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上層分類: Audio frequency circuits
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最近收到兩台壞掉待修的古董機,是我幫一位親戚十五年前買的推挽式擴大機,型號名稱是Western Electric KS-16608-L1,實際製造的公司是Dukane,我對古董機不是很熟,根據網路上找到的資料,Dukane跟Mcintosh在1960年代都有幫Western Electric代工生產過擴大機,電路設計是來自Western Electric,這款KS-16608-L1的產量很大,是用來取代現在已經是貴森森的WE124,被廣泛運用在廣播系統與電話系統。此機生產的時間很長,代工廠商以Dukane為主,還有其他廠商,網路上找到的照片,有的有網罩,有的面板在底下,猜想應該是根據不同用途有不同搭配吧,下面幾張圖是我在網路上找到的一些不同配置的KS-16608-L1照片:

這對機器真是漂亮,原本的底部就有預留面板空間,網路圖

這是把控制面板鎖在機器底部的樣子,網路圖

原廠有網罩,我親戚的這對連底蓋都沒有,當然更甭提網罩了,網路圖

值得一提的是這部機器還有專門搭配的前級,在Western Electric銘板上方的插座就是給前級用的,前級本身不帶電源供應,燈絲與高壓電源都是從這個插頭取得,前級的編號是KS-16607-L1,機器上有清楚標示:

KS-16607-L1前級插座

至於KS-16607-L1前級長啥樣呢,相信看過的人不多,ebay上剛好有人在賣,照片我就借用了:

 

維修機器的過程就不多提了,這種古董機不就是換換電容,換換電阻,修理好的機內照貼在此留個紀念,眼尖的網友請不要指責我不愛惜古董機,沒有遵照古法修機器,盡換些不三不四的現代零件,實則是我親戚不願多花錢在整理這對機器上面,他的要求是會響就好,甚至不需要兩邊對稱,巧婦難為無米之炊,在這樣的原則下,站長我就僅能用百寶箱裡現成的零件,vishay電阻,飛利浦和西門子電容也算對得起這個老傢伙了,不要錢的沒啥好挑剔。

這台的多段電解電容幾乎快壞光了,只好用其他電容替代。

這台電容都挺健康的,只有壞一顆12AU7屏極負載電阻,換上vishay萬AB叢中一點綠

話說這兩部機器真是不對稱到可愛,除了內部零件本來就有稍許不同外,連Western Electric銘牌也不同,有一台是金屬銘牌,另外一台則是直接印在機殼上。

金屬銘牌

我個人還是偏好斜體的Western Electric商標

 

當年(~1995,小弟在全真音響打工,真是時光飛逝啊) 聽全真音響張老闆說最早那裏有一票機器可以挑選,我親戚買的時候已經是後期了,剩下的是東拼西湊的機器,連機殼都不完整,很多地方變形,我親戚卻偏偏喜歡這股舊味,試聽完沒多久就決定買了,印象中他購買後不久有一邊的變壓器燒了,忘了是電源還是輸出,我又從張老闆黑暗的秘密庫房裡拉出一部殘破的殺肉機把變壓器換過去。在修理這部機器的過程裡,對兩支12AU7的工作點設定覺得很驚訝,本來還以為是真空管壞了,請教張老闆才知道原來是我太淺了,這次趁機器回診,順便跟網友分享。

現在關於這部機器的資料在網路上可以找到不少,甚至連電路圖都有人抄下來了,我就偷懶點直接用,線路圖出自此網站:http://www.wowhififever.com/KS_16608/WE_KS_16608.htm,文章作者是香港的音響專家梁文光先生,建議網友可以去那個網站看看,有許多歷史銘機的資料,我認為梁先生的電路解說部份有些錯誤,閱讀時請加入自己的判斷。

乍看之下似乎沒啥了不起的,推動級兩支12AU7,第一級直交第二級,第三級直交第四級,第一、二、三級均為標準共陰極放大,陰極電容均未加旁路電容,第四級則為P-K反向,功率管是標準五極管接法,陰極自給偏壓通過一個33uF的電解電容旁路。在補償電路與回授部分,此機採全域回授,透過輸出變壓器次級的回授線圈直接拉信號到第一級電壓放大三極管的陰極,補償電路計有V2上的一組RC(360pF/4.7k Ohms),和功率管上屏極到地兩組RC(0.003uF/1k Ohms)。

下圖是我用PSPICE模擬電壓放大電路的靜態偏壓,真空管的PSPICE model來自Norman L. Koren的改良版,詳細資料可以參考這個網址:http://www.normankoren.com/Audio/Tubemodspice_article.html

PSPICE模擬結果


請仔細觀察這個電路V1A的偏壓,是的,你沒看錯,它的屏極電壓只有28V,陰極偏壓不到1V!把陰極電壓除以陰極電阻1.2k歐姆後可得偏電流小於1mA,真是低到令人不敢相信,比較像是12AX7的偏流,連V2A的屏壓也是低到不行的82V。事實上,這個PSPICE模擬還不足以反映實際電路,我在實機上量到的電壓都比模擬數值小10%~30%,這也不能怪PSPICE model不準,畢竟這個model是用curve fitting的方式把整個真空管的工作區縮減到由不到十個參數來描述,不太容易兼顧到極端的工作點。由12AU7原廠datasheet來看,工作點在I/V curve的極左下方,怎麼看都不像是正常人會設定的地方,WE的工程師難道頭殼派去嗎?我想這個問題應該是沒有標準解答的,在當年WE工程師的眼裡,線性度、音響效果不見得是他們的優先考量,耐用度以及合理的失真與輸出功率或許才是他們的目標。以本機大量採用本地負回授以及整體負回授的架構,實際上量起來數字也不會太難看,法無定法,誰說真空管的工作點一定要設定在I/V曲線的中間點?

KS-16608-L1第一級電壓放大的工作點

從真空管特性曲線來看,可以試著推測到WE工程師當初的想法:這級的輸入靈敏度了不起500mVpp,所以負偏壓只要大於500mV就ok了,加上屏極負載電阻用的很大,負載線接近一條水平線,以及沒有旁路的陰極電阻本身提供的負回授,以上這些元素都有助於提升此級的線性度。採用超低壓的好處很多,包括更長的真空管壽命,較低的工作溫度。當然這樣的設定還是有缺點的,站長不是很清楚當年對電阻的noise model是否有足夠研究,現代噪音分析會把電阻的噪音源分成兩部分,一部分是熱噪音4kTRB,跟溫度和阻值有關,阻值越高、溫度越高噪音能量就越大。另一部分是excess nooise,跟電阻材質有關,單位是μV/V/decade,電阻兩端的電壓差越高,excess noise越大。AB電阻本身噪音就不低,在最敏感的第一級就把接近200V的壓降跨在屏級負載兩端會貢獻不少noise,詳細噪音分析可以參考Burkhard Vogel所著The Sound of Silence一書。