|
玩胆机不可不知：真空管特性规格名辞解释 设计一台扩大机时，我们必需要先瞭解有关真空管的各种特性规格，因为真空管特性规格可以让我们知道所有的有关该真空管的参数与资料，然後根據这些资料来设计电路，真空管特性规格中除了详列该真空管的规格资料之外，并还有动作的实例资料，我们可以选择其中一项动作实例，完全照著做就行了。 如果您不想依照真空管手册上的实例来设计，那就要仔细研究手册上的各项有关参数来设计一台扩大机。 不论如何，想要对真空管有较深入的瞭解，必需对真空管的特性规格有所瞭解，以下即以WE300B的特性规格来说明： 灯丝电压与电流 提供真空管灯丝点灯的电压，可用直流或交流，每一支真空管的灯丝电流是都不相同，我们在实际使用时，要尽量接近这个值，太高、太低都會有负作用的，一般而言，稍稍低於厂方规格的灯丝电压是被允许的，但最好不要超过厂方，否则會减短真空管的寿命。 例如300B的的灯丝电压是5V(直流或交流)，电流是1.2A，我们在实际使用时，要尽量接近这个值，太高、太低都會有负作用的。 最高屏极电压 真空管最高屏极电压，在实际使用时，不得超过这个屏压值。 例如300B的最高屏极电压不得超过450V，最大屏极损耗是40W，一般的惯例，在实际使用时，不要超过最大值的70~~80%，也就是说，300B的屏压不要超过350V，屏极损耗不要超过30W。 最高屏极损耗 电子撞击屏极时，會使屏极发热，这热表示一种功率损失，每一种不同的真空管各有各自不同的屏极损耗，我们使用真空管时，除了电压与电流之外，也要注意不要超过该管的最大损耗值，实际使用时，屏耗最好不要超过最大屏耗的70% ~ 80%，否则真空管很快就會损坏的。 如何计算屏极损耗呢？ 很简单，即真空管供给屏极的电压与屏极电流的乘积： P=EI 其中： P=屏极损耗 E=屏极电压 I=屏极电流 例如300B最大屏极损耗40W，假设我们设计300B的屏极电压是350V，电流是80mA，则相乘积是28W，约为300B最大屏极损耗40W的70%左右，所以是很安全的。 最大屏极电流 另一个项目是最大屏极电流，如果流经真空管的电流，一旦超过最大值，真空管就可能在两种情形之下损坏，一是屏极因过多的电子撞击而超热，二是阴极因过量发射而受损。玩真空管的人都有见到真空管的屏极发红的经验，那就是超过屏耗而使得屏极发红的现象。 在300B的资料中，300B最大屏极电流有两种不同的规定，亦即使用固定偏压时，最大屏极电流为70mA，使用自给偏压时，为100mA。因此我们在设计工作点时，不能超过这个数值。 极间电容 在表一中还有一个很重要的参数，就是「极间电容」，也就是真空管极与极之间的电容。 真空管的各极都是导体，其间也经常有电位差，因此它们有电容的作用，三极管中有「栅─屏」、「栅─阴(丝)」与「屏─阴」三种极间电容，例如WE300B的三个极间电容量，栅与屏之间是15pF，栅与灯丝之间是9pF，屏与灯丝之间是4.3pF，虽然这些极间电容都很小，但是这些小电容却會影响到高频响应，极间电容愈大，高频响应就愈差。这些参数只要代PSPICE就可以了大致让我们估算一下频率响应。 外型与管座 接下来我们就要看看300B的外型、内部构造、尺寸，与管座了，300B的外型只要看照片就行了，这种玻离管中间突出，形状有点像梨形的管子叫做"ST"管(一般直筒管状的玻离管如EL-34或6550等叫做"GT"管)，300B可说是较大型的ST管。至於各厂牌的300B的内部构造却都不太一样，这将會在各300B的比较试听时會再详细介绍的。 原厂资料中的FIG 1是WE300B的外部尺寸图，FIG 2是300B的管底接脚尺寸图，由FIG 1中我们可以看到管子的基座部份有一个突出的针状金属栓，这是用於直立式管座时的卡栓，只要将真空管的卡栓对准这种卡栓式的管座插入，然後再向右旋转就可以把真空管卡得牢牢的，像211与845真空管都是使用这种管座插入真空管的，只不过300B的管座比较小一点而已。但是一般300B大多都使用一般四脚的管座。 我们可以见到300B常用的四脚管座，有两个较大的插孔与两个较小的插孔，其中两个较大的插孔"1"与"4"是灯丝，两个较小的插孔"2"与 "3"分别是栅极与屏极。又使用这种管座的真空管叫做"UX-Type"，有很多真空管都用这种UX-Type的管座，像是2A3、26、45、50、71等直热式三极管，或80、83等直热式的整流管都是使用这种UX-Type的管座的。 原厂推薦操作实例 所有真空管手册都有原厂提供的推薦操作实例表，不同的工作点，不同的负载，會得到不同的输出功率以及不同的失真率。如果您不想自己依照真空管的特性曲线设计时，可径参考原厂推薦操作实例照著装就行了。 真空管的三参数 Gm-μ-rp (真空管的动态特性) 我们知道使用扩大机的目的是放大声音的讯号，而真空管在实际工作时，输入的音乐讯号并不是一个 定的值，而是随著讯号而变化的电压，所以我们必需要知道真空管对这细微的变化所引起的反应，这就是真空管的动态特性(Dynamic Characteristic)，决定真空管动态特性的参数有三，即「跨导」、「放大因素」与「屏极电阻」。 例如300B的灯丝电压Ef=5.0V，屏极电压Eb=300V，负压Ec=-61V时，此时的屏极电流为60mA，放大因素为3.85，屏极电阻为700W，栅到屏的跨导为5500姆欧。其中放大因素、屏极电阻与跨导是真空管的最重要的三个参数，因此我们必需要先瞭解这三个参数的意义与相互的关系。 跨导(Gm) Gm=DIp/DEsig 跨导(Gm)等於屏极电流变化量除以栅极电压变化量(屏极电压固定)。 其中： DIp=屏极电流变化 DEsig=栅极讯号电压变化 即真空管在栅极引起的电压变化，相对於屏极电流所产生的变化，这栅极的电压变化量，与屏极电流变化量之比，谓之「跨导」(Transconductance)，又称为「互导」(Mutual Conductance)，符号为"Gm"，跨导的单位是姆欧"mhos"。 要注意这"mhos"与电阻的"ohms"不一样，我们知道电导是电阻的倒数，等於电流除以电压，单位也是姆欧。 但在实用上，由於mhos做单位太大，因此通常都用百万分之一姆欧，也就是μmhos。 放大因素(μ) μ=DEp/DEsig 放大因素(μ)等於屏极电压变化除以栅极电压变化(屏极电流固定)。 其中： DEp=屏极电压变化 我们知道一个小变化的讯号电压由真空管的栅极输入，由屏极输出就成为大变化的讯号电压，而这小变化的栅极输入电压导至大变化的屏极输出电压之比，就叫做放大因素，以希腊字"μ"来表示，或又称为"mu"。 三极管的放大因素决定於真空管的机械结构，栅极离阴极愈近时，对射向屏极的电流的影响愈大，因此放大因素μ也愈大；反之，如果栅极的网孔较疏，栅极上电位的影响小，放大因素就愈小。 例如300B是专为功率放大而设计的管子，功率管的屏极工作电压较高，空间电流大，阴极(或丝极)与屏极都做的比电压放大管粗大，而栅极的网孔也需要大，才能通过大电流，因此放大因素就不會高。 屏极电阻(rp) (此处所谓的屏极电阻系指真空管的内部电阻，而不是指屏极负荷电阻) rp=DEp/DIp 屏极电阻(rp)等於屏极电压变化除以屏极电流变化(栅极电压固定)。 真空管的电流，由阴极(直热三极管的灯丝即阴极)发射，经由空间电荷、栅极，到屏极的途中，能量會有损失，转换成热，换句话说，真空管内部由阴极到屏极的通路中对电流的阻力叫做屏极电阻，rp的单位与电阻一样，为欧姆"W"或"ohms"。 三个参数之关系 以上的三极管三个参数是非常重要的，其间的关系为： μ=rp∩ Gm 这三个参数并不是一成不变的，我们可以由原厂资料中的FIG 4、FIG 5、FIG 6图中看出其间的相互关系。 WE300B的典故 我们装300B的扩大机，就必需要先来彻底瞭解300B的元祖─WE300B的典故。 是谁发明了300B呢﹖ 是美国的西电公司(Western-Electric简称WE)，要知在第一次世界大战之前，有许许多多专门制造真空管的厂家，其中有大部份的厂家我们还没听说过的，这将會在以後的文章里會逐步提到的，而西电公司，就是其中一家，而且也是世界上最早制造真空管的厂家之一。 美国西电公司在很早之前就生产了许多不同类型的真空管，而300B还是较後期的产品呢，其实大多数的真空管都是为了军事或通讯的用途而设计的，很少是专门为了音响用途而设计，西电公司自然也不例外。 但是300B却是专门为了音响用途而设计，为什麼呢？因为在一次世界大战之後，军事需求的真空管大幅降低，许多真空管制造厂甚至於把厂都收掉了，但是WE却在此时为了「音响用途」而开发真空管。 为什麼呢？因为WE公司早有计划专门为了电影音响用扩大机而开发真空管，於1930年开发出300A的真空管，但是当时并没有马上使用，一直到1934年才把300A使用於他们的扩大机「WE -1068」有声电影放音系统中，系统中的扩大机编号「WE-86」，虽然这台WE-86扩大机的输出功率只有8W，但却是采用推挽放大方式的设计，主要的原因是300A的输出功率太小，必需要用推挽电路才能输出8W的功率。但是到了後来，西电又推出一款「WE-91」的扩大机，就已经改用单管的设计，这台WE-91的扩大机虽然只用了一支300A做单端的输出，但却把屏极电压提高，使得输出能与「WE-86」双管推挽式的8W相同。 为什麼西电公司會提高电压来设计他们的WE-91，而以前的WE-86却不用较高的电压呢﹖ 原因就是刚才提到的，因为西电公司原来是专门设计军事用途的真空管制造公司，所生产的真空管必须要能耐长时间使用而性能不变，稳定性的要求特高。为了达到这个目的，除了制造时要求特别严格之外，使用的屏极电压也比额定电压值要低很多，这样才能经久耐用，直到300A使用好几年之後，他们发现这300A的真空管果然经久耐用，许多年之後的性能都能保持不变，1936年将300A的屏耗由30W加大到40W，这样才在他们的「WE- 91」扩大机中，把300A的屏极电压升高，使其输出功率增大，发现仍然还是很耐用，可见当时的规格是非常保守的。 到了1937年变更40W屏耗的300A改名为300B，300A最早期设计的原型管，屏极电压值为300V，後经过长期的使用之後发现稳定性没有问题，第次变更为400V，而第三次再加高到450V。 除了电影用途之外，300B也曾被NASA大量做为军用机的电源稳压之用。 要知WE公司所开发的300B是WE专为有声电影放音系统而设计的，在当时，WE是美国最大的电影器材制造商，他们的扩大机只租给电影院，因此市面上也是买不到300B的扩大机，更不要说是300B真空管了，也因此可想现在的人多麼的幸福，最早是日本人寻找报废的300B来装扩大机，当然这些报废的300B中不乏一些库存新品，因此300B是可遇不可求的，也因此除了日本的少部份音响玩家之外，世界上很少有人用300B来装扩大机，更不要说是音响厂家用300B来生产他们的扩大机了。 直到1989年大陆开始生产300B，这是英国PM公司的Peter跑到大陆向大陆订做的，後来大陆也自己生产300B的真空管贩卖，自此之後，世界各真空管厂家纷纷采用300B来设计扩大机，到现在为止，生产300B的厂牌至少超过十家以上。 (责任编辑：admin) |
