大卫
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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放大器,就必需先彻底了解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,其中有大部分我们还没听说过,这将会在以后的文章里逐步提到,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还是较后期的产品呢,其实大多数的真空管都是为了军事或通讯目的而设计,很少是专门为了音响用途而设计的,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的,为什么呢?因为在一次世界大战后,军事需求的真空管大幅降低,许多真空管制造商甚至于把工厂都收掉了,但是WE却在此时为了「音响用途」而开发真空管。
为什么?因为WE公司早有计划专门为电影音响用放大器而开发真空管,于1930年开发出300A的真空管,但是当时并没有立即使用,一直到1934年才把300A使用于他们的放大器「WE -1068」有声电影放音系统中,系统中的放大器编号为「WE-86」,虽然这台WE-86放大器的输出功率只有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。但是到了后来,西电又推出一款「WE-91」的放大器,就已经改用单管的设计,这台WE-91的放大器虽然只用了一支300A做单端输出,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。
为什么西电公司要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?e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使用好几年之后,他们发现这300A的真空管果然经久耐用,许多年之后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」放大器中,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,后经过长期的使用之后发现稳定性没有问题,第二次变更为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,他们的放大器只租给电影院,因此市面上买不到300B的放大器,更不要说是300B真空管了,也因此可想现在的人多么幸福,最早是日本人寻找报废的300B来装放大器,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分音响玩家之外,世界上很少有人用300B来装放大器,更不要说是音响厂家用300B来生产他们的放大器了。
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,后来大?也自己生产300B的真空管贩卖,自此之后,世界各真空管厂家纷纷采用300B来设计放大器,到现在为止,生产300B的品牌至少超过十个以上。
超级电压放大管5842/WE417A
几十年的音响生涯,我自己装过不计其数的放大器,而听过与见过的放大器,不论是进口的或是原装的(国产品才能称为「原装」,不是吗?)更是不计其数,可能比世上任何一位放大器设计者见过的都还要多,当然经验比他们都丰富多了。
从经验中,我觉得一台放大器不管电路设计有多好,或是使用的真空管特性有多好,但最重要的却是真空管的品牌,虽然在理论上,同样编号的真空管特性都一样,但是实际上的声音却是不一样,而且差?e是极大的。所以我除了要挑选真空管之外,还要挑选真空管的品牌,这是我设计放大器与其他设计者最大不同之处。
当然,要设计一台无负反馈的放大器,还是先要挑选频率响应够宽的真空管,因为无负反馈放大器的频率响应不是靠负反馈来获得的,而是要挑选本身频率响应就够宽的真空管。
因此我设计放大器的驱动级与输入级,第一要件就是要挑选屏?茸璧偷恼婵展埽?蛭??茸栌?停?德氏煊?陀?怼
要挑那一类型真空管呢?
且让我们先来分析一下音响界最常用的电压放大管,以及它??的屏?茸瑁
真空管最常用的电压放大三极管是ECC83/12AX7,这支管子的屏?茸韪叽?2,500Ω(裸特性的频率响应非常窄),如果不用大量负反馈的话,简直无法用于无负反馈式的放大器上。
与ECC83/12AX7类似的中型电压放大管是6SL7,屏?茸?4,000Ω,裸特性的频宽也不高。
ECC81/12AT7的屏?茸璞冉系停??0,000Ω左右,裸特性的频宽尚可。
ECC82/12AU7也常拿来当作驱动管用,屏?茸杞系停??,700Ω,裸特性的频宽还不错。
与ECC82/12AU7类似的真空管有6FQ7、6CG7、12BH7等,前两者屏?茸栉?,700Ω,后者的屏?茸杞系鸵坏悖??,300Ω。另一支与ECC82/12AU7相当的中型电压放大管是6SN7,屏?茸枋?,700Ω,裸特性的频宽都还不错。
还有更低的吗?有,最近期较为流行的ECC88/6DJ8,屏?茸杈偷投嗔耍??,640Ω左右(这也是为什么近期真空管放大器将ECC83/12AX7都改用ECC88/6DJ8的原因)。
还有一支真空管就是日本最近在DIYER之间常用的6463,屏?茸?,850Ω。
另外一支真空管不可不提,就是5687这支双三极管,最近有一些品牌的放大器也使用,屏?茸柚挥?,000Ω左右。
还有更低的吗?有,我就翻遍RCA与GE的真空管手册,把所有可用的电压放大管的规格都看了一遍,并列表记录下来,结果找到一支真空管,?茸韪?停?挥?,800Ω,就是5842。
另外二支真空管的屏?茸枰卜浅5停?恢??188CC/7119/7004的 1,750Ω与E288CC/8223的1,400Ω。
把所有真空管都查遍后,就要来决定我要用那一支真空管了,屏?茸枳畹偷氖?288CC/8223与E188CC/7119/7004。
看了上面各真空管的特性之后,我选中了5842,原因有二:一是5842是单三极管,而其他的都是双三极管,要知两支三极管?在同一个玻璃管?鹊乃???埽?欢ɑ嵊邢嗷ジ扇抛饔玫模?裉旒热徽业降ト??埽?偷比挥玫ト??芰恕6??842还有WE的管子,就是WE417A,WE真空管的声音当然好听。
那么,用5842/WE417A来做驱动管好还是做输入电压放大管好?
看了看5842/WE417A的特性,我决定驱动级与输入级都用5842/WE417A,而且我还决定只用一级放大,也就是驱动级与输入级都在一级?取
5842的特性规格
5842的特性规格与WE417A很类似,其中资料最齐全的是Raytheon的5842WA,因此我们即以Raytheon的5842WA来说明之。
5842是一支较小型的"MT"管,所谓的MT管就是"Miniature Tube"的意思,像ECC81、ECC82、ECC83、12BH7、6FQ7.....等都属之,但5842的管子更小,不是体型的小,而是这支5842/WE417A的管子特?e短,短就代表了里面的材料小,振动当然也就小,站在「音响卫生学」的立场而言,是很「卫生」的,5842/WE417A玻璃管的高度只有3.8公分左右,真是小巧可爱。
其接脚图如图一,由图中我们可知5842是一支9脚的管子,灯丝是3, 9脚,阴极6脚,栅极4,5,7,8都相连,屏极是1脚。
这支真空管的栅极非常接近阴极,因此Gm值高达25,000 mhos,是三极管中最高者,而μ值更高达45,屏?茸枰仓挥?.8KΩ。屏?茸璧停?m值高,就表示这支真空管的输出阻抗极低,因此频率响应特?e宽。
由表一中我们知道5842的灯丝电压是6.35V,电流是0.3A,最高屏极电压不得超过200V,最大屏极损耗高达4.5W。
再看5842的极间电容,屏极到阴极与灯丝的电容是0.55pf,阴极到栅极与灯丝是9.0pf,屏极到栅极与灯丝是1.75pf。
我们可以不管这支管子的极间电容问题,因为它是摆在第一级放大,前面的信号源不是前级放大器就是CD唱盘,要不就是电子分音器,这些信号源的输出阻抗都非常低,根本就起不了作用,更何况Cascode电路的极间电容只有一般放大的一半左右,就更不要管它什么极间电容了。
表中的典型的操作实例为屏压150V,阴极电阻60Ω,屏流23mA,此时的屏阻是1,800Ω,Gm值25,000 mhos ,μ值是45。
我们可以计算一下此时的屏耗:
P=EI
150×0.023
=3.45W
图二是5842的特性曲线,我们可以看到栅压由0V开始,一直到+6V的曲线间隔都很平均,因此我们取由-0.5V~-3V的偏压都可以,如果要偷懒,例如我们直接用表中典型的原厂操作实例,即屏压150V,阴极电阻60Ω,屏流23mA来工作,此时的偏压为:
Ec=R ×I
=60×0.023
=1.38V
也就是偏压为-1.38V。
5U4系列整流管的比较
整流管我也准备了不少,虽然不同的整流管整流出来的电压都不相同,但也不会相差太大,像是5AR4、CV378之类的旁热式整流管,整出的电压会比较高些,像5U4、5R4、5Z3等直热式的整流管,电压会比较低些,不同品牌与不同新旧的管子也会有差?e,各种整流管整出来的电压约在420V~450V之间。
但据我所知,比较特殊的整流管如83等汞蒸气管,整出来的电压会特?e高;另一类整流管如81、281、381之类的古典整流管,整出?淼牡缪够崽?e低,而且这两类整流管的灯丝、管座也都不相同,更换比较麻烦,因此我们这次不比较这两类的整流管,而只比较可以直接插换的整流管,虽然如此,也花了不少的时间,因为每换一支整流管就要花些时间等到电压升到稳定,这些整流管的声音差?e如下:
美国RCA 5U4G:
声音雄壮、开阔、透明、有劲,频率响应够宽。
英国Mullard 5AR4/CV1377:
声音清楚,细节较多,频率响应够宽,但是声音较薄,韵味较少。
英国Mullard CV378:
声音清楚、有韵,频率响应够宽,但是没有RCA 5U4G的声音雄厚。
英国GEC CV378:
比Mullard CV378声音清楚、频率响应更宽、更有韵、而且声音也较厚。
英国EMI Trade 5U4G/U52:
比Mullard的5AR4有韵,但解析度没有Mullard高,低音较松。
英国Brimar U52:
比Mullard CV378还要有韵,清晰度也不错,高、低两端的延伸略输给GEC的CV378。
美国Ken Rad 5U4G:
频率响应宽,清楚、透明,音色较淡。
美国Tunsol 274:
频率响应宽、透明,开阔、有劲,比上述整流管的音响性与音乐性都好。
美国WE 274B:
是本次比较的整流管中最好的一支,而且比Tunsol 274的声音还好上一大截,声音最开阔,音场规模最大,最透明,最有劲,并且还有韵,声音又厚,频率响应也最宽,可说是全面性都好,只可惜我只有两支,而且再也找不到第三支了。
声音真是好得没有话说,我们俩兴奋了好一阵子,听了许多唱片,发现细节多很多,频率相应也宽很多,最最重要的是把低频的共振问题解决了。
300B当整流管?
300B的?茸柚挥?00~900Ω,如果用来当整流管用的话,电压降应当较低,顺便也可以听听300B当整流的声音会怎样,300B是三极管,当整流管原用也很简单,只要把屏极与栅极连接起来成为二极管就行了,但是300B是单屏的三极管,因此必需用两支来做全波整流,这倒不难,反正我现成的300B多的很。
翻了翻真空管的300B纸盒,同一品牌的都只有两支,只有大陆石墨屏300C有四支之多,就用这四支300C来当整流管来用吧。
但是问题又来了,300B的管座是四支脚的,要换300B的话就要换管座,而且整台机器的零件位置都要大搬动,但这倒是难不倒我们,我俩一起动手,一人一台,没多久就改装好了,马上插上四支石墨屏的300C试试看整流出来的电压值。果然用300C整流出来的电压再经过扼流圈滤波之后的电压升高到440V左右,电压刚刚好,再听声音,嘿!实在是太好了,声音更厚,密度更高,更有肉,更?嘏???矣指?该鳎??宄??嬉粝熳钅亚蟮木褪乔逦??嘏?苣鸭娴茫?墒怯?00C当整流管,?与熊掌都能兼得,我俩都很乐。
再插上其他的300B管只试一台,看看电压一不一样,结果是换了好几种300B,,整流出来的电压都差不多。
用300C当整流管用,声音直逼WE274的整流管,已经有WE274B的味道了,要知大陆的石墨屏300C一支才不过三千多元而已,比我的WE274B要便宜太多了,而且WE274B不止是价格奇昂,而且还一管难求呢,更何况整流出来的电压比WE274B高,符合平衡式扼流圈滤波电路的要求,将来有机会,还可以换换WE300B当整流管的声音又如何。
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屏极电压的决定
我们如何在WE300B原厂推荐实例表中选择符合我们需要的实例呢?
首先是要决定屏极电压值,我们可以在原厂推荐实例表中见到由300V至400V均可,实际上还有450V的我们并没有列出,太高的屏极电压会导致真空管寿命缩短,而太低的电压又会使声音听起来软绵绵的没有劲,现今市场上的许多成品大多都采用较低的屏压设计,很多音响迷认为300B的声音没劲,就是这个原因。
例如选350V,我们可以在350V的实例中见到共有六种规格可选,同样的屏压,但却是不同的偏压、不同的电流,以及不同的屏极负载(亦即输出变压器的初级阻抗),因此获得不同的输出功率、不同的二次与三次谐波失真量。我们也可以看出不同的负载阻抗与失真有着直接的关系,负载阻抗愈大,失真愈低,但相对的输出功率也愈低。
输出变压器初级阻抗值
由WE300B负载阻抗与失真及输出功率的关系可得知负载阻抗愈高,失真愈低,但输出功率也愈低,如果您在乎失真,那么最好用5KΩ的输出变压器,此时的?出功率只有6.2W;如果您在乎?出功率,那最好用2KΩ的?出??浩鳎??r的?出功率可?10.2W;如果您既要失真低,而又要兼顾输出功率,那就在2.5KΩ至3.5KΩ之间做一选择。
但是在选择输出变压器的初级阻抗之前,我们还要知道另外的一个因素,就是输出变压器的阻抗高低与频率相应亦有关,输出变压器的初级阻抗高,表示初级线圈绕线较多,因此初级电感量亦较高,电感量大,低频响应也就比较好。但是相对地,初级匝数多,分布电容也就比较大,高频响应就会比较差;反之亦然。
当然,不同品牌的输出变压器的频率响应也都不一样,所以选择输出变压器的品牌也是一个非常重要的因素。
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| | 编辑帖子 删除帖子 IP:[218.5.4.112] 发表时间:2007年07月24日 14:03:21 |
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