電子管功放中用電子管整流的好處體現(xiàn)在那里��？

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正確認(rèn)識(shí)電子管前級(jí)放大器電源的設(shè)計(jì) 陳國(guó)梁 《音響技術(shù)》 1999年06期 -------------------------------------------------------------------------------- 這幾年“膽”“石”之爭(zhēng)從來(lái)就沒(méi)有停止過(guò)。依筆者認(rèn)為：隨著半導(dǎo)體的發(fā)明和數(shù)碼音源的應(yīng)用，電子管的退出、復(fù)出符合事物發(fā)展“螺旋式”的客觀規(guī)律。與晶體管相比，電子管肯定有許多缺點(diǎn)，但是也有許多晶體管所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)。哪怕在今后純數(shù)字功放普及時(shí)，電子管這些優(yōu)點(diǎn)也決定著它不可能馬上退出歷史舞臺(tái)。然而，如果我們?cè)谑褂弥胁皇怯门�判的眼光去看待電子管的�?yōu)缺點(diǎn)，或者完全否定，都是違背客觀規(guī)律的。但是，就在電子管放大器電源的設(shè)計(jì)上，眾說(shuō)紛紜，有許多偏左或極右的觀點(diǎn)，長(zhǎng)期以來(lái)給眾“發(fā)燒友”造成困惑。雖然也有過(guò)一些有識(shí)之士提出過(guò)一些批評(píng)，但是近兩年來(lái)這些錯(cuò)誤的做法似乎大有發(fā)展之勢(shì)。對(duì)此筆者談?wù)勛约簩?duì)這個(gè)問(wèn)題的看法，并提出自己的建議。 嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，任何音響放大器都是一臺(tái)能量轉(zhuǎn)換器，因此一個(gè)有利于提高音響系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)的、低消耗高可靠性的電源對(duì)音響系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是相當(dāng)重要的。在這一點(diǎn)上電子管放大器絕對(duì)不符合“綠色環(huán)�！钡囊�求，當(dāng)年筆者開(kāi)始玩膽機(jī)時(shí)，筆者的姐夫好奇的一句“你怎么還玩這老古董?又笨重、又耗電，不過(guò)音質(zhì)還不錯(cuò)。”那語(yǔ)氣和表情給我留下永恒的記憶。 “笨重、耗電，音質(zhì)還不錯(cuò)”剛好就是電子管放大器恰如其分的寫照。然而“發(fā)燒友”們所追求的也就是這 不錯(cuò)的音質(zhì)，但是在新技術(shù)一日千里的今天，我們?yōu)槭裁床涣粝聝?yōu)美的音質(zhì)而舍棄那“笨重和耗電”呢?當(dāng)然，現(xiàn)在我們還無(wú)法改變電子管本身的缺點(diǎn)，但是在電源電路中我們是可以有所作為的。遺憾的是，近兩年來(lái)筆者卻看到，在電子管電源方面，尤其是在前級(jí)放大器電源方面，復(fù)古越來(lái)越嚴(yán)重。似乎是越古老的技術(shù)越好。大家都知道：一個(gè)“大能量的、高速度的、無(wú)波紋的、零內(nèi)阻的電源”是我們所追求的理想目標(biāo)。只要能達(dá)到我們的目的你又何必在乎它是用什么做的呢?為此，筆者曾統(tǒng)計(jì)了一下％年以來(lái)在眾多音響期刊上所發(fā)表的制作電子管放大器的文章，從中得出表(一)和表(二)的一些數(shù)據(jù)，感覺(jué)在文章中有一些觀點(diǎn)和做法容易給“初哥”誤導(dǎo)。 誤區(qū)之一，濾波非電感線圈不可。不管是前級(jí)電源還是后級(jí)電源，這種做法所占比例非常大，占35．7％以上。由于電感線圈有“通直流、阻交流”的特點(diǎn)，用它來(lái)濾波效果確實(shí)不錯(cuò)。但是它也是一個(gè)非常笨重的耗能大戶，它的工作原理是利用“感抗”的阻礙作用把各種高次諧波變成熱和電磁波損耗掉。在一些電子管純后級(jí)中，特別是六、七十年代的古董機(jī)中，常見(jiàn)到它的身影。那是在濾波電容的容量偏小，而且非常昂貴的情況下，前輩們無(wú)可奈何的選擇(參看圖1)。但是現(xiàn)在，電容的瓶頸作用不存在了，一些“發(fā)燒友”和廠家還在用電感，我認(rèn)為是不足取的。它的缺點(diǎn)非常明顯，濾波和穩(wěn)壓的效果完全可以由現(xiàn)在的高質(zhì)量電容和已經(jīng)非常成熟的晶體管電源電路所取代。不少的“發(fā)燒友”認(rèn)為用電感聽(tīng)感好、膽味濃，筆者不敢茍同，筆者曾經(jīng)用過(guò)晶體管有源濾波電路和大電感濾波電路進(jìn)行同一前級(jí)的聽(tīng)音對(duì)比，聽(tīng)不出音質(zhì)的差異，只聽(tīng)得出噪聲的大小不同。事實(shí)上大多數(shù)“發(fā)燒友”都明白：所謂的膽味主要取決于電子管的特性和電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試。之所以還有不少的朋友用電感濾波，也許是一種心理現(xiàn)象吧，而廠家總是要迎合顧客的。 誤區(qū)二，在后級(jí)的影響下，電子管工作時(shí)不需要穩(wěn)壓，用RC濾波就可以了。用RC濾波往往是一些對(duì)電源不太重視的“發(fā)燒友”所為，在使用中效果也還可以。這是因?yàn)殡娮庸苡兄�與其它電子元器件不同的供電要求：電子管是靠熱電子發(fā)射工作的，工作時(shí)燈絲要充分預(yù)熱，否則壽命會(huì)大打折扣；它的絕大部分能量消耗在燈絲，燈絲要求工作在低電壓、大電流的條件下。除燈絲外，電子管主要工作在高電壓小電流的狀態(tài)下，這對(duì)穩(wěn)壓供電來(lái)說(shuō)難度加大，這也就是為什么在膽后級(jí)中難尋穩(wěn)壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)器。不過(guò)通過(guò)特性曲線可以看到，由于電子管的增益不是很高，電子管的工作點(diǎn)受電源波動(dòng)影響沒(méi)有晶體管大。這就是為什么有這么多后級(jí)用RC濾波而音質(zhì)還不錯(cuò)的緣故。但是作為前級(jí)，對(duì)電源的要求要高一些，而且一個(gè)10K以上的大功率電阻的耗電量也不能小視，穩(wěn)壓和濾波的效果也不盡人意，往往電流聲較大。另外雖然電子管的工作范圍很大，工作點(diǎn)偏一點(diǎn)也能工作，但是在前級(jí)中，如果電源波動(dòng)太大的還是可以聽(tīng)得出來(lái)的。不少的“發(fā)燒友”說(shuō)其音響系統(tǒng)的聲場(chǎng)不穩(wěn)，多少與電源的穩(wěn)定性有關(guān)。如果說(shuō)純后級(jí)的功耗大，難以穩(wěn)壓供電，但是對(duì)前級(jí)來(lái)說(shuō)適當(dāng)穩(wěn)壓還是可以做得到的。 誤區(qū)三，整流、濾波非電子管不可。持這種觀點(diǎn)的“發(fā)燒友”前幾年比較少，近年來(lái)有發(fā)展的趨勢(shì)，在表(一)的統(tǒng)計(jì)中雖然只有5例，占35．7％，但全是98年以后使用的，大有后來(lái)者居上之勢(shì)。這種做法原來(lái)僅僅是用在整流電路上，可現(xiàn)在越弄越復(fù)雜。筆者今年曾在某刊物上拜讀過(guò)某位前輩的文章，文中介紹了一個(gè)優(yōu)秀的純電子管整流穩(wěn)壓電路，據(jù)說(shuō)原來(lái)是用在一臺(tái)老式電子儀器上的，原理如圖1所示。該前輩雖然我未曾謀面，但一直深受我尊敬，我之所以玩膽，就是受惠于他的文章，可對(duì)于這次他推出的電路我則持保留態(tài)度。這電路的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的：電壓穩(wěn)定性高；并且電壓在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)；濾波效果好。但是缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的：笨重龐大，一個(gè)10H的電感加上四個(gè)整流調(diào)整管就已經(jīng)和一臺(tái)前級(jí)體積相若了；其次是耗電大，四支管外加一個(gè)大電感起碼要消耗25W以上的電能，然后才能輸出小于72mA以下的電流(6P3P的最大屏流為72mA)，可見(jiàn)效率之低。何況電子管的內(nèi)阻本來(lái)就很大，又是整流又是濾波，大家所關(guān)心的電源速度能快嗎?一些“發(fā)燒友”總認(rèn)為，用半導(dǎo)體器件整流穩(wěn)壓可能會(huì)帶來(lái)“石聲”，膽味不濃。其實(shí)這是一種誤解，電源就是電源，只要滿足上述“大能量的、高速度的、無(wú)波紋的、零內(nèi)阻的電源”就是好電源，就能出好聲。一些比較前衛(wèi)的“發(fā)燒友”把開(kāi)關(guān)電源用在膽前級(jí)后都說(shuō)：聲底更干凈、解釋力更高、透明度和空氣感更好、膽味反而更濃。其實(shí)，開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部沒(méi)有一只膽，這就是事實(shí)。 誤區(qū)四，燈絲電源不重要，用交流供電就可以了。這種觀點(diǎn)在后級(jí)中更為突出，在統(tǒng)計(jì)表上很明顯地反映了出來(lái)。這是因?yàn)殡娮庸軣艚z要求低電壓、大電流，一只大功率電子管的燈絲電流往往達(dá)3A，這就給高質(zhì)量的穩(wěn)壓供給帶來(lái)一定的困難，使得部分后級(jí)只能就簡(jiǎn)。但是也有部分朋友認(rèn)為，交流直接供電，能量來(lái)得快，有利于提高動(dòng)態(tài)。不過(guò)前級(jí)與后級(jí)不同，前級(jí)主要負(fù)責(zé)小信號(hào)放大，增益高，用交流供電易染上交流噪聲，這對(duì)提高信噪比是極為不利的。而且在我國(guó)目前的供電現(xiàn)狀下，要保證電源變壓器的輸出總維持在6．3V也有一定的難度。我們知道燈絲供電不穩(wěn)定，這將嚴(yán)重地影響到電子管的壽命。不管是直熱式還是旁熱式電子管，都是靠熱電子發(fā)射工作。如果電壓太低，加熱的功率達(dá)不到規(guī)定值，陰極就無(wú)法在正常的溫度下工作，很容易造成局部過(guò)熱而受到損壞。這是由于為了加強(qiáng)陰極發(fā)射電子的能力，在陰極表面都涂有一層薄薄的氧化物，這涂層不可能做到很均勻，厚的地方電阻大些，發(fā)熱也大些，當(dāng)陰極的電流不足時(shí)，這些具有負(fù)溫度系數(shù)的氧化層的電阻就會(huì)更大。如果屏壓正常不變，柵極輸入一個(gè)大信號(hào)，結(jié)果涂層厚的地方由于電阻較大，屏流流過(guò)時(shí)發(fā)熱更大，從而被屏極“吸走”更多的電子，以滿足屏流增大的需要，所以當(dāng)燈絲電壓太低時(shí)反而易導(dǎo)致陰極局部過(guò)度蒸發(fā)而受到損壞。反之如果加熱電壓太高，整個(gè)陰極表面層氧化物的蒸發(fā)也會(huì)加快，又會(huì)縮短電子管的壽命。此外從技術(shù)上講，要給前級(jí)燈絲穩(wěn)壓供電，也不難實(shí)現(xiàn)。利用三端穩(wěn)壓應(yīng)該是最簡(jiǎn)單的一種，但是，也許是本人才疏識(shí)淺，在多次制作過(guò)程中，從來(lái)沒(méi)有達(dá)到理想的效果。原因是電流太大，三端穩(wěn)壓的內(nèi)阻劇烈增加，導(dǎo)致輸出電壓跌幅過(guò)大。按道理說(shuō)，三端穩(wěn)壓的輸出電流要達(dá)到1A以上，而三極管的燈絲電流大約才0．6A。但是即使筆者加大散熱器、并管工作，效果未見(jiàn)得好，我也不知諸君是如何解決這一問(wèn)題的。 針對(duì)上述情況，筆者認(rèn)為對(duì)于電子管放大器，不管是前級(jí)還是后級(jí)，為了趕上時(shí)代的進(jìn)步，達(dá)到比-end的境界，應(yīng)該合理的舍棄那些笨重的、低效的電源設(shè)計(jì)，大力提倡研制高素質(zhì)的半導(dǎo)體穩(wěn)壓電源。只要達(dá)到“大能量的、高速度的、無(wú)波紋的、零內(nèi)阻”的條件，“發(fā)燒友”所擔(dān)心的“動(dòng)態(tài)、石聲”等就可迎刃而解了。如推廣開(kāi)關(guān)電源，這完全符合當(dāng)今“綠色環(huán)�！钡囊�求。如果廠家能在電磁兼容性、可靠性上再上一個(gè)臺(tái)階，價(jià)格方面更合理些，那是最好的選擇。除了開(kāi)關(guān)電源外，可采用甲類電源，雖然損耗大些，但總比純電子管電源強(qiáng)。但是筆者也不是完全否定電子管在電源中的作用，恰好相反，筆者在此文中要強(qiáng)調(diào)的是如何辯證對(duì)待這一問(wèn)題。 為了拋磚引玉，筆者介紹一組自己重料設(shè)計(jì)的前級(jí)電源，該電源從”年來(lái)用在SPRR前級(jí)和“馬蘭士7”前級(jí)中，沒(méi)有動(dòng)態(tài)不足、膽味不足、速度不夠的現(xiàn)象，效果非常滿意。整個(gè)電路的設(shè)計(jì)有三個(gè)特點(diǎn)：一只進(jìn)口35WE型變壓器單獨(dú)給燈絲穩(wěn)壓供電，保證了燈絲電壓紋絲不動(dòng)；主電源用另一個(gè)老紅燈收音機(jī)的舊變壓器，用晶體管來(lái)穩(wěn)壓濾波；利用了繼電器進(jìn)行高壓開(kāi)機(jī)延時(shí)，關(guān)機(jī)同步斷電控制。 電源電路如圖2所示。在圖2中下部分是燈絲電源電路，燈絲電源的電流調(diào)整管分別用折機(jī)的大、中功率三極管2SD1148和2SD669，并且給2SD1148配上包絡(luò)體積約140cm3的鋁質(zhì)散熱器。三個(gè)精密穩(wěn)壓TCL431為調(diào)整管Q7、Q8提供基準(zhǔn)電壓，這種電腦級(jí)的TCL431每只的穩(wěn)壓值是2．5V，三只共7．5V，用數(shù)字表測(cè)得電壓輸出是6．3±0．03V。整個(gè)電路空載時(shí)電流約100mA，消耗約0．7W，基本上工作在甲類狀態(tài)，接上四個(gè)6N6做負(fù)載時(shí)，輸出穩(wěn)如泰山。值得注意的是：在散熱器足夠大的情況下，調(diào)整一下R1和B2還可以增大輸出的電流，使之用在中小功率的純后級(jí)中。本人把整個(gè)燈絲電源做成相同的兩組，安裝在一塊5X12em2的電路板上。 點(diǎn)擊放大 主電源電路也是經(jīng)典的三極管穩(wěn)壓濾波電路，如圖2上部分所示。該電路有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：(一)是考慮到了電子放大管預(yù)熱的延時(shí)性需要。從圖中可以看到：主電源設(shè)計(jì)了延時(shí)電路，它通過(guò)燈絲變壓器供電，共有兩組觸點(diǎn)，一組控制主電源變壓器的輸入電流，另一組觸點(diǎn)控制直流高壓的輸出。接通電源時(shí)，電容C緩慢充電，當(dāng)Uc達(dá)1．28V時(shí)，三極管導(dǎo)通，繼電器吸合，接通主電源變壓器，點(diǎn)燃624的燈絲。(二)是考慮到了高壓建立的遞增性和關(guān)機(jī)高壓斷電的即時(shí)性。在圖中整流還是用電子管，似乎與筆者的觀點(diǎn)是前后矛盾的。從實(shí)驗(yàn)研究表明，在圖2的電路中主電源改用半導(dǎo)體二極管整流時(shí)，高壓電壓的建立是在二到三秒內(nèi)完成的。這樣即使是用繼電器延時(shí)裝置，也只能給電子管燈絲一定的預(yù)熱時(shí)間，但卻不能避免高壓給電子管的沖擊，這種高壓浪涌也是非常致命的。而用電子管整流時(shí)，高壓的輸出卻是緩慢的，就圖2的電路，電壓從0增大到100V要15秒鐘。因此用電子管整流時(shí)，主電源即使不用延時(shí)電路，對(duì)電子管的壽命影響也不是很大。在此筆者認(rèn)為，盡管用電子管整流時(shí)內(nèi)阻大些，損耗大些，電流小些，速度也慢一點(diǎn)，但是卻換來(lái)電子管的壽命，權(quán)衡利弊，其優(yōu)點(diǎn)還是主要的。所以我們應(yīng)該—分為二地看待電子管在電源電路中的作用，既不能完全否定，也不應(yīng)該絕對(duì)肯定，要具體情況具體分析。不難看到，通過(guò)延時(shí)電路的繼電器J，還可以在關(guān)機(jī)時(shí)在瞬間斷掉高壓，避免燈絲中毒。(三)強(qiáng)調(diào)了高壓輸出的穩(wěn)定性。在圖2中，充分考慮到了主電源的穩(wěn)壓性，原理與燈絲電源差不多，只要基準(zhǔn)源用的是彩電用的高壓穩(wěn)壓二極管。經(jīng)測(cè)試穩(wěn)壓性能還不錯(cuò)，接改進(jìn)型的“馬蘭士7”輸出從257V跌到253V，電源波動(dòng)僅1．56％。換了一個(gè)300W的變壓器后，再接一只15W／220V的電燈，電源的波動(dòng)不超過(guò)1．87％，可見(jiàn)，本電源的內(nèi)阻還是很低的。 在圖2中部是經(jīng)典的功率放大器的延時(shí)保護(hù)電路。通過(guò)調(diào)整C你可以得到滿意的延時(shí)量，47μ時(shí)，延時(shí)約為70S，筆者C取220μ，此時(shí)延時(shí)量約為40S，再加上6Z4的輸出還有十多秒的延時(shí)時(shí)間，我認(rèn)為已經(jīng)足足有余了。另外，還用Q5、Q6等組成一個(gè)延時(shí)指示電路來(lái)提醒用戶，發(fā)光二極管在繼電器尚未接通時(shí)，處于閃爍狀態(tài)，吸合后立即穩(wěn)定下來(lái)。 以上是筆者對(duì)電子管電源的一些認(rèn)識(shí)，之所以成文，是希望各“發(fā)燒友”能理性地去分析和認(rèn)識(shí)各電子管的電源電路，辯證的認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體和電子管的特性，合理地去使用它們，以推動(dòng)我國(guó)音響事業(yè)的發(fā)展。如有不足之處，敬請(qǐng)指正。

回答者：belba935652016-04-28 00:00