DIY制作FU17电子管功率放大电路

前言：这是应多名发烧友之约，特地将音响中国论坛的这篇由 昔日重来 版主制作的推挽放大电路搜寻出来并推荐分享给大家。
电路简洁，制作过程详细，以及之后针对制作不足而产生的改进，都被原作者一丝不苟的记录了下来，向本文作者致以诚挚的敬意！
FU17/6360，雅号《爱不释手》。第一次知道FU17，是在看了无线电与电视1986年第3期赵娜丽的文章《路遥知马力，北京牌FU17试用记》后得知的，于是后来赵娜丽的这张图几乎成了FU17的代名词。

此图采用一只三极-五极复合管做电压放大/倒相，一只双束射孪生管FU17做AB类推挽放大，每声道仅用两只管子即可完成任务，相当简洁。
这次施工，也决定按此图为蓝本。
FU17为小型高频发射管，网络上搜集了一下对FU17的评论，也咨询了曾经拥有FU17厂制机的本地爱好者，都说其声底较为硬朗快速，也就是通常说的胆味较淡。一般说来，跨导大的管子做电压放大其声底都较为硬朗快速，而作为电压放大/倒相管的6F2跨导较大，再配合硬朗的高频发射管作电力输出，整个声底不硬朗才怪。因此电路程式虽按照赵娜丽的图纸作蓝本，但是在用管上则另有选择。最后确定的制作图纸如下。

图中各电压均为实测值
一、制作图纸及其特点
1、电压放大管采用了国产锐截止五极管6J8，6J8在手册里注明的用途是低频电压放大，在国产6J系列里，这是唯一用途是低频电压放大的管子，是一款著名的好声管。用在这里想必可以消消高频发射管硬朗快速的急脾气吧。
2、倒相电路依然采用了赵文中的屏阴分割式电路。关于屏阴分割式电路用管的选择，一般大都说因有强烈的负反馈，所以对管子要求不严，什么管都可以用。只有在俞锡良(北京无线电厂原总工程师)所著《电子管收音机的业余设计》一书里面对此有所谈及，他认为屏阴分割式电路用管的选择如果考虑到频率响应好，那么应选择低内阻低u管，而作为负反馈电路则应选择高u管，综合的结果是6N1之类的中u管比较合适，多出的一组三极管正好做电压放大。而在我这里既然已经将电压放大分离出来了，那么这里再用6N1之类的双三极管便嫌多余。其实目光早盯上了国产6C系列。一边要求内阻低，一边要求u值高，那么6C3/4是合适的。而6C3这只单三极管也是音响中国论坛版主田庆松喜爱用的管子，例如6C3推4P1S,6C3推6P6P，所以选用6C3用在这儿是没有问题的。
还有，6C系列中的6C3\4\11\12均为九脚花生管底，可以有多种管型选择把玩，实在不行6N1、6N2也可以上，这样可换用的管子很多。按照图纸中管脚的标注接法，6C3和6C4可以直插代换而不用改动接线。

3、末级电力放大FU17的偏置采用了两只稳压数值合适的晶体稳压管串在阴极回路里取得，既有自给偏压的简单可靠，也有固定偏压的偏置稳定、失真小的特点。如果还采用通常的方式，那么每声道就要另加一组稳定的负偏压，相当的冗繁。

晶体稳压管导通后内阻相当的小，大约为欧姆级，对电路影响很小。在晶体稳压管上并联了一只电容，用以滤除导通时可能产生的一些小尖峰。
至于这里用上了晶体稳压管后对声音的影响，没有比较过。既然在整机电源上采用了晶体管整流，已经“失身”，这里就别再追究纯胆的血统啦！

4、赵文中FU17的帘栅极电压采用了一颗大功率晶体稳压管2CW145取得，目前极难觅到。所以用了两只气体稳压管WY2串联后使用，每只稳定电压105V，电流40mA，用在此处甚为合适。点燃后放出柔柔的橘黄色光芒，煞是好看。
下面是该机组成员的全家福，注意不是马航370的机组啦。

由左至右，机长FU17，副机长6J8，领航员6C3，机械师WY2
5、赵文中FU17的工作点为阳极电压250V，廉栅电压200V，栅压-21.5v，阻抗8千欧，零讯电流30mA，满讯电流69mA。此时输出9.3W，失真度2.7%。而常见的售品10W推挽输出牛阻抗是10K的，所以这里采用了厂家给出的另一组应用数据：阳极电压300V，廉栅电压200V，栅压-21.5v阻抗10千欧，零讯电流30mA，满讯电流72mA。此时输出为12W，失真度2.5%，失真比赵娜丽文中推荐的应用参数还要略小些。

6、FU17是共阴极双束射四极管，这样就无法通过阴极上电阻的电压降来测量每只管子的电流，但是若每次断开屏极串入电流表既麻烦又不安全，所以在屏极上各串了一只20欧电阻，通过测量上面的电压降来检测每个管子的电流，这个电阻同时还有防止自激的作用，栅极上的电阻亦是防止自激的。

二、制作过程
手里有只存放了多年的一只机壳，宽320，深220，高130，说起来也这是当初打算制作FU17时候备下的，这次旧话从提，还是用它了。

按照外壳尺寸先做好内部排列排列图和底板加工图

内部排列图

根据排列图做出底板加工图

前面板

面板装配起来

完工后内部

FU17两个屏极到输出的引线用一段硬线在一支铅笔上绕上十余圈后脱胎而成，也有防止自激的用途。整流部分元件多且没有合适的位置搭棚，用环氧板做了一小块铆钉板，将整流管和滤波电容泄放电阻全部固定了上去。

初步通电试机，发现有较大的残余交流声，经检查是电源变压器散发的磁场经输出牛感应而来，做了一个口字型铁围屏扣在了电源牛上面，交流声可减轻约50%，但还是无法根除没奈何只好将输出牛固定一块铝板上，铝板中心装上一只大螺钉，只用一个孔固定在底板上

这样整个输出牛便可以随意360°团团转动，转至交流声最小的角度紧固好就行，对付交流声很是有效，最后位置恰好是转动90°，
最后内部成为这样

插入机箱中

机器后面

仅用两只快拆螺丝就可以把整个机芯和机壳固定一起，不需要工具就可以把机壳拆出

想起《智取威虎山》里面的台词：“咱们是国军，总得有个官衔啊”，看看咱的勋表。

三、调试过程
1、五极管的工作点选择
通常跨导大的五极管在规定的帘栅压下其屏流都较大，所以做低频电压放大时廉栅极电压不能按照手册的规定值使用，否则屏流太大使得屏极电阻上压降太大屏极电压太低而无法工作。而在这里因为和倒相级是直藕关系，相互间有牵连，所以要通盘考虑。6J8本身跨导并不算大，2mA/V，所以廉栅极依然采用了手册上的140V（实测145V），此时屏级上电压为91V，恰好可以和倒相级直藕。如果廉栅极电压用的太低，那么屏极电压就很高，为了和下级取得直藕的合适电位，就必须用很大的屏级电阻，这对频率响应是不利的，所以这里用了较高的帘栅极电压使得屏极电流不致太小。注意图纸中的各种数据仅对6J8而言，换用其他管型则要另当别论。

2、末级电力输出采用了雅号“爱不释手”的双束射四极管FU17，应用中发现此管的离散性较大，远比不上他的同门弟兄FU32/29等一致性好，一个是不同的管子之间参数有所差异，另一个是同一个管泡内的两边有差异，而后者差异更大。末级要求零讯号时两管静态电流为30mA，调试时分别测量屏极上20欧电阻的电压值，发现有一只管子一边屏流是20余毫安，另一边还不到10毫安，只好更换之。

6360的栅负压为-21.5V，但是国产FU17采用这个偏压值后屏流很小，双管静态值也就大约10毫安，静态双管10毫安么，如果是红旗604或者春雷605六晶体管三用机里采用的一对3AX81B推挽输出那是足够了，这里却不行，有明显的交越失真，必须调整到-18~20V方可达到双管30毫安。可以将IN5345、5346、5347相邻系列多备几只，酌情调换一下即可，并不费事。

FU17屏极上串的20欧姆电阻，除了可以测量上面的直流压降来判断管子的静态工作点及对称性外，用交流毫伏表分别测量上面的交流电压也可以判断出动态时两只管子的对称程度，这个电阻的作用可谓一举几得。

输出变压器感应交流声最小的位置并不是非平即直，仅在我这个制作里恰好在原来的位置扭转了90°，过程中我前后左右试着移动了输出的位置，交流声最小的地方均不是扭转90°，大致是一种按照圆周切线排列的位置。

灯火阑珊处

工作中

电源指示灯采用了一只古老的氖泡，比起LED和白炽灯泡来很是柔和不刺眼。
上次2P3小单端图里也有熊和娃娃，有爱好者指出熊和娃娃应该按照男左女右的规矩摆放，这次按照规矩摆放，音场定位“果然很准”——独门秘笈请勿模仿，有没有效果责任自负啊。

四、测试数据
  以前做机器，完工后用万用表测试一遍各个工作点没有异常，开声以耳收货没有明显失真就OK了，这次用手头的设备测试了一下，得出了一些参考性的数据

GB-9A真空管毫伏表，上海万里无线电厂
XFD-6 低频信号发生器  天津市无线电一厂
BS-1A失真度测试仪    北京无线电仪器二厂
这些仪器虽然古董了些，但是依然有效好用

频率响应 保持在1000Hz正弦波8欧姆纯电阻负载时1瓦（2.83V）输出，然后改变频率，根据扫描得到的结果描点，得到本机的频率响应图。

可以看出频响很平坦，高频直到近80KHZ才衰减到-3db,而低频直到20Hz依然平直，低频部分稍有隆起，这个可能是输出牛的特性所致。20Hz是信号源下限，再低无法测试了。

在做频率测试的时候，忽地心血来潮，测试了一下手头这几只常用万用表的交流档最高频率。

从左向右依次为美国福禄克8025A，国产优利德UT61A，国产永跃仪表厂500型
用XFD-6 作输出，用GB-9A作比对，结果很意外。
500型指标为45~1000Hz，最高可测到2000Hz，模拟表，不算意外。

优利德可到5000Hz，7000以上就不行了，意外的是福禄克8025A竟然在信号源全频段内（20Hz~200KHz）与GB-9A保持一致无衰减，不由得感叹，美帝国主义之所以成为帝国主义，不是凭空来的，你得有当帝国主义的本钱才行。所以后来测试交流信号电压时都用8025了，便利了许多。

将输入电压-输出电压关系、输入电压-失真度这两个表画在一张图上，更清晰直观

实线为输出功率，虚线为失真度。红色线为右声道，黑色线为左声道。

可以看出，在输入信号0.1~0.5V时（对应输出功率约8W）以下失真是很小的，但是在0.6V（对应输出功率约10W）后失真就较大了，其中右声道指标要优于左声道，这是因为右声道的输出管对称性很好。

换上一对全新原盒的6360测试一下

结果在输入0.6V时，两只管子失真度为6%和7%，失真度并无改善，但是对应的输出电压为9.6和9.4，对应输出功率约11~11.5W，总体说进口管指标还是要好于国产管，体现在相同失真度下输出更大，或者相同输出时失真更小。这个还是直接用国产管的-20V偏压工作点，如果用-21.5V输出应该更大些。

关于FU17，前面说过它的对称性不及它的同门孪生兄弟FU29/32，19我还没有用过，不好妄言。从我的测试结果看，T级要好于J级，注意这里的T是打在管身上的那个菱形图案里的，不是型号后面的，该管国产型号有FU17和FU17T，后者对称性要稍好于前者。我手头一对FU17<T>就要比FU17T<J>好很多，挺绕人的哈。而进口管要优于国产管，对称程度大致和国产T级相当，但是同等失真度下的输出功率却要大于国产T级管。
  此次制作采用了全封闭结构，特别适合于家中有妇孺的爱好者。这个机器做好一拿出来家人便说“这个好，全封闭的”。男女有别，女性对于这种结构有种天然的安全感。另制作上感觉有其便利的地方，比如里面的底板工艺可以简单点，遇见需要修改打孔时候也不用顾忌外观受损。

  这部机器面板上装了两只表头用以监测整只FU17的阴极电流，初始意图是为了配合整机外观，但是发现有这个表头后使用上有其奥妙之处，除了监测阴极电流，还可以估测输出功率，更可以在音乐高潮来时看着指针随着音乐节奏一下一下挥动，心情那是相当的惬意

针对论坛上的朋友们提及本电路在大信号输出时的失真情况，经过最近摸索，总结出了一些问题与大家分享，请大家权作参考吧。
用功放管对称性很好的右声道做试验，尽量排除功放管不对称造成的影响。

首先在功放偏置稳压管上并联一只大电容，大信号失真情况并无改善，说明不是这里的问题。

XFD6信号源输出幅度可以大于20V——这是电子管信号源的优势。所以从倒相管栅极A处输入可以直接推动末级功放管至满输出，将倒相管更换为1/2的中u管6N1、高u管6N2以及低u管6C11，大信号失真情况并无改善，说明倒相管型号对失真的影响不是很大，也说明了这个位置对管子的要求不甚严格。但还是有点差别。其中6N1的表现和6C3最为接近，6C11输出略有减少，失真稍有增大。6N2初看失真度大为降低，但是同等输入下输出功率也大为降低，加大输入失真也随着上升了，所以这个降低并无意义。

适当地调整倒相管的工作点，也即调整屏极和阴极的电阻值，同时提高倒相级的供电电压，可以改善失真情况。对于6C3合适的阻值在10~15K，此时失真度约在4.5%左右。注意这是在开环状态，这个数值比整机闭环10瓦输出时的4.9%还要小些，看来造成整机10瓦输出失真偏大的主要问题不在倒相/功放部分将6C3拔去，从整机输入端馈入信号，失真仪接之6J8屏极上，结果发现输入大于0.6V后失真度高达16%！不可忍受！看来造成整机大信号失真的主要源头是第一级五极管放大器试验中发现五极管的阴极偏压，帘栅极电压，屏级电压三者对失真的影响相互牵扯，变数很多。

先发现大信号时6J8的帘栅极电流是有变化的，从零信号到最大输出大约变化了70~80uA，尽管看似这不足100uA的变化很小，但是在高阻的帘栅极压降电阻上已经引起了近30V的电压变化！这直接导致了大信号来临时帘栅极压的降低从而影响到屏流的变化以致产生了失真成分，而在程权前辈的年代尽管帘栅极也由高值电阻降压而来，但是那时五极管都是用在放大话筒、唱头一类毫伏级的信号，动态很小，所以不会引起帘栅极电流变化，帘栅压是稳定的。

改进的对策是采用低阻值电阻分压式供电，当然如果采用合适稳压管稳压后供电也可。
第二点五极管的增益确实很大，实测这级为66倍，实际上用不了这么大，陡然造成大信号时前级失真、后级过载，将阴极电阻上的电容去掉形成负反馈，降低增益的同时也降低了失真。

第三点发现较高的帘栅压/屏压对降低失真大有好处，将阴极电阻换为3K降低屏极电流，此时屏级电压升高到150V，实测本级的增益为35左右，输入动态范围也增加不少，失真大为降低，输入1V时候的失真也只有2.2%，应该满意了。
但是6J8屏级电压为150V后，却无法实现直偶了，本地爱好者qczstart建议电压放大和倒相级各自独立，并在电脑上仿真运算，给出了方向性的指导，特此感谢！这个也算是仪表收货的一种方式吧。

但是我还是欣赏这种经典电路的直偶方式，于是将屏极电阻加大至160K，此时屏级电压降至103V左右，比先前的90V高了13V，此时6J8本级失真升至3.5%，还算行吧
最后的电路如下

对于改进后的电路重新进行了测试，结果如下

同原测试数据相比，在小信号时候失真幅度有少许增大，但是在大信号时有了显著的改善，原来右声道10瓦输出时失真度为4.9%，现在仅为1.6%，左声道管子对称性较差，但也有改善用这个电路做平台，又做了一些测试。
首先将功放管分别换成FU32、FU19、FU29、FM30这几种孪生管做了一些测试，发现这几个型号的管子对称性很好，FU32甚至可以说极佳，两边的屏流几乎全完全一样。
先用电压放大和倒相级各自独立的电路做推动，测得数据如下

可见在10W输出时候这几种管子的失真差别不大，FU32的最大输出也就是10W。其余几种最大可到15W，此时失真度为4~6%，可能与输出变压器有关，这个输出牛是10W10K级别的，15W已经超载了并且阻抗也不甚合适。

将前级电路换回直偶，用FU32测试，10W输出失真3.5%，上升了约1个百分点
依然保持前级电路为直偶，但是用1/2 6N2代替6J8，调整其工作点使倒相级的工作点保持不变，此时10W输出失真2.5%，比五极管下降了1%

最后还发现一个问题，就是失真仪有时受市电干扰对测试的读数结果有0.5%~1%影响。因为失真仪的原理是将基波滤除后算出高次谐波的总量求得百分比。而现今的市电谐波很多，干扰高峰段是晚上，中午也有，即便是后半夜也不好说，因为夜间的公共照明、广告景观灯等彻夜点亮，干扰未必比白天少。较干净的时段是上午10点和下午4点左右。此时照明灯没人开，电磁灶微波炉也没人用，电视这个时段看的人也少，所以此时市电电源相对还干净些。对测试结果要求较高者请注意市电影响这个影响因素。