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一篇不错的文章(音响用电子管的参数及其选用)

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出0入0汤圆

发表于 2009-6-26 10:36:32 | 显示全部楼层 |阅读模式
音响用电子管的参数及其选用(上)       

   郑国川 《音响技术》2001年01期      
        
 
        
  电子管的参数与晶体管有很大的区别,同一型号的晶体管其各种参数允许有较大范围的差异,例如β值及截止频率等,均不可能有准确的数值。电子管则不同,某一型号的电子管其基本参数误差值可以做到极小,小到实用中可以忽略的程度。

    为厂不同的使用目的,各国都将电子管分成不同的档次。如国产电子管,即分成T(特级)、J(军级)、Z(专用级)、M(民用级)级。但这些级别的含义并不是按电子管的质量好坏排列,主要指基本参数的误差范围及某些特殊要求。专用级的电子管可按用户的要求,使S达到±0.1Ma/V,μ可以达到5%的精确度。例如M级6N8P,其栅极—阴极间绝缘电阻≥10MΩ,而T级6N8P则要求≥100MΩ,同时还要求两个板极的电流差值≤2mA(M级无此要求),另外还要有较好的抗震性。

    因此,根据电路要求选择电子管,主要应以其基本参数为准,至于名胆或靓胆,还要看用在什么电路中。虽然,12AX7称得上音响中的名胆,但其μ≈100,最大栅极信号振幅<2VP-P,如果用在驱动级绝无好声之说。电子管和晶体管一样,也有一系列极限参数,使用中绝对不允许任何一项指标超过极限值。最近,某刊的一制作稿中为了提高单级增益,采用大阻值板极负载电阻,将6N1的板极供电电压竟提高到600~700V……。本文以下对电子管的极限参数、基本数据的含意、应用中选择的数据作一简要说明。

 
        

电子管极限参数的意义
 

 
        
  电子管手册中,对电子管各电极最大电压或电流均给出极限值,使用中如果超出极限参数,一是使电子管过早衰老,二是使电路不能正常工作。对各级电压、电流极限值的意义无需解释,因为和晶体管的极限值相同,仅是电子管瞬间超过极限参数,其损坏的过程不像晶体管那么快。而有的电极电压、电流超过极限值,只是使其衰老速度加快。所以,多数人对电子管极限参数的规定不十分注意,常见的误解有:
1.极限板压不是RC耦合放大器中的实测板极电压
  因为RC耦合放大器的板极负载电阻RC常取200kΩ—470kΩ的高阻值,放大器:工作时板极电流的平均值在RC上产生较大压降,所以测试板极电压远低于板极供电电压。但是应注意,万用表测出的电压值是板极平均电流,电子管栅极输入的永远是负极性的信号。设此信号为正弦波,那么,当输入信号的正峰值时,栅极负偏压被抵消一部分,电子管板流最大,板极电压也降到最低。当输入信号为负峰值时,与栅负压相加,使电子管板流最小,即使是甲类放大,理论上板极电流也会降低到(栅压—板流特性)起始的弯曲点附近。此时电子管板流极小,甚至靠近截止点(对ABl类即如此),所以,板极电压瞬时最大值近似等于板极供电电压。
  由此得出结论,无论在何种电路,所谓板极电压的极限值是指板极供电电压的最大值。前面提到设计者将6N1的板极电阻提高到1MΩ以上,而用600V电压给板极供电显然是错误的。因为使用不久,电子管便会因剩余气体分子的电离降低真空度,玻璃内壁将出现紫色光而报废c

2.胆机前级放大管使用不当的几种情况
  胆机前级电路中,如果电路设计或选管不当,也会使某项参数超出极限值。例如,目前音响界倍受推崇的级联电路(SRPP电路)、阴极输出器等,电子管的阴极电位比较高,而灯丝一般均为低电位,大多数电压放大管的灯丝—阴极之间的耐压只有100V。如常用的6N2、6N3、6N8P等,阴极对地电位均不得超过+100V。如果前级放大采用SRPP电路,最好选用6N1,其灯丝对阴极电压允许+120V,-250V,即阴极电压对地允许250V(6N6为200V)。
  胆机的前级噪音、交流声、微音效应等,是影响胆机效果的重要因素。尤其是前级低电平放大器,要达到低噪音、不明显的交流声,比晶体管放大器困难得多。为了减小交流声,常有人故意将第一级放大器的灯雏电压降低为5V(对6.3V的灯丝电压而言),这种权宜之计是对电子管极为不利的。为了提高电子放射效率,电子管的阴极表面涂有氧化钍,以降低阴极的逸出功。如果灯丝达不到额定温度(约11000k),板极静电场对阴极涂层有明显的破坏作用,电子管将很快失效:一般电子管的灯丝电压允许误差为6.3±0.6V,12.6±1.9V,使用中尽量不要超过此范围。就目前来说,若要降低前级交流噪声,可以采用桥式整流器加大电容滤波器的直流供电方式,或者用7806稳压供电,效果会更好。
  电压放大器中,另一经常被忽视的极限值为控制栅极最大电阻值。电子管为电压控制器件,在甲类放大电路中,输入电路理论上无电流,所以输人电阻极大。一般在栅极电路接人500kΩ左右电阻,以作为栅极—阴极的直流通路。此电阻值的大小,不但对单级增益和频响有关,对电子管的使用寿命也有关。因为电子管内部不可能达到绝对真空,总会有极少的气体原子(如氮或氧原子),当板极加上高电压后,阴极发射的电子高速飞向板极,使气体原子电离变成少数正离子。如果栅极电阻过大,正离子的聚集会使栅极负斥被抵消,使板极电流增大,同时输入信号也会失真,严重时产生连锁反应损坏电子管。因此,一般规定电压大放大管的此电阻值不大于500kΩ,个别型号允计达到2—3MΩ。

    3.胆机功放发生超极限使用的现象
  正常的胆机功放,设计时均已考虑到功放电子管的极限参数,但使用不当或某种故障会造成功放级电子管超过最大极限值。常见发生于以下非正常使用情况:
   (1)不按功放要求配接扬声器的阻抗。对晶体管电路来说,扬声器阻抗偏离正常值直接影响输出功率,负载阻抗过低时也会损坏功放管,但一般对负载阻抗要求不如胆机严格。目前,常见胆机功放多为定阻抗输出,如果负载阻抗过低,将使功放管板极电流在大信号输入时超过极限值,同时产生严重的失真。如果负载开路,功放变为纯电感负载,功放胆管板极电流虽然减小,但板极输出电压会升高,使输出变压器绝缘击穿,严重时电子管内部极间打火而报废。
  (2)五极管或束射四极管板极负载开路。如果输出变压器初级断线,将使五极管、束射四级管帘栅极损坏。当板极负载断开时,板极电压为0V,加有正电压的帘栅极吸收几乎所有电子流,超过帘栅极电流的极限。发生此现象,帘栅极立即被烧红变型,与相邻电极碰极。因此,五极管、束射四极管电路,不能断开板极供电电路。
  (3)胆机输出短路的现象。胆机使用中,一旦扬声器开路,一般输出变乐器十之八九会击穿绝缘广如果再接好扬声器重新开机,同时接人信号源时,功放管板极电流必然增大,几分钟内板极被烧红,如不立即关机,电子管内金属电极在高温下释放出大量气体,使电子管真空度被破坏。其现象为玻壳内部亮如镜面的吸气剂变成灰白色,此时电子管已失效。当扬声器接线端短路或输出变压器初级旁路电容,打穿时,现象与上述相同。这种板耗超极限的现象,如短时间内(一分钟以内)关断电源,电子管尚不会完全失效,仪缩短寿命而已。
  (4)功放管超过极限的另一原因。阴极电阻自给偏压的滤波电容击穿,或独立栅负压供电电路故障使栅负压为零。此情况下电子管栅负压减小,板极电流增大,产生的现象与负载短路的现象相同。不过,此现象发生时首先声音会明显失真。

 
          
电子管基本参数与应用
         
        
  电子管选用的唯一依据是厂家给出的基本参数,至于是否靓胆,则视该电子管的工艺、生产条件等情况如何。例如,各国都在生产的6L6G(与此相同的6Π3C、6P3P、6L50、6BG6G等,相近似的有EL35、EL39、6CN5、1622、5881等),用于同样电路的功放中,效果上就有些差异(虽然不太明显),其原因是一些辅助参数(如极间电容)、工艺上的精度不同所致。因此,选用电子管,其参数是重要的参考资料。目前,电子管生产工艺极为成熟,同型号的差异即使有也并非象发烧文章中所描述的那么明显。

    (一)电子管的三项基本参数及其相互关系

    正确地说电子管只有两项基本参数,即内阻Ri和跨导S。第三项电压放大系数μ为Ri与S的乘积,所以有的手册中只给出Ri和S,根据应用状态时的Ri和S求出μ,再作为设计放大器增益的参考值。

    1.跨导的含意
  电子管为电压控制器件,即栅极电压的变化控制板极电流的变化,变化的板极电流再经负载电阻后变成输出电压c所谓跨导是指电子管控制栅极对板极电流的控制能力。其单位是mA/V,即表示栅极对阴极间电压变化1V,引起板极电流变化的mA值。例如,常用音频电压放大管12AU7和12AT7,12AU7的S=2.2mA/V,12AT7的S=5.5mA/V。如果单纯从栅极电压对板极电流的控制能力来说,12AT7优于12AU7,但并不能说12AT7在音响电压放大中的表现就比12AU7好,其中还受诸多因素的影响。
  电子管于册中给出的S值为其标准状态的测试值,实际应用中,由于电子管工作点不同,S值与手册中也不完全相同。另外,电子管的栅压一板流特性曲线不是直线,在曲线各点的S值也有差别。在已知电路参数情况下,根据栅压、板流特性曲线,可以求出电子管标称S值和实际应用电路中的S值。以常用的双二极管6SN7GT为例(与之完全相同的有前苏联的6H8C、国产的6N8P、欧美的ECC32、6180等)。
  图1为厂家给出的栅压-板流特性曲线。

 
                  
        
     手册中注明,其板压Ua=250V,栅负压Ugl=-8V,跨导为2.6±0.5mA/V。首先在图1横坐标上找出Ugl(栅负压)—7V和-9V的点及Ua(板压)250V曲线上的垂直连接点A、B,然后以A、B为始点作水平线与Y轴相交,读出相应的板极电流为6.2mA和11.5mA。因此,S=(11.5mA-6.2mA)/(9V—7V)=2.65mA/V与手册上的值相符。很明显,此跨导值为板极电压250V和栅负压—8V左右时的值。由于不同板压下,特性曲线的斜率并不完全相同,所以实用电路中S值一般小于此静态值。

 
                
   
  再以6SN7GT组成的RC耦合放大器为例(其电路如图2所示,图注数据中,板极电压和阴极电压为实测值)。其输入信号为 1.4VP-P,动态栅极电压Ug1为—2.6V~—5.4V,板极电压为101V—104V。根据100V特性曲线,按上述方法求得:S=(2.8-0.2mA)/(5.4-2.6V)=0.93mA/V可见,由于采用RC耦合,板极有效电压下降使有效S值也降低。

 
        
  2.电子管内阻Ri和μ的含义及S×μ的实用意义
  既然在一定板极电压下对应有—定的电流,说明电子管板一阴之间存在—定的内阻。6SN7CT在Ua=250V、Ugl=-8V时,手册中其Ri=7.7kΩ。在此参数测试中,测试电路无板极负载电阻,只接人电流表,可视为等效阻抗为零;根据跨导的定义,通过Ri和S,可以求出放大系数μ。在此简单电路中,可以计算出板极内阻两端的被放大后的输出电压值,即2.6mA的电流变化在7.7kΩ电阻上的压降为20.02V,输出电压与输入电压1V之比为20.02,所以说在此状态下电压放大系数为20。即S× Ri=2.6mA/V×7.7V/mA(kΩ)=20因为二者之间有S×Ri=μ的关系,一般手册中只给出两个参数。
  由上述关系可知,电子管的电压放大系数不等于放大器的增益。作为放大器(以图2为例),被放大后的电压只是一部分,另一部分压降在电子管内阻上,实际的电压增益K=μ×Rc/(Rc+Ri)(其中Rc为板极负载电阻)。因此,要想使K≈μ,那么Rc必须远大于Ri,但由于受板极电压降的限制和放大器频响的限制,Rc取值也不能太大。要想得到较高的增益,显然不能只看μ的大小,μ大的电子管,其Ri也必然大,唯一能得到高增益的效果,只有提高电子管的跨导,即提高栅极对板流的控制能力。因此,电子管的跨导是一重要参数。
  6SN7GT系50年代开发的电压放大管。50年代末期,国外开发的双二极管12AT7,其S值为5.5mA/V。其后开发的6BG7(前苏联的6H14n),S值为6.4mA/V;5687(前苏联的6H6n),S值提高到13~15mA/V。

原文出自:http://yunwt.u111.net/2wz7.html

PDF档: ourdev_456140.pdf(文件大小:293K) (原文件名:音响用电子管的参数及其选用.pdf)

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出0入4汤圆

发表于 2009-6-26 10:55:43 | 显示全部楼层
make

出0入0汤圆

发表于 2009-8-2 00:06:03 | 显示全部楼层
大佬,想叫你这个朋友。你q是多少?可否加我q:524494569

出0入0汤圆

发表于 2009-8-2 08:37:18 | 显示全部楼层
mark

出0入0汤圆

发表于 2009-8-2 10:14:39 | 显示全部楼层
mark

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2009-8-3 09:44:58 | 显示全部楼层
【2楼】 bosia

抱歉,不太喜欢QQ!

出0入0汤圆

发表于 2009-9-25 17:43:57 | 显示全部楼层
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出0入10汤圆

发表于 2019-5-31 21:40:52 | 显示全部楼层
下集有没?

出0入0汤圆

发表于 2019-5-31 22:28:51 | 显示全部楼层
应该没有续集

出0入0汤圆

发表于 2019-6-21 10:23:05 | 显示全部楼层
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