢都買不到合適的規格. 那麼問題來了, 輸出變壓器該選擇怎麼樣的規格呢? 要回答這個問題先參考下面電路, 這個電路是泰國網友的設計. 本次設計基本上是以這個電路為基礎.
a. Ra = R1 = 12KΩ, 輸出變壓器的一次側感抗值選擇 10KΩ~15KΩ.
b. EC88 規格書上的參考工作點 : Va 是 160V, Ia 是 12.5mA, 最大直流電流 25mA 就足夠了.
c. EC88 的最大功耗是 2W, 變壓器的最大輸出功率 1W, 二次側輸出感抗值是標準的 600Ω.
最後在淘寶購入 "漳州鷺歌音響前級與耳放輸出變壓器" 一對, 我常用的扼流圈都是跟這個廠家買的, 品質很穩定, 是專門經營 "線圈/變壓器" 的賣家. 輸出變壓器是成對出售, 而且都有配對, 選擇 "單端輸入, 單端輸出, 前級/耳放 輸出變壓器".
漳州鷺歌音響前級與耳放輸出變壓器規格 :
Z11 EI48×25mm 鐵芯
鐵芯功率約 3-5W
輸出功率 0.5-1W
初級阻抗：10KΩ
次級阻抗：16Ω/32Ω/600Ω
銅阻：初級約 585Ω 次級約 48Ω(600Ω 端)
電感：初級約 15H 次級約 1H (測量頻率 100HZ)
漏感：約 5.8mH (測量頻率 1KHZ)
分佈電容：約 1240PF (測量頻率 20KHZ)
初級最大DC電流 : 25mA
頻響：20HZ - 116KHZ (-1.6dB/83%)
10K : 600Ω 降壓4倍
這款前級輸出變壓器是漳州鷺歌音響最常見的型號, 就像是為了 EC88 量身訂製的規格. 舉例來說, 12AX7 的屏極電阻常常使用 100KΩ, 雖然自身有足夠的增益, 卻很難找到匹配的輸出變壓器, 其他常見訊號管的增益不大, 無法(不需要)使用輸出變壓器. 雖然買錯了真空管, 但是錯有錯著, 感覺上運氣也沒有那麼差.
有了輸出變壓器的規格, 根據上面的電路, 進行下面的計算.
1. 決定工作點 :
橋式整流後電壓是 160V,
經過三級濾波電路後電壓是 140V
Ra(輸出變壓器初級銅阻) = 585Ω, 直流壓降小於 5V.
Va 介於 135V 與 140V 之間.
Rk 原則上是 180Ω, 不過手邊只有 164Ω 與 195Ω, Vg 設定是 -1.5V.
Rk 最後決定是 195Ω, Ia 大約是 -1.5V / 195Ω = 7.7mA, Rk 選擇比較大的阻值, 除了降低放大率外, 也有降低失真的好處.
參照下圖 Va = 135V~140V, Ia = 6mA~7mA, 應該對應到 Vg = -1.5V, 現實狀況是 Vg = -1.2V, 也許是 Mullard EC88 特性與 Philips EC88 存在差異, 不過我在收集 EC88 的資料時, 各廠牌的 EC88 均由荷蘭生產, 應該都是 Philips 代工, 我買到的這款 Mullard 標示是英國製造.
2. 計算增益 :
u(EC88 增益) = 65,
Ra(輸出變壓器阻抗) = 10KΩ,
Rk(陰極電阻) = 195Ω,
rk = ra + (u + 1) x Rk = ra(?) + 66 x 195Ω = 13KΩ,
Av＝(u x Ra)/(Ra + rk),
Avp(輸出變壓器初級線圈電壓增益)＝28,
Avs(輸出變壓器次級線圈電壓增益) = 7.
3. 線路設計 :
電源電路 3 級 𝝅 型濾波電路
燈絲穩壓板選購現成的 LM317 模組.
EC88 放大電路
4. 系統組裝 :
第一版的電路佈局, 電路板是使用洞洞板, 兩隻 EC88 的位置左右對稱, 但是受限於機箱大小, 為了遠離電源變壓器, 只能捨棄這種佈局.
第二版的電路板與整機佈局如下圖, 上方是電源板, 包含一片 LM317 燈絲穩壓子板, 母板是 3 級 𝝅 型濾波電路, 結構是 C-L-C-R-C-L-C, 中間兩顆黃色的大電容是最後一級的濾波電容(40uf/250V). 左下方是兩顆電源變壓器, 使用鋪滿銅箔的電路板做隔板, 隔板均有接地. 左下方是輸出變壓器, 由於事前仔細地規劃, 機箱大小剛剛好, 可以看到零組件正好塞滿整個機箱. 原本覺得輸出變壓器有金鐘罩護體, 又有銅箔隔板, 應該可以避免干擾. 沒想到銅箔隔板對於隔離磁場效果不彰, 輸出端竟然還是有感應哼聲, L-聲道雜訊比較少, R-聲道的哼聲比較嚴重.
首先確認雜訊是來源, 來自電路? 抑或是輸出變壓器的感應雜訊? 先試著調整輸出變壓器位置, 將 R-聲道輸出變壓器 疊在 L-聲道輸出變壓器之上(如下圖), 這時候兩個輸出變壓器相對於電源的位置相同, 兩聲道的雜訊大小相近, 把輸出變壓器拿出機箱外面, 雜訊進一步降低. 在這個小機箱裏, 原廠建議的 "保持距離" 是無法做到了, 只能試試 "鐵材料屏蔽罩". 好不容易找到兩種鐵製遮蔽罩, 其中一款勉強可以裝上去, 可惜遮蔽效果不佳....
在確認雜訊是因為輸出變壓器被干擾後, 也想起以前國外網友的例子. 使用日製 MC 唱頭升壓器, 即使裝在金屬機箱之內, 還是無法避免惱人的雜訊, 只能調整擺放的位置, 避開干擾源. 所以應對目前狀況, 最好的解決方式就是 : 將電源變壓器獨立裝箱.
5. 電源獨立裝箱 :
電源機箱 : 內含電源變壓器, 高低電壓雙橋式整流與濾波電容, 輸出高低直流電壓(直流含漣波).
6. 前級重新佈局 :
移除電源變壓器後, 高壓供電改成左右聲道合併供電, 新的濾波電路如下圖.
電源分體後, 輸出變壓器也裝上遮蔽罩, 下圖是前級的新佈局. 右聲道雜訊消失, 但是左聲道(右下方的輸出變壓器)仍有微弱哼聲, 可能是從右後方直流電輸入座的漣波雜訊.
為了解決右下方輸出變壓器感應的微弱哼聲, 只好將其再次塞回機箱的左下角的角落. 終於這次將耳朵貼在喇叭上, 左右聲道都只剩下了很微弱的雜訊, 如果 6AK5 前級也同時上電, 那麼雙聲道都會有明顯的哼聲. 這時突然慶幸起來, 當初沒有使用二級管整流是個明智的選擇. 本次製作看起來簡陋, 其實各個零組件選用與製作環節絕不馬虎, 前後折騰了將近兩個月, 最後的成果還是很值得.
7. 試聽 :
Mullard EC88 前級, 放大電路的主動元件, 每聲道只使用一隻單三級管, 除此之外都是被動元件, 稱得上是極簡設計. 電源電路走傳統設計的路子, 高壓電源並沒有使用穩壓電路, 而是通過 3 級 𝝅 型濾波提供屏級電壓. 全機總共使用六個 EI 線圈, 包含兩個電源變壓器, 兩個輸出變壓器, 兩個扼流圈, 電阻都是 AB 碳精電阻(2W), 高壓電解電容為 Rubycon 耐壓250V/耐溫105度, 不論是性能或是耐用度都不錯.
整機音色 : 動態與速度都是中等水平, 音場與定位良好, 細節豐富, 整體音色呈現中性通透略帶暖調, 高頻明亮細膩, 中頻溫潤, 人聲耐聽動人, 低頻的量感不如 Mullard 真空管該有的豐厚, 是受到輸出變壓器的限制嗎? 這對輸出變壓器的頻率響應規格不差, 不過電感值不算高, 如果輸出頻率越低, 線圈產生的磁通量就越少, 轉換效率也就越差. 寫到這裡, 突然想起了另一種可能性 : 這隻 Mullard EC88 會不會也是由 Philips 代工, 會這樣猜測的原因有二 : 一是這隻管子的音色更近似於 Philips 的管子. 再者目前大多數的 EC88 都是荷蘭製造. 這樣一來低頻量感不像 Mullard 就與輸出變壓器無關, 後來從 ebay 又買了四隻 Philips E88C 金腳管, 內部結構與 Mullard EC88 金腳管非常相似. 事實上分析了其它廠牌的 EC88 & E88C 圖片, 內部結構都相同. 這樣一來無論是哪一家的 EC88 都有近似的音色與品質, 不需要擔心買到不滿意的真空管, 同時也失去更換管子改變音色的樂趣.
附記 : 這個帶有實驗性質的前級, 既測試了 EC88 的音質, 也探索了前級使用輸出變壓器的設計與製作, 在一次次的試錯修正中, 最終還是完成了, 而且聲音還真的是很不錯. 有可能只是運氣好, 也可能是我對聲音的要求並不高. 現在 EC88 前級與 WE717A & 6AK5 前級輪流值班中.
這次製作的心得 : 如果沒有必要, 建議不要碰前級輸出變壓器, 因為感應雜訊真的是太難處理了, 對於不同機箱, 不同電源, 不同輸出變壓器, 不同的訊號線, 不同的環境(雜訊), 結果可能都不相同, 還不如老老實實使用交連電容. 在漳州鷺歌輸出變壓器說明中有著下面這段文字, 剛開始我也沒有放在心上, 畢竟這款輸出變壓器的線圈附隔離罩, 後來發生的種種問題, 都是自身 "水平差, 自以為是, 不虛心..." 所引起的.
說明：裝機使用時不可以和電源變壓器靠的太近，離開一定距離，以防磁電干擾而產生交流聲。最好是外加鐵材料屏蔽罩。如果組裝無源或有源前級，有雜音或交流聲，大多是接地和屏蔽問題，不要怪七怪八，要找找自身問題。本產器不適合水平差、無動手能力、自以為是、不虛心不能友善溝通者。
另外 EC88 音色很好, 增益又高, 使用在唱放上非常合適, 真空管小舖主推的 Telefunken E88C, 由 Philips 代工, 售價是 NT$430, 比起 Philips 的 12AX7 要划算得多.
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