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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正確認識電子管前級放大器電源的設(shè)計 陳國梁《音響技術(shù)》1999年06期 -------------------------------------------------------------------------------- 這幾年“膽”“石”之爭從來就沒有停止過。依筆者認為：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，但是也有許多晶體管所沒有的優(yōu)點。哪怕在今后純數(shù)字功放普及時，電子管這些優(yōu)點也決定著它不可能馬上退出歷史舞臺。然而，如果我們在使用中不是用批判的眼光去看待電子管的優(yōu)缺點，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)計上，眾說紛紜，有許多偏左或極右的觀點，長期以來給眾“發(fā)燒友”造成困惑。雖然也有過一些有識之士提出過一些批評，但是近兩年來這些錯誤的做法似乎大有發(fā)展之勢。對此筆者談?wù)勛约簩�這個問題的看法，并提出自己的建議。 嚴格說來，任何音響放大器都是一臺能量轉(zhuǎn)換器，因此一個有利于提高音響系統(tǒng)各項指標的、低消耗高可靠性的電源對音響系統(tǒng)來說是相當重要的。在這一點上電子管放大器絕對不符合“綠色環(huán)�！钡囊�求，當年筆者開始玩膽機時，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，不過音質(zhì)還不錯�！蹦钦Z氣和表情給我留下永恒的記憶。 “笨重、耗電，音質(zhì)還不錯”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?當然，現(xiàn)在我們還無法改變電子管本身的缺點，但是在電源電路中我們是可以有所作為的。遺憾的是，近兩年來筆者卻看到，在電子管電源方面，尤其是在前級放大器電源方面，復(fù)古越來越嚴重。似乎是越古老的技術(shù)越好。大家都知道：一個“大能量的、高速度的、無波紋的、零內(nèi)阻的電源”是我們所追求的理想目標。只要能達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)計了一下％年以來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)，感覺在文章中有一些觀點和做法容易給“初哥”誤導(dǎo)。 誤區(qū)之一，濾波非電感線圈不可。不管是前級電源還是后級電源，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，用它來濾波效果確實不錯。但是它也是一個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中，特別是六、七十年代的古董機中，常見到它的身影。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，我認為是不足取的。它的缺點非常明顯，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”認為用電感聽感好、膽味濃，筆者不敢茍同，筆者曾經(jīng)用過晶體管有源濾波電路和大電感濾波電路進行同一前級的聽音對比，聽不出音質(zhì)的差異，只聽得出噪聲的大小不同。事實上大多數(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、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，在后級的影響下，電子管工作時不需要穩(wěn)壓，用RC濾波就可以了。用RC濾波往往是一些對電源不太重視的“發(fā)燒友”所為，在使用中效果也還可以。這是因為電子管有著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，工作時燈絲要充分預(yù)熱，否則壽命會大打折扣；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，這對穩(wěn)壓供電來說難度加大，這也就是為什么在膽后級中難尋穩(wěn)壓驅(qū)動的機器。不過通過特性曲線可以看到，由于電子管的增益不是很高，電子管的工作點受電源波動影響沒有晶體管大。這就是為什么有這么多后級用RC濾波而音質(zhì)還不錯的緣故。但是作為前級，對電源的要求要高一些，而且一個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，工作點偏一點也能工作，但是在前級中，如果電源波動太大的還是可以聽得出來的。不少的“發(fā)燒友”說其音響系統(tǒng)的聲場不穩(wěn)，多少與電源的穩(wěn)定性有關(guān)。如果說純后級的功耗大，難以穩(wěn)壓供電，但是對前級來說適當穩(wěn)壓還是可以做得到的。 誤區(qū)三，整流、濾波非電子管不可。持這種觀點的“發(fā)燒友”前幾年比較少，近年來有發(fā)展的趨勢，在表(一)的統(tǒng)計中雖然只有5例，占35．7％，但全是98年以后使用的，大有后來者居上之勢。這種做法原來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某位前輩的文章，文中介紹了一個優(yōu)秀的純電子管整流穩(wěn)壓電路，據(jù)說原來是用在一臺老式電子儀器上的，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，可對于這次他推出的電路我則持保留態(tài)度。這電路的優(yōu)點是顯而易見的：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。但是缺點也是顯而易見的：笨重龐大，一個10H的電感加上四個整流調(diào)整管就已經(jīng)和一臺前級體積相若了；其次是耗電大，四支管外加一個大電感起碼要消耗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)，可見效率之低。何況電子管的內(nèi)阻本來就很大，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”總認為，用半導(dǎo)體器件整流穩(wěn)壓可能會帶來“石聲”，膽味不濃。其實這是一種誤解，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”把開關(guān)電源用在膽前級后都說：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，開關(guān)電源內(nèi)部沒有一只膽，這就是事實。 誤區(qū)四，燈絲電源不重要，用交流供電就可以了。這種觀點在后級中更為突出，在統(tǒng)計表上很明顯地反映了出來。這是因為電子管燈絲要求低電壓、大電流，一只大功率電子管的燈絲電流往往達3A，這就給高質(zhì)量的穩(wěn)壓供給帶來一定的困難，使得部分后級只能就簡。但是也有部分朋友認為，交流直接供電，能量來得快，有利于提高動態(tài)。不過前級與后級不同，前級主要負責小信號放大，增益高，用交流供電易染上交流噪聲，這對提高信噪比是極為不利的。而且在我國目前的供電現(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，加熱的功率達不到規(guī)定值，陰極就無法在正常的溫度下工作，很容易造成局部過熱而受到損壞。這是由于為了加強陰極發(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，當陰極的電流不足時，這些具有負溫度系數(shù)的氧化層的電阻就會更大。如果屏壓正常不變，柵極輸入一個大信號，結(jié)果涂層厚的地方由于電阻較大，屏流流過時發(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，所以當燈絲電壓太低時反而易導(dǎo)致陰極局部過度蒸發(fā)而受到損壞。反之如果加熱電壓太高，整個陰極表面層氧化物的蒸發(fā)也會加快，又會縮短電子管的壽命。此外從技術(shù)上講，要給前級燈絲穩(wěn)壓供電，也不難實現(xiàn)。利用三端穩(wěn)壓應(yīng)該是最簡單的一種，但是，也許是本人才疏識淺，在多次制作過程中，從來沒有達到理想的效果。原因是電流太大，三端穩(wěn)壓的內(nèi)阻劇烈增加，導(dǎo)致輸出電壓跌幅過大。按道理說，三端穩(wěn)壓的輸出電流要達到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，效果未見得好，我也不知諸君是如何解決這一問題的。 針對上述情況，筆者認為對于電子管放大器，不管是前級還是后級，為了趕上時代的進步，達到比-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，大力提倡研制高素質(zhì)的半導(dǎo)體穩(wěn)壓電源。只要達到“大能量的、高速度的、無波紋的、零內(nèi)阻”的條件，“發(fā)燒友”所擔心的“動態(tài)、石聲”等就可迎刃而解了。如推廣開關(guān)電源，這完全符合當今“綠色環(huán)�！钡囊�求。如果廠家能在電磁兼容性、可靠性上再上一個臺階，價格方面更合理些，那是最好的選擇。除了開關(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。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，筆者在此文中要強調(diào)的是如何辯證對待這一問題。 為了拋磚引玉，筆者介紹一組自己重料設(shè)計的前級電源，該電源從”年來用在SPRR前級和“馬蘭士7”前級中，沒有動態(tài)不足、膽味不足、速度不夠的現(xiàn)象，效果非常滿意。整個電路的設(shè)計有三個特點：一只進口35WE型變壓器單獨給燈絲穩(wěn)壓供電，保證了燈絲電壓紋絲不動；主電源用另一個老紅燈收音機的舊變壓器，用晶體管來穩(wěn)壓濾波；利用了繼電器進行高壓開機延時，關(guān)機同步斷電控制。 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。三個精密穩(wěn)壓TCL431為調(diào)整管Q7、Q8提供基準電壓，這種電腦級的TCL431每只的穩(wěn)壓值是2．5V，三只共7．5V，用數(shù)字表測得電壓輸出是6．3±0．03V。整個電路空載時電流約100mA，消耗約0．7W，基本上工作在甲類狀態(tài)，接上四個6N6做負載時，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中。本人把整個燈絲電源做成相同的兩組，安裝在一塊5X12em2的電路板上。 點擊放大 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。該電路有三個優(yōu)點：(一)是考慮到了電子放大管預(yù)熱的延時性需要。從圖中可以看到：主電源設(shè)計了延時電路，它通過燈絲變壓器供電，共有兩組觸點，一組控制主電源變壓器的輸入電流，另一組觸點控制直流高壓的輸出。接通電源時，電容C緩慢充電，當Uc達1．28V時，三極管導(dǎo)通，繼電器吸合，接通主電源變壓器，點燃624的燈絲。(二)是考慮到了高壓建立的遞增性和關(guān)機高壓斷電的即時性。在圖中整流還是用電子管，似乎與筆者的觀點是前后矛盾的。從實驗研究表明，在圖2的電路中主電源改用半導(dǎo)體二極管整流時，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裝置，也只能給電子管燈絲一定的預(yù)熱時間，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，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，主電源即使不用延時電路，對電子管的壽命影響也不是很大。在此筆者認為，盡管用電子管整流時內(nèi)阻大些，損耗大些，電流小些，速度也慢一點，但是卻換來電子管的壽命，權(quán)衡利弊，其優(yōu)點還是主要的。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)該絕對肯定，要具體情況具體分析。不難看到，通過延時電路的繼電器J，還可以在關(guān)機時在瞬間斷掉高壓，避免燈絲中毒。(三)強調(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，只要基準源用的是彩電用的高壓穩(wěn)壓二極管。經(jīng)測試穩(wěn)壓性能還不錯，接改進型的“馬蘭士7”輸出從257V跌到253V，電源波動僅1．56％。換了一個300W的變壓器后，再接一只15W／220V的電燈，電源的波動不超過1．87％，可見，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保護電路。通過調(diào)整C你可以得到滿意的延時量，47μ時，延時約為70S，筆者C取220μ，此時延時量約為40S，再加上6Z4的輸出還有十多秒的延時時間，我認為已經(jīng)足足有余了。另外，還用Q5、Q6等組成一個延時指示電路來提醒用戶，發(fā)光二極管在繼電器尚未接通時，處于閃爍狀態(tài)，吸合后立即穩(wěn)定下來。 以上是筆者對電子管電源的一些認識，之所以成文，是希望各“發(fā)燒友”能理性地去分析和認識各電子管的電源電路，辯證的認識半導(dǎo)體和電子管的特性，合理地去使用它們，以推動我國音響事業(yè)的發(fā)展。如有不足之處，敬請指正。

回答者：peizhenxiao2016-11-09 00:00