DIY 2A3 SE MONO block power amplifier 制作過程新體驗
制作由來
﹣ 事原一天整理零件櫃及番閱手上大大細細的膽。這麼多的零件。夠否做部SE細WATT數膽機呢! 見到兩件GE 211。再燃起想整部SE poweramp… 但心想，電壓要過1000V ，手頭未必有足夠高壓零件。各牛都要訂做。從零開始。成本可想而知。結果都對自己說，未係時候！再念念。（其實念左好多久架啦。哈哈）。E，反而見到幾件SOLEN 630V 47uf ／ 22uf..都好大舊啊! 又發現原來機箱都有6，7個未用，金／銀色都有。各種電阻，品質好的電容，膽座等，五金材料。都一大堆。又發現有對Telefunken RG105 fullwave rectifier… 8支6C45.. RCA2A3.. Sovteck 2A3… 不如整部細『火』數的SE。。應該大部份零件都有。好!! 就開始計劃。
機箱 380mm(D) x 240mm (W) x 132 mm (H), 為什麼要將尺寸先寫出來，因為這部機的制作結構全因這個尺寸而要從新設計“碌架床式”搭棚方法，有別於大部份DIY平面一層組裝的架構。難度都幾高，。想來一次新的制作，新的體驗。亦給自己一點難度。考驗 !
“碌架床式”搭棚方法 - 靈感來自Kondo 棋艦211 - 容後再詳解...
設計，MONO block , 技術指標
從來唔做單體式機種，只做Mono block, 不論 Phono amp, Preamp, 左右聲道都是完全分開，包括電源供應，現時系統，只phono 及pre amp 一開8件。因為分隔度，左右聲道之間影響，電源等都比單一體的容易設計，處理及調試。而且比單一體好聲，但相對兩部機的對稱要求高出好多!
放大部份要求
﹣ SRPP6C45 ﹣﹣＞decoup CAP---> 2A3 ﹣﹣＞2.5K OPT ,
﹣ 2A3 ； CLASS A1 , Vp-250V, Ia-60mA ,-Vg-45V ,
﹣ SRPP ，Class A, Vp-260-300V, each 6C45 Vp 130-150V, Ia-20-30mA，﹣Vg-1.1-1.5
﹣ 整部機， V in﹣1V rms/ V out 5.1Vrms in 8 ohm .. 有約3.2-3.5W
﹣ NO negative feedback
其實SE 2A3 所要的零件數量很小。而且線簡單。直接。
電源供應力要求
每一組高壓要獨立可調電壓供電，各膽燈絲要獨立可調電壓供電。各組電源要有各自獨立『火牛』,
Mono 計， 8隻牛。要將這8隻牛放入一個 380(D) x 240(W) x 132(H) 的機箱。基本上如用一段做法是沒可能的！ 容後再詳解 !
﹣ 比2A3高壓， 320-0-320 , 50V , 1隻 (325V) ﹣made from German
﹣ 比6C45高壓，300V-0 , 1隻盤＋ (300V) - made from German
﹣ CHOKE 10H ，100ma , 1 隻 made from German （EI 牛）
﹣ 比RG105 rectifier 燈絲，2.5V 3A , 1隻 (唔可以隱壓）product from Hammond Manufacture （EI牛）
﹣ 比2A3 filament , 6V , 4A ,1隻 ＋ 調壓線路 （2.6V) made from UK (環牛）
﹣ 比6C45 filament, 9V , 1.5A ＋雙穩壓線路 （6.6V) made from UK （環牛）
﹣ balance power 200V >>> 2 x 110V , 200W， 1隻 made from HK （EI牛）
﹣ 2.5K / 3K , 8ohm / 4ohm , output transformer 1隻 made from German （EI 牛）
Balance Power ;
HUM ,好大部份是由於電源，地的問題。做前級，Phono amp時已知道我家的電﹣地好差。理論上通電應有Line - 200V, neutral 對 earth (水線),應該係0V.. 但邊到會有啊， 一般家庭電如果Neutral <> 水線 有1-2V 已經算好好好好。我家有5V-7V都試過… 這是什麼意思？！ 即是個升壓火牛出來的電壓，個(﹣）唔會係0V. float 起左，個GND 對真正(水）地會有幾Volt 電，咁個小小AC交流就會在你個amp地線，跟訊號一齊放大比你聽， 不論你點做 LCL, RCR..勿勿 filter , 都沒可能將個地般回去0V。所以市面咁多電源處理器。電源filter.... 其實就係想做到比HIFI器材一個真正0V-- 200V電源。（當然filter 其他頻率的noise) .. 記言我家環境是這樣， 要想辦法。我用了Balace power, 將輸入200V, 將其用隔離分成兩組110V-0, 再將兩組連上似中心秋頭 , 即110V--0--110V , 這個0V 點就會係整個amp 的地，經左balance power 之後l ,兩點輸出各付責110V。供下一級牛同樣是220V,，這時測下個balance transformer 的0V 對市電個(水）位，係0V… 真正的0V. 通常DIY唔會將這個 『手段』放入部Amp設計， 因為成本。這個balance transformer 是總供電，所以Watt數會比較大 .。這次用上200W.. 將這個balance transformer 放於電源供應的一部份。為了盡可能減底HUM 及接地噪音。所有EI牛都封裝在牛榖內，用Epoxy絕緣。即Balance transformer, Main ,同Output.. 但供RG105的2.5Vac 燈絲牛就沒辦法做榖，空間問題！
可調供電壓線路
各組共電都有可以調節。一共3組，
﹣ 2A3 Plate - 250V , 用FET調壓電路就可以
﹣ SRPP 6C45 Plate - 260-300V , 用FET 調壓電路就可以
﹣ 2A3 filament - 2.6V ， 用LT1083, 7.5A regulator, 使用這個，因為電壓可調範圍由1.2V開始. 好多regulator 都是由3V開始， 而且要用上3﹣4A電， 那Linear的，比較合用, 但要加大型heatsink。
﹣ 6C45的6.3V , 在設計時。想到每隻6C45 只用440mA，那可以用7806（1A） + IN4007=6.6V 就可以。兩組燈絲， 兩組7806.. 那就免了二組調壓.
為什麼要可調， 唔做穩壓電路， 因為每個膽都有誤差， 可以好大， 如果供電鎖死在一個電壓， 最終如果電壓定，但膽管屏流不一至，有時調Vg都唔係一定調到，而且要兩部參數一至。有難度的。所以選用可調而不是單一穩壓。但在設計時發現， 8隻牛原來點放都放不下。想前想後，那個牛可以唔用。結果，供給6C45的獨立電源牛，用主的320-320V 做兩級調壓， 一級比2A3, 另一級比SRPP… 所以最後係用了7隻牛。
在制作過程都轉用過用Zener Vref + Error Amp 可調regulator ， 但都不太理想，因為高壓部份用的Zener WATT數都幾高，由420V(整流後),drop 到落250V 比2A3. zener 要8W.. 市面比較難買到。所以最終用了大電壓，大電流的IRF840 FET.
（一開始有想過用膽穩壓，但如果3組。膽＋燈絲牛真是沒可能一並安裝在一個只380 x 240 的機箱內,分體電源兩個箱就差不多，但今次設計唔係分體電源）
放大線路 ﹣ 推動級線路
SRPP 6C45x 2… SRPP 原理不作介紹了。在網上很容易找到。6C45 / WE417 內阻相當低。約1.6K，如果Class A, Ia 20mA , 屏壓在130V, -Vg -1.3 要得到這個數據。供SRPP總電壓為260V 每個6C45屏壓就是Vp/2 即, 130V， 要得到 Ia 20mA.. cathode resistor 要用到 85 ohm …用多支電阻並聯得到， 為什麼不用一支電阻呢， 並聯各電阻分擔電流，即每支『火』數可以細D。這意思係可以用一些誤差值小的電阻， 1%或0,5%。想想。如果火數高的電阻， 大部份誤差值都只有5% , 10% , .. 要 2W, 1%. 當然有，但是好貴。而手頭上全是0,75W/1% 電阻。所以就以多支並聯.
( 手上沒有多的WE 417.. 如果用上，會比6C45 更上一層樓！）
放大線路 ﹣ 功率級線路
2A3 , Class A , Vp - 250V , Ia - 60mA , -Vg - 45V.. 線路並不難。但知道膽質素真難預計，睇運氣。心想。是否可調屏壓，可調固定偏壓，就一定可達到這三個指標呢。答案" NO " , 因為由於各膽質素難講， 還有一個元素可以影響屏流 Ia , 是Cathode resistor. 原設計了820 ohm 15W ,應該可以， 但考慮上面的問題，盡量做到兩部對稱。 那就使Cathode resistor 都可微調。加了個Trim pot 在cathode 處。使到阻值由320ohm <--> 900 ohm … 應該可以了 ！
各線路都設計定了。。開工啦!
輸出output 牛， Choke , Main transformer
這次設計時是想考慮用日本牛，亦想用 Lundhal Sowter … 但成本太高。有緣工作上有一家德國零件廠家可以訂做。2.5K/3.0K <> 8/4 ohm ， 一般的primary 撓組 2.5K 是在3K 組內揪頭成2.5K , 但這家做法是獨立一組做2.5K , 另一撓組做3K , 據一些做牛設計師所談及，如果沒需要多組不同電壓的話， 最好係一個牛一組輸出。穩定度遠比多組揪頭的牛，效果，efficiency 都好。而這隻牛連輸出組兩個阻值 8/4 ohm 都是分開撓組 ! ..與供應商分析及詳細查詢技術指標，相信他們制作水平並非一般。。好！ 就試一試。 這是第一次用， 有點險。不過一直陶與德國廠家做生意來往，知道他們在五金技術及用料真的優勝。唔試那有新進步。結果， CHOKE ，MAIN transformer, Output , 全部從他們訂回來。 最擔心是ouput 牛的對稱度， 平衡度。。但這容後測試報告自有分解。
機箱設計 !
如我一開始所說。手上新的機箱選用了金色。由於一開始已經將3個牛封裝到牛榖， 尺寸為100x100x100 , 而balance transformer 更是110x110x 100.. 還有RG105 ， 2A3 ， 2 x 6C45 , Speaker pot x 4 , IEC , power switch… 再加 上 兩個燈絲環牛，RG105燈絲牛 ， CHOKE，。。。。跟本沒可能全安裝在機榖面。唯有將一些裝在機榖內。細心在Autocad 放樣計算後，最終只有3隻大牛和膽裝上面， 其他牛裝下面。但如果就平面裝在機箱內的底板， 那還有空間比放大搭棚線路及3份電源電路板。想了又想，點並砌都沒法放落一個機箱內。莫非就此收工。想起了新的Kondo 211 期艦後級， 搭棚方法米用了兩層架構來做。如作者，都能成功制作出一部驚世巨作.. 我的只是小制作。應該可以參照一番，有了這個基礎。向兩層式架構去想。結果，在Autocad 終於將 所有電路板及支架，底板放入機箱內。已知成功在望。Autocad.. 真的是工程上的好工具！
機箱各牛，3件鐵層架板，大大小小孔，都用Autocad 設計好，出了紙樣，可以施工開孔。貼好所有紙樣後， 因為要mark清楚那些是向上孔，要打countersink , 那些是比下層用，層架板內亦有上下孔，上孔比電源線路板， 下孔比機榖安裝j支架及其他零件用。。。最後計算每個機箱連層架樣總約100多個孔要開，兩個就是200多個孔。。開了之後『成身都係子彈孔似的』. 唔睇cad圖。都唔知邊個打邊個 ！ 裝牛，膽座。。其他榖面零件。安裝都很順利。但2.5V牛供給RG105整流膽燈絲，因為比較近speaker pot，怕有干擾，所以加做了支架『半天吊』. 盡量遠離Speaker Pot.
碌架床式﹣搭棚
由於空間有限，不能以一層平排式搭棚。改用上下層方式。CRC filter 上是高壓線路板。2A3搭棚層架板上是燈線電路板。SRPP搭棚層架上是6.3V燈線電路板. 這做法原來大大縮短走電線的路徑及長度。2.5V比2A3, 燈絲線只3".. 6C45燈絲都係得幾寸，相比同一層走線，短好多。連輸入(XLR）到SRPP的，級與級之間走線縮短了。即雜訊相對地減小。而且唔需要單支粗銅線做並地線。全個放大線路得一點落地，各電源回路反比一般搭棚更簡潔。但唔好處是好難拿到測試點。如更改零件亦比較費時， 一定要將最高層電源線路板先拆走，每改一次都要裝回才能開機。圻b製作過程中。都不知裝拆了多小次。一開始就知道會不定拆機， 所以將所有主接線都用上terminal， 放便，後來用電流表測試時亦比較方便。由於沒了粗銅地線， 所有線都用上鍍銀線，不論電源，訊號，燈絲等。這種搭棚方式。的確使到所有接線都縮短, 訊號更直接.. 干擾減小好多，表面上好似覆雜左，但其實簡單左，但事前設計時就要細心考究每一級與級之間的零件排位。
一層一層的安裝好。終於到開機及測試時間。
開機﹣ 調試 ﹣ 測試
check 左兩部機的走線，接點等。連上有關的萬用表，電流表，小心亦亦。。。。開機。其實在裝大牛時已經接上電源，測試左Balance power 的220V 供電及升壓牛輸出電壓420V。兩部都正常。
各電壓調試及測試。
功率膽管
先以RCA 2A3 來測試。Class A preset - Vp 250, -Vg - 45V , Ia - 60mA
LEFT ch ﹣ 2A3 的250V Vp… 調到 ., Ia 60mA 時-Vg 44V … 狀態算唔錯 , .. RIGHT ch - 2A3 的250V Vp… 調到. . 但﹣Vg 調到45V , Ia 只得52mA … E ！相差8﹣9mA .. 如果要調到 Ia 60mA, Vp 要260V, ﹣Vg 都要 40V .. 偏差都幾大。這就是先前提及，調Vp. 調-Vg… 是否可以使到兩瞻工作點一至(Q﹣point) , 膽管質素已經沒得控制。由於有設定的Class A﹣Qpoint, 唔想偏離得太遠，所以鎖定Vp在250V… ﹣Vg 各調到 45V… 這是就要改變cathode resistance來『相就』而得出 Ia - 60mA.. 加了個trim pot就是為了這個情況出現. 結果, Left ch , cathode resistance (Rk) 調到約800ohm , Right ch(Rk) 調到約620ohm , 才使兩管的 Qpoint 相當接近。但 Ia 都是只能調到55mA.. 兩線路才可說是一至。要調到 Ia 60mA ,Right ch 總是難調。
Left ch & Right ch cal
功率膽管
再用Sovtek 2A3 (新膽） 來測試。Class A preset - Vp 250, -Vg - 45V , Ia - 60mA
LEFT ch ﹣ 2A3 的250V Vp… 調到 ., Ia 60mA 時-Vg 45.8V … RIGHT ch ﹣ 2A3 的250V Vp… 調到 ., Ia 61mA 時-Vg 45V… 這兩膽反而沒大幅調低Rk 值都很容易得到相應約60mA 電流，睇來這兩膽平衡度更好。
由於Mono block , 左右平衡度是好重要。所以明顯Sovteck 是比RCA 在數據上更優勝。
SRPP 級 ﹣ Class A preset , Vp 130V, Ia 20mA , -Vg 1.35V
6C45 , 選了6隻。分別mark 上 1﹣6,用兩個電流表接上up stage的 Plate 屏極… 測 Ia..
配對… 以 1+2, 1+3 , 1+4, 1+5,….. 2+3,2+4,2+5….3+4,3+5…4+5,4+6…. 組合，去調試如果要得到 Ia 20mA ,上下級各6C45 Vp 電壓，發現偏差都幾大。最後找到兩對 （LEFT - Vp1:157.2V／ Vp2:159.1）及 (RIGHT - Vp1:156V/Vp2:163) 數值最相近的組成。
好了, SRPP , 2A3 兩級電壓調試總算配對好。兩部Mono block平衡度已經相當不錯。還要過訊號測試才算過關！
訊號測試 (以Sovtek 2A3）為先。
SG (訊號產生器) Oscilloscope (示漫器）,SG 都是以 Square wave10, 1K , 10Khz .. Sine wave 10,1K,10Khz , 1Vrms 輸入訊號為基準。由於load是用8ohm/50W 電阻做測試。古出來的數據相對於用8ohm 喇叭有小許差別。容後會再以Test CD Tone signal 測試。先做儀器測試!
LEFT ch - 入 ：100Hz/1Vrms , 出 : 4.9Vrms , 入 ： 1KHz/1Vrms , 出 : 5.09Vrms , 10KHz/1Vrms , 出 : 5.6Vrms ,
RIG ch - 入 ：100Hz/1Vrms , 出 : 5.2Vrms , 入 ： 1KHz/1Vrms , 出 : 5.10Vrms , 10KHz/1Vrms , 出 : 5.54Vrms,phase shift ch Left / ch Right : ﹣0.8 deg
各頻率測試兩邊數據相當接近。這亦見到output 牛的質素相當不錯， 平衡度，frequency responsed , loss ,都好對稱。睇到這些數據， 已經可以大約知道，這對Mono block , 應該過關了。
最後當然要過“聽”這一關。數據再好， 如果出來聲音不振。都是白費。
好了﹣ 接上系統，CD／DAC／PRE AMP/SPEAKER….
開機後，先沒有接Pre amp.只接Speaker… 聽聽有沒起振及電流聲。E ！ 在皇帝位。沒聲。一點都沒， 應該總有一點點雜訊才對。！！沒開機， 接錯線!！但check 過所有接線都沒錯，電源都打開了， 莫非真的如此“寧靜”。再走近喇叭單元。把耳朵貼在低音單元，終於聽到一丁點 ddddd… 真的好小好小，離開單元3﹣4" 已經聽不到了，這証明這對機的寧靜度出乎我的意料之外地… 這要歸功於Balance power 的使用。沒有地線回路，+/- 交流及雜訊得以消減， 唔可以說一點都沒， 但已經相當不錯。完全接受了。
再接上CD／PRE AMP。。試播DENON HI-END HIFI recording CD / FONE Gold - Tool BOX CD087 , Jazz music… 背景好靜，各樂器的定位，比我以前用Mclintosh 7300時更清晰，更分明。深度已經好清楚！開始還怕3.5W 力水一定唔會好得去邊，推我的WTW 喇叭可能唔夠力 。。但當播當中一些打鼓的段落，低音出來反覺得比以前結實多了。好像一點都不是3.5W 功放所出來的“力量”, 但這只是先聽一聽，因為Soctek 2A3是新膽， 要㷛。。但起始給我的印象已經算相當不錯。還有再要用Test CD 真正check check 兩部後級在整套系統內的平衡度！數據。這才是真的意義, 把Denon Test CD 的 1KHz 送到2A3後級， 調到音壓在沒失真前，輸出是 LEFT - 4.67V / Right - 4.68V , phase shift -1.4 deg… 這個對比的數據，相當不錯了。能唔夠出到5.1V，好睇喇叭的阻抗。實際相差與設計的只差約0.4V… 已經好滿意了。
(現用的器材, CD-Krell MD-1. DAC - North Star , Pre-amp - DIY 417 SE 全左右分體前級 ， TEST CD ﹣ DENON HIFI CHECK CD ／ Chesky Jazz and more audiophile Tests Vol2 distant checking ）
Chesky Jazz CD 有樣好好的test tracks, 是主持人在每3尺錄一次打鼓，往後移，直至30尺，再到70 尺， 以前的Mclntosh 聽起來深度是對，但到了12-15-30尺，總覺得分別不太大，但現在2A3，都清晰了。Jazz , 人聲。都好好。高頻不拮耳，低頻不打心口。深度，定位都好準。相信這次制作，應該過關了 ！ 心機總算沒白費 ！還有一些大型音樂要試， 但等對2A3長煲一段時間。再有改進再向大家分享。。
這次制作。最大體驗係的
﹣“碌架床式”搭棚方法
﹣ Balance power 的設置
﹣ Triode Tube cathode 加裝一個Trim pot ,以補嘗調整 Ia.
﹣ 不用單支銅線做地
﹣ 德國訂制的output , main , choke , 新嘗試 - 意料之外，平衡度好好。
