电子管及胆机基础知识

电子管及胆机基础知识(一) 基础知 【编者按】 正如作者动机成文的现状，很多音响爱好者在还未掌握电子管的基本知识的情况下，便盲 目 地开始 自制胆机；而现在可供选择的、系统的、准确的电子管知识的资料也越来越少。 “电 子管及胆机基础知识”系列是针对初学者，内容借鉴了大量专业电子管类的书籍，同时还结 合 了 网上 的 一 些 观 点 。 幡管的三个静态参数及其关系 在胆机的制作中，有许多的基本知识是必须要掌 握的，然而对于这些基础知识 ，依然有许多朋友并不 是太熟悉，甚至有的朋友连电路都不懂，更甚者连一 些最常用的电子管的管脚都不会辩别 ，便匆匆忙忙加 入到制作 自已所喜爱的胆机的活动中来。这当然是一 件好事，对于音响发烧友越来越萎缩的队伍而言，能 有新的朋友加进来 ，确实是让人高兴的事情。然而， 这又是让人有些无奈的事情 ，因为现在有关电子管的 学习资料越来越少 ，更多新发烧友在没有资料可供学 习的情况下将所有的疑问都留在网上，留在了论坛 上，甚至完全依靠论坛上或网上的朋友指点做出一台 机器，有的甚至直到很长时间后对于电子管和胆机的 基本知识依旧欠了解。 笔者认为，在还不具备胆机和电子管知识的情况 下制作胆机并不值得提倡。至少在之前，应该了解一 些关于电子管和胆机电路设计和制作的基础知识，这 对于初人此门的烧友来说是相当重要的。下面介绍的 内容 ，主要是针对初人此门的烧友来讲的，其中相当 大部分借鉴了专业的电子管书籍和教科书中的内容， 还有些是网络上的观点。 作为放大用的电子管，其中涉及到的特性参数相 当多，最基本的应用参数有 ：灯丝 电压、灯丝电流、 阳极电压、阳极电流、跨导、放大系数、输入电容、 口田庆松 输出电容、过渡电容、灯丝与阴极间电容；还有相当 重要的极限运用数据，极限运用数据中包括：最大灯 丝电压、最小灯丝电压、最大阳极电压、最大灯丝与 阴极间电压、最大阴极电流、最大阳极耗散功率、最 大栅极电阻等。这些参数以后会谈及，这里先来谈谈 最常见也是最重要的 3个参数。 l阳极 内阻 ) 当栅极电压一定时，阳极电压的变化量与阳极电 流的变化量之比，称为电子管的阳极内阻。其实，这 个定义是最容易懂的，那就是欧姆定律的公式了。当 然，这里指的是变化的阳压除以变化的阳流 ，阳极内 阻的定义可以用公式表达为： △ea／△ ，式中， 栅压为常数，式中内阻单位是 kn。 这个公式说明的是，要使阳流增加 1 mA时，电 子管的阳极电压必须增加的电压值。从字面上来理解 可能复杂一些，举例说明其实很简明易懂，如三极管 6N9P的阳极内阻约为 44 kit，要使 6N9P的阳极电流 增加 1 mA，阳极电压必须要增加 44V才行。 电子管的阳极 内阻直接取决于 电子管的内部结 构，也就是 电子管的阳极与阴极间的距离，距离越 近，阳极电压对电子流的控制能力便越强，电子管的 阳极内阻就越低，阳极与阴极的距离越远，电子管的 2DDg 1—61 术 披 噙 番 识 三 维普资讯 http://www.cqvip.com 煮 )1 1 塞jliH业Illl AVtec of I=瞄 _ 囊 知识 阳极内阻值就越大。不过，决定阳极内阻大小的还有 其它的因素，那就是栅网的疏密程度，栅网绕制的越 稀疏，由阳极发出的电力线穿过栅网到达阴极的数目 便越多，阳极电压对电子流的控制作用便越大，阳极 内阻便越小 ，否则反之。 2跨导(S) 三极管 (当然多极管都适用这个定义 )的阳极 电 压一定时，阳极电流的变化量 (增加或减少量 )与栅 极电压的变化量 (增加量或减少量 )之比，被称为跨 导。若阳极电流的变化量和栅极电压的变化量以△ 和A e 表示，则跨导的定义表达为：s=△ a／A e ， 条件是阳极电压为常数。跨导的单位是 mA／V。跨导 是用来说明栅极电压对阳极电流的控制能力的，跨导 值越大，表示栅极电压对屏极电流的控制能力越强。 跨导值的确定，厂家可以由电子管的内部结构参 数直接计算出来，而对于发烧友而言，可以从厂家提 供的特性曲线中通过简单计算得出。 跨导是电子管质量的重要标志之一，也是电子管 的一个重要物理参数。栅极和阴极间的距离是决定跨 导值大小的首要因素，距离越近，栅极控制电子流的 作用也就越大。同时，电子管的阳极和阴极的有效面 积也决定跨导值的高低，当阳极和阴极的有效面积越 大时，很显然电子管的屏极电流也就越大，由栅极电 压变化引起的阳极电流的变化量也大。 3放大系数( ) 电了管的放大系数是用来表示栅极电压对阳极电 流的控制能力比阳极电压对阳极电流控制能力大多少 倍的一个参数。它的定义是 ：如果想保持电子管的阳 极电流不变 ，阳极电压的变化量与栅极电压的变化量 之比，即 ／．L=l A eJ A egl，阳流是常数。 值没有单位，代表当栅极电压改变 1 V时，要 保持电子管的阳极电流不变，阳极电压需要反方向改 变的电压值。如 6N2的 ／．t=97，表示要使电子管的阳 流不变 ，当 6N2的栅压减少 1 V时，阳极电压必须增 加 97 V，或当6N2的栅压增加 1 V时，其阳极电压必 须减少 97 V。 4渗透率( ) 渗透率 )是关系三个静态参数的一个不常用的 参数。电子管的阳极电压对阴流的影响能力远没有栅 极电压对阴流的影响能力大。渗透率 D可以直观地 衡量阳极电压对阴极电流的控制能力是栅极电压对阴 极电流控制能力的几分之几。三极管的渗透率 D可 以通过这样的方法测量，保持阴极的电流不变，求出 栅极电压的变化量与阳极电压的变化量之比，即是电 子管的渗透率 D=I A e A eal。 很显然，放大系数 值其实就是电子管渗透率 的倒数 ，即 ／．t=I／D。 5电子管的内部方程式 在同一个工作点上，电子管的三个基本参数间存 在着简单的关系，这就是电子管的内部方程式 ／．t---SIR；。 摊 } 6N8p 费热冀瓤纯秘跚搬 三莰 } ID r 秣蝴也j 般 外搿 疋中困 霰 P 3。 基泰馥藉 虾恐 键耀{ufl⋯“⋯⋯ ⋯⋯ ⋯⋯ n． V 坷端 电沌tIt’⋯⋯ ⋯⋯ ⋯ 600+s0吡 ^ 鞴敬 拉 ⋯⋯ -．．川 ⋯ ⋯⋯⋯ 8 V 挎 电瓶ff^ ⋯ ⋯⋯ ⋯ ⋯，日±3．§， A 旰1幔 啦蕊《u-}一⋯⋯ ⋯ ⋯ ⋯⋯⋯ ⋯ ·⋯ ⋯⋯ ”⋯ ，⋯ · · ·2 绮 辱f s，- -⋯ - ⋯⋯⋯ ⋯ ⋯⋯ ⋯t⋯⋯ ⋯⋯ ·⋯ · 0。et日． ⅢA 敏蠢 景敏‘ ⋯⋯ ⋯⋯ ⋯ ⋯⋯ ⋯⋯ ⋯ ⋯⋯ ⋯⋯ ⋯ ···⋯⋯ ⋯··28 翱鞲艟离电巍 ‘ {一I ，⋯⋯--．⋯·⋯⋯⋯ ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·《2。 ^ 聃佼撞瓣电流ⅢfI ’⋯⋯ⅢⅢ⋯⋯⋯⋯ ⋯⋯⋯⋯ ⋯⋯” s轴 攒毂热救辨电流 “神)⋯⋯⋯⋯⋯⋯ · ⋯⋯⋯⋯⋯ ⋯⋯·《2 蚶魅 辩鞭润黥f 流Ⅲ‘ fK}⋯⋯⋯·⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯·《 —I 薅收逝撵 融‘ ‘ '⋯⋯⋯⋯ ⋯⋯⋯⋯ ⋯“⋯⋯．．．⋯ 》l 秘 鞠摄选稼礴I轧 f r．)⋯ ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯”⋯-．-⋯⋯ 》i口 曲 糍辚牒 电篷禽赣值{ 》 ⋯⋯ ⋯⋯⋯⋯· ⋯-⋯⋯ ⋯-《拍晰 图1 6N8P的典型应用参数 根据这个电子管的内部方程式 ，只要知道了电子 管三个基本参数中的两个 ，就可以求出它的第三个参 数。无论是对于三极管还是五极管 ，电子管的内部方 程式都是适用的。这个关系式相当重要 ，能够给应用 带来很大的方便。因为在电子管手册中，相当多的电 子管在其典型参数 中通常只给出两个基本参数 ，如电 压放大管 6N8P在经典的 《无线电通信用电真空器件 手册》所给出的典型应用数据中只给出了两个 ，S 2．6 mA／V、／x 20，如图 1所示。则 6N8P的内阻通 过电子管的内部方程式 ，算得R =20／2。6=7．7 kn。 圆 200g．1—62 维普资讯 http://www.cqvip.com 音响技术l AVtecOno~ogt}l 基础知识 电子管及胆机基础知识(二) 口田庆松 m取电子管三个基杰巷数的方法 有朋友会问，那些电子管的参数是怎样得出来的 呢?其实这些参数工厂在设计生产时是根据电子管的 内部结构来达到的，如电子管的渗透系数，决定于电 子管电极的结构，栅极越稀疏，电子管的渗透系数就 越大 (很简单，栅极越稀疏 ，从阴极发射的电子越容 易到达屏极，自然渗透系数就越大 )，放大系数 值 便越小 ( =Ira)，反之，栅极越密，电子管的放大系 数便越高。当栅极的疏密度和板极半径一定时，圆筒 形三极管中的渗透系数最小，也就是说，当栅极半径 ／'g=O．钒 时，板极和阴极间隔离度最好。当板极半径 较大或较小时，渗透系数就增加。平板型三极管的渗 透系数和栅极一阴极间的距离成正比⋯。 跨导值也同样由电子管内部构造决定的，当栅极 和阴极间的距离增加或缩短时，电子管的跨导值即减 小或增大。 电子管的阳极内阻同样也受制于电子管的结构参 数的影响，当电子管的阴极发射电子量越多，电子管 的屏极表面积越大，阴极和阳极距离越近时，电子管 的内阻就越低；当电子管的栅极稀疏或密时，电子管 的内阻就变小或变大。所有这些，电子管生产厂都能 通过电子管的内部结构加以调整。之后，再对生产出 来的产品进行实测。 然而，对于一名业余的发烧友而言，没有能力 和条件对电子管的内部结构参数加以计算，即使是知 道了这些内部结构参数 ，这些复杂的计算公式也是不 好掌握的，而且也没有必要。不过，我们可以通过厂 家提供的实测曲线用一个简单的方法求解出电子管的 肛、5、 这三个基本参数值。也许有朋友会说，这不 是多此一举吗?厂家大部分都提供了电子管的特性参 数的，直接使用就是了，为什么还要 自已学会计算呢? 其实，这并不是多此一举 ，通过电子管的阳极特 性曲线来计算电子管的三个基本参数值的方法是掌握 电子管电路基础的一个基本知识，对于我们来说有相 当重要的实际意义。可惜的是，有相当多的朋友并不 知道怎样利用这种方法求解电子管的三个基本参数， 下面，结合现成的电子管特性曲线讲解如何求解电子 管 、5和电子管阳极内阻 。的方法。 在求解这些基本的参数之前，初次接触胆机制作 的朋友必须要知道一个重要的概念，那就是所求解的 这三个基本参数或电子管手册上提供的这三个参数都 并不是一个常数，它们都代表的是电子管工作在它的 阳极特性曲线的直线部分时的数值，当电子管工作在 电子管特性曲线 的非直线段时 (也就是阳极特性曲线 比较弯曲的部分 )，电子管的三个参数同典型值相差 是相当大的，必须重新求取才行。对于三极管的跨导 值来说，它在阳极特性曲线弯曲部分的跨导值始终小 于其特性曲线直线段 的跨导；对于电子管的内阻来 说 ，在电子管特性曲线的弯曲部分，电子管的阳极内 阻 Ri比平直部分的值要大很多。 下面结合实际例子讲讲利用电子管的阳极特性曲 线求取电子管的三个基本参数的方法。 1三极管基本参数的求取 以6N8P为例给出求取过程。 f1)阳极内阻 在6N8P的栅负压等于-8V的那条阳极特性曲线的 ~_008．2—56 维普资讯 http://www.cqvip.com 平直线段部分设立 A、B两个不同的点，如图 1所示， 读得 A点处的阳压 200V，阳流约为 3．5 mA，而 B点处 的阳压值为 240V，阳流为 8mA，利用上面的计算阳极 内阻的公式求得 6N8P的阳极内阻为：Ri A eB，AL 14 12 10 8 6 4 2 6N8f Ur=6．3 哥 l }D =7 A ． | l l l 1 } { j } l ? 曾 } r f ， r t ／ ， ／． ． ，．^ ／／ ，／ ： 基础知识 2五极管的三极管接法下的三个基本参数 在胆机制作中，很多时候要用到五极管的三极管 接法，笔者在 自己的机器中也用到不少五极管接成三 极管使用，前前后后用到的五极管接成三极管的例子 有 6J1、6J4、6J4P、6J8P、6P6P、4P1S、12J1S、6P14等。 很可惜的是，常见的参考书籍 《无线电通信用电真空 器件手册》 中都只有这些管子在接成三极管接法以 后的特性曲线，很少给出它们应用在三极管接法时的 3个基本参数值。这给这些电子管的实际应用带来了 很大的麻烦 ，要使用这些管子的三极管接法，必须要 知道这些管子在接成三极管以后的 、S和月。的三个 基本参数，可以利用手册中提供的将这些五极管或束 射四极管接成三极管的特性曲线求取三个静态参数。 现以锐截止五极管 12J1S接成三极管为例，讲解 、 ．s和月i三个参数的求取方法。 (1)阳极内阻 如图 2，在栅压 一4V的那条线上作出A、B两点， 得出两点所对应的参数为 A(120V、4mA)、B(160V、 9．5 mA)，根据计算阳极内阻的公式得出，12J1S在接 11 10 9 8 7 E 6 5 4 3 2 1 2_008．2—57 12J1S U__12．6V 接成三极管 J f I f f 廿 r_-， c J 『 J B l。 l。 ／ l l l | l l l l l l l I l l l l l l f f ／ ／ |I |l l l Al l l’ | l ● l l | | l l l、 l | ．| } ／ 一， q| ／ i／ ‘ ‘ ‘ ／ ／ ． 0 10o 20o U 图2 1231S阳极特性曲线 (T#g2—61页) 术喜： 技 晴呻 维普资讯 http://www.cqvip.com 个全面降低管理成本和复杂性的需求；一个不需要增 加任何人员的高扩展存储系统；一套可以通过重新规 划 的系统以维持 目前拥有 的硬件和管理人员的价值 等，全都在驱使不同网络存储技术的融合要求，这其 中主要是指 NAS与 SAN的融合。对 “网络存储”概 念的正确解释应该是 “一个统一的 SAN和 NAS组成 的基础架构，实现服务器、存储和人员的整合，真正 做到整个网络的存储而不是部分网络存储”。 3．3融合方案 其实众多公司早已经推出了融合 NAS与 SAN的 存储解决方案。总体说 ，这些方案大致可分为“NAS头” 与 “统一存储系统”两类，如图6所示。 嵩 籁画 图6 存储方案示例 NAS头的概念可以说相当简单。NAS头由专为提 供文件服务而优化的部件构成 ，该部件也称作文件管 基础知识 l音响技术 I AVte~~nolo 理器 (filer)。这些 NAS头连接到后端的 SAN存储上， 利用 SAN存储为其他应用提供存储容量的方式，为 NAS头提供存储容量。可使得 NAS头后面的存储设 备可以根据环境的需求扩展到非常大的容量。 以惠普的融合方案为例，它为用户提供了SAN与 NAS相结合的集成解决方案，如NASS000能够通过虚拟 SAN 来存储 NAS数据与传统的SAN 数据，实现对NAS和 SAN 体系结构的集成，作为企业级的NAS存储系统。 与惠普的作法类似 ，Auspex公司的产品 NSc3000 的前端通过传统的 IP网络与客户端相连，后端通过 FC SAN与网络存储设备相连。NSc3000向其客户端 提供传统 的服务，如 NFS或 CIFS。客户端将所有的 请求送给 NSc3000，其系统相应也通过 NSc3000送还 给用户。通过 NSc3000这样 的 NAS头，NAS系统与 SAN系统可以共享存储空间。 在融合方案中 “既有 NAS，又有 SAN”。“NAS头” 方案主要的工作在 NAS一端，NAS增加 了可与 SAN 相连的 “接 口”。不同的是 ，在 “统一存储系统”中， 整个系统只有一个用户接口。 参考文献 ⋯1王达．网管员必读——服务器与数据存储 I212张江陵，冯丹．海量信息存储 【3】冯宏，黄玮，倪健．疑难数据仓库专家解决方案 圃 (上接第2—57页) 成三极管以后的阳极内阻约为7-3 k1)。 (2)跨导 以 A点所对应的阳压不变的基础上 ，再在其邻近 的栅压为 一2 V的那条线上取一个点 C，此时得到点 A 和 c所对应的阳流和栅负压值分别为 A(4 mA、一4 V)、 C(10 mA、一2 V)，此时计算出 12J1S在接成三极管后 的跨导值约为 3 mA／V。 (3)放大系数 在已经知道这只电子管的阳极内阻和跨导两个参数 的情况下，直接计算出这只电子管在接成三极管以后的 放大系数 =SRi=3 x7-3—22 有一点要注意的是，从理论上来说，在特性曲线 的平直段这三个基本参数类似于一个常数，然而不同的 工作点的特性不可能完全一致 ，同时还存在着读数的 误差，所以在计算时可能都略有差异，这是正常现象。 在将五极管接成三极管以后，其参数问要单独谈 一 下，同一只电子管的五极管接法和三极管接法之中的 不同的接法的跨导值是略有差别的，这是因为，在接成 三极管以后，三极管的阳流等于原来五极管的阳流和帘 栅流之和，即 + ，所以在接成三极管以后，其真实 跨导 A + A e 将会比五极管的跨导值略大一些。 参考文献 [1lM．且．顾莱维奇(苏联)著．电真空器件．北京：人民邮电 出版社 ．1957 【2】《无线电通信用电真空器件手册》编写组．无线电通 信用电真空器件手册．北京：人民邮电出版社，1976圃 2DDg．2—61 维普资讯 http://www.cqvip.com 煮 础知识 电子管及胆机基础知识(三) 多极管的特锦莲搜方式 因为要对一些管子变通使用 ，以获得好的应用效 果，对于现在的发烧友来讲 ，也是为了追求音色而常 采用的方法。常看到将五极管或束射功率管接成三极 管使用的例子，这其中相当大部分是为了音色的缘故， 因三极管状态的音色细腻而更富音乐性。同时的确有 些电路需要将多极管变通使用以满足电路的要求。 对于束射功率管而言，接成三极管的方法通常是 帘栅极通过一只小阻值的电阻(如 100 Q)接往屏极， 这只小功率电阻的作用是抑制可能产生的自激。由于 四极管的负阻效应，现在很少看到四极管在电路中应 用的实例了。不过也有例外，如 6S6，网上有人将它接 成三极管用作耳机输出时有意想不到的音质表现，此 接法是将第二栅极接往屏极作为公共屏极使用。甚至 还有七极管接成三极管的实用例子，如 1A2，在厂家 对其作特性测试时就已经给出了接成三极管后的阳极 特性曲线，其在接成三极管后有非常好的表现，表现 出这类管子少见的大动态输入 (虽然功率小，但它可 承受高达 12V的输入信号电压 )，其接成三极管后的阳 极特性如图 1所示。1A2接成三极管的方法是将除控 1A2接成三极管 Ur=-i．2 V 3=0 V ， 1 一 C ．} } } 萄 ， } } ／ I 、／ ‘ } ，‘ | 7。 ． ／ ● ． r ／ ／ ， ／’ ／ ／ ／ ／‘ — 一 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 U 图l 三极管以后的阳极特性 口田庆松 制栅和抑制栅 (1A2的抑制栅已在管内连接到它的阴极 ) 之外的所有栅极都接往它的屏极。 那么这些多极管在接成三极管时甚至二极管时有 什么样的要求呢?会得到一只什么特性的三极管? 1五极管接成三极管的接法 将五极管接成二极管使用时，它的所有栅极都同 电子管的阳极相连 (我想，现在大概没有发烧友将五 极管接成二极管使用的，不过，据网上传说有个别特 别高烧的朋友将 300B接成二极管进行整流，但这终 属个别现象 )。而将五极管接成三极管时，呈现的接 法种类较多，大概分为如图 2所示的 3类。 (b) 【c) 图2 五极管接成三极管的接法 图 2(a1是用 的最多 的一类接法，a 是一些五极 管的抑制栅在管内已经接到电子管的阴极 (如五极管 6J11，在接成三极管时，将五极管的帘栅极接往电子 管的屏极；a，是一些电子管的抑制栅在管内没有接到 阴极 (如 6J8P、6J4P、6J4等 )，在接成三极管时，将 电子管的帘栅和抑制栅均接到电子管的阳极。在电子 管手册中提供的将五极管接成三极管的曲线绝大部分 都是按照图 2中的 a 、a：类接法进行测试得到的结果。 这类接法的效果是一个中放大系数的三极管。 2DDg．3—58 7 6 5 4 3 2 1 g0 维普资讯 http://www.cqvip.com 五极管接成三极管的第二种接法见图 2中的 (h)， 是将抑制栅与阳极相连，而帘栅极与第一栅极相连作 为控制栅使用。从五极管的内部构造知道，由于五极 管的帘栅极是很密的，阳极电场几乎不能透过帘栅 极 ，这种情况下栅极即使上很小的信号电压也能使阳 流产生很大的变化，即此时得到的是一个高 值的 三极管。然而，由于电子管的帘栅极很密，导致阳极 电场很难透过帘栅极 (这时是作控制栅使用的 )，所 以要想电子管在这种接法下正常工作，电子管的栅极 必须加正电压才行，否则栅压为负时，电子管的阳流 非常小甚至呈截止状态。当电子管的栅极加上正偏压 时，会出现一个恼人的现象，那就是电子管的阳流会 非常大，同时电子管的栅极回路中产生栅流，使得放 大器的非线性失真大增 ，所以这种接法很少应用，在 音频电路中更是没有丝毫应用价值。 如是玻璃壳的管子，也可采用图2(c)所示的方法 进行连接。此时，将真正阳极接地，而将帘栅和抑制 栅连接作为阳极使用。这种连接方法得到的是一个中 的三极管，而由于阳极接地，它的圆筒状结构则 起着一个屏蔽外来电磁干扰的作用。当然，有一点要 注意的是，由于帘栅和抑制栅作为阳极使用，所以电 子管的功耗不得超过它所规定的最大帘栅耗散功率， 否则会对电子管造成物理损害。 2五极管中各电极的作用 关于三极管各电极的作用，稍懂无线电基础的朋 友都是知道的。这里所讲五极管各电极的作用 ，其实 主要是新增添的两个 电极的作用。相对于三极管来 说 ，新增的两个电极就是帘栅极和抑制栅极 ，这两个 极是以所起到的作用来命名的。图 3是五极管管内的 电极分布图，也就是通常意义上所说的管脚图。 控制栅 屏极 抑制栅 阴极— L——一 帘栅极 图3 五极管的管内电极分布 基础知识 l音响攘术 I AVtecb~Iol (1 为什么在已经有了三极管的情况下还要发展四极 管、五极管和束射功率管呢?这是因为三极管还有一 些特性因其结构的关系而受到了限制，如三极管的各 极间的分布电容过大导致三极管不适宜工作于较高的 频率，特别是三极管屏栅极问电容 c 是最 明显的， 工作频率越高，三极管屏栅极问电容容抗就越小，从 而限制了三极管在高频范围内的应用。 早期，为了改善三极管的特性，人们在三极管的控 制栅极和屏极之间加进了帘栅极，这就是四极管。加进 帘栅极后，因帘栅极的屏蔽作用使得三极管因屏栅电容 所造成的不利影响大大减小，所以电子管的工作频率上 限得到提高。由于在电子管的阳极和阴极间加进了一个 帘栅极，所以阳极电压对于阴极附近的影响减小，这时， 当屏极电压发生改变时引起的阳流变化就很小，相当于 电子管的阳极内阻增加了，同时电子管的放大系数也显 著增加。然而，四极管的帘栅极加入后而产生的二次发 射效应使电子管的阳流减小。 为了克服四极管的二次发射效应，又在四极管的 帘栅极和阳极之间加进 了另一个栅极，被称作抑制 栅，这就是五极管。抑制栅通常处于零电位 f这也是 五极管的标准接法中，抑制栅常常同阴极连在一起的 原因 )。由于其电位低于阳极和帘栅极电位，所以从 阳极到抑制栅之间电场的电力线是从阳极到抑制栅极 的，作用是使二次发射电子重新返回阳极而到达不了 帘栅极 ，所以称其为抑制栅。 同时，由于五极管相比四极管而言又多了抑制栅 的屏蔽作用，所 以五极管的屏栅极分布电容变得更 小，其阳极内阻和放大系数值变的更大。由于抑制栅 的电压通常为零，所以不会有电子打到电子管的抑制 栅极上，也就是说抑制栅的电流是等于零的。 3三极管和五极管的电流分配 在三极管中，由于栅极电位通常比阴极的要低(这 就是所谓的栅负偏压的由来 )，所以电压放大用的三 极管管内的电流分配是很简单的， 。 对于五极管，由于帘栅极的存在而产生了帘栅极 电流，所以管内电流分配为： 圃 2DDg．3—59 维普资讯 http://www.cqvip.com 音响技术I AV{e cbl1Dlon I 基础知识 电子管及胆机基础知识(四) 五幡管 五极管的管脚知识和一些接法是很重要的，因为 知道了管脚，才能合理运用，如在将五极管接成三极 管使用的那几个接法中，每种接法都有 自已不同的特 性。下面结合实例介绍如管脚接错以后会产生不良后 果 。 1错误的实例 在 www．audio—audio．corn(音响中国论坛 )网站上是 由于笔者提供了一个错误的五极管管脚图引起的，而 更深层次的原因，则是在 1976年 6月出版的第一版 蓝色外皮的 《无线电通信用电真空器件手册 》中，关 于束射小功率管 2P2的管脚图出现错误 ，这个出现错 误的管脚图如图 1所示。 此管脚图错误，在此仅作例证，正确的 管脚排列应是3脚为控制栅，4脚为帘栅 ，P， 图1 管脚接线图 在这个例子中采用 2P2小功率束射管作为三极 管使用的 “学胆”兄是一位对胆机制作和胆机知识 有着非常深厚经验的朋友，他是在一台全直热式胆 机制作中发现这个问题的(那是一台 1A2+2P2+FD422 的全直热单端放大器 )，制作时他按照图 1所示的管 脚接法将 2P2接成三极管使用来推动直热式功率管 FD一422(也就是第 3脚帘栅极同电子管的屏极相连作 为电子管的公共屏极 )，然而做好后 ，学胆兄发现电 口田庆松 路的工作点出现异常，无论怎样调整，整个工作点、 电流和屏压完全失常，给人的听感总是完全推不动后 面的功率级 ，声音相当小且失真，其电路的三极管接 法和工作点如图2所示。 47 55 V 图2 错误 的2P2管脚 图 学胆兄在按照另一本手册中所给出的正确管脚排 列图重新焊接后，电路工作点恢复到预期设定值。 此例中，管脚接错后的状态为：本该作为控制栅 极使用的第 3脚作为了帘栅极并到了电子管的阳极上 作为公共阳极，而本是帘栅极的第 4脚却作为本电路 的控制栅使用，因此，第 4脚上加上了栅负偏压，第 3脚上是屏极高压。大家知道，对于束射管和五极管 而言，帘栅丝绕制比控制栅的栅丝绕制要密得多，所 以通常帘栅极是要加上正电压以吸引阴极发射的电 子，才能让阴极发射的电子穿过帘栅极到达阳极，如 帘栅极加上负压的话，阳极电场根本不能透过帘栅 极，造成无阳极电流，无法进行放大。本电路中，因 连接错误控制栅加上了正压 ，控制栅和阴极之间就形 成了一个正向导通的二极管，形成 了栅流，由于控 制栅并联在了屏极上，造成在图 2所示电路本该呈截 止状态却仍然出现阳流的原因。对于电压放大电路 来讲，当栅负压越负时，电子管的阳流就越小，而 这个 电路 当减小阴极电阻时，电路的工作电流高达 2008．4—58 维普资讯 http://www.cqvip.com 因 li mA , 嘟，J 。 管子的正常工作电流 ， 这是 调 竺 竺阻值时， 磊 增 ’ ：当试图降低 栅 霎 笺阴竺竺 时，电； 嚣喜 步篓 子管的栅 嚣 △不嘴免 地造成 电子 初 的 三 2P2的例子，应让相当多初识胆 等 管 个管脚的功 言 塞 竺 ，使用五极管没 三 蕃 竺管 外 应用最广泛 ，目翥 用了电 竺 三极管在电压放大电。 筹 下 ， 应用在国 3 频率 10A 相当频繁的 ． 五极管有 E 一 桃胆仇 ~ F86,6SJ7 , 6J7, 当士 6 一极管的知识对于制作和应用 当大的益处的 ’。 ⋯ “ 川足句褶 极 由 瑚 管内电流槐 五极管的阴 流和阳极电 ≥ 生 是因五极 接截获一部分 罢 一 大部分电； 的阳极所吸收而形成阳流 ， 主 罢 ! 极管的又 -- ~ J 力uiI 。 ’ ’敬 目 勺 二 曲线宝 篓竺i极管多两个极，所以它们的特性 贿 图 3是五极 嵩 线图 ⋯ 月 何 匪口 线 的 竺特性 线大致分为两个部分，一个是曲 线的 分 ， 一 个是曲线的平坦 ： 是曲 拍 。 部分，也就是图 屏压等 于 。 跟三极管的 篡 性 升较为平缓的 ， 而 3在帘栅极正电 竺 到电子管的帘栅 _ 栅极飞向阳极 ， 主 舅 没 有吸引力 ， 所以 管 的帘栅极形成相当大的帘栅极电 基础知识 f音响技术 f AVtccfiHol~,!；t? iv~ mj, 譬 收一部分穿过帘栅极的电子而形 高时 ， 飞向阳 升 ，当然帘栅 酬 洇 3特性曲线 栅流 o 。。⋯ 廿、J足 中可 部 竺：。就是曲线的平坦部分了 ， 从曲线 ： 詈子 极特性曲线 耋 呲 是平坦的 ， 这 ‘ 著 电子绝大部 的 于直接黻 状态 ， ‘ 意 蜘压变化 阳 压对电 竺 其影响 艟作电压放大时 ， 应用的就是 是前 竺 要 的结构不同分为两种。一种就 竺 类似 的五极；： 蕃 压 fF苎 迅 截止，这种管； 蔷 有一种五极 蓦 可 对应锐截止‘ 兰 ． 在竺内的型号是“K”， 罢 机 4是遥 ’ 三 !拥于自动音量或增 雠 度自 动雌 电 -~0o8 ．4-59 维普资讯 http://www.cqvip.com 基础知识 小。遥截止管同锐截止管，就是在栅极的栅丝的绕制 上有差别，遥截止管的栅丝绕制不是均匀的，在栅极 的两端，栅丝绕制的较密，而中间部分却绕的很稀疏， 甚至只有稀疏的几圈。从结构上可知 ，栅丝绕得很稀 疏的中间部分，电子管的屏极电力线渗透过来得多； 而两端绕得很密的部分 ，屏极电力线渗透过来的就少 得多。因这个特性，遥截止管可利用栅负压的改变 (或 调节 )来获得不同的互导，以自动调节电子管的放大 倍数。 图 4就 是 遥 截 止管 6K4的s～ 特 性 曲线 和 ，a～ 。特性曲线，跨导随栅负压变化的幅度以及阳流 跟随栅负压变化的幅度，这些都同常见的锐截止五极 管的特性有相当大的区别和不同。由于遥截止五极管 的独特性，决定了这种管子广泛地应用在接收机高频 放大器的增益 自动控制电路 (如收音机上就相当多的 使用这种遥截止五极管 )。当然，这种管子也有应用 在高保真电路上的实例，如很久前田寿宇先生发布的 一 个电路中就采用 6K4推动 300B(小功率单端 )(见图 5)。但严格来讲，在推动电路用管的选择上，遥截止 五极管相对于锐截止五极管来说 ，它的先天性决定了 它相比于锐截止管而言并不太适用于现在的高保真放 大器的电压放大管。 6K4 Ur'=-6．3 V U=250V 詹 i J ．JJ／ J 匕 ／ 一 l5 一lO 一5 一／V 5 4 3 ● 2 l O 中，根据厂家所提供的参数设计电路时，依然可能存 在些许不足，这个现象是很多的，如要在一个较低的 电源电压中采用五极管作为高倍数电压放大，或要求 较高信噪比时对低电平信号进行放大 ，或电子管的动 态范围太大，而所需的动态范围很小 (如话筒电压放 大或 LP机的唱头电压放大，这两种信源的输出信号 电压是相当小的)。这时，电子管特性手册中所给出 的一些五极管的特性参数便有可能不是很全面了，因 五极管的参数特性中，通常只附出几个较典型的应用 特性，要在较低的电源电压中应用五极管作电压放大 时，相应的五极管的低帘栅压工作特性就很难找到， 如五极管 6SJ7，其阳极特性曲线如图 6所示。 厂家在其特性参数 中只给出了一个帘栅压 为 100 V时的阳流——阳压特性曲线 ，而从网上看到不 少的发烧友在利用五极管制作高保真放大器 (大部分 用这些五极管推动直热功率管 )时存在一些误区或些 许错误的作法。如有 的朋友说可用调节五极管的帘 栅极电压来调节放大器的音色 f这个现象绝不是少 数 )。其实，对于五极管或束射管，帘栅压是相当重 要的，手册中所给出的多极管特性曲线都是在某个特 定的帘栅压下所测得的结果，当实际帘栅压偏离了手 册所规定的帘栅压时，电子管的特性便偏离了所采用 Ur=-6．3 V ￡五=250V l { l r 、 。 - 30 -20 一lO 一／V 的曲线，这时，多极管电路的设计和 ，n 调整事实上便成了一个没用的摆设了。 l8 所以在调整多极管电路时，切不可盲 目调整帘栅压来达到调整音色的目的， ．， 这只会给电路的正确调整带来不可预 10 知的负作用。 下面介绍一种相当重要的使用知 识，当多极管的帘栅极电压发生改变 2 时，利用原有的多极管特性曲线重新 0 换算成另一个帘栅压值所对应的新的 ，目 特性曲线。 图4 遥截止管6K4的s一嵋 特性曲线和厶一U 特性曲线 在五极管中，阴极电流与控制电 前面已经谈到，五极管的帘栅压是相当重要的指 标。通常，电子管特性手册上都已给出在某一固定栅 偏压下多极管的L 特性曲线组，有时甚至给出好 几组不同固定栅偏压下的阳极特性曲线。然而在使用 压的关系式可表达为 ，k：GE。 ：G(E 。 +呱 (1) 在这个式中，如果每个电压增大到rll倍，即 EIglI=mEgl (2) 2DDg．4—60 术 技 响 音 维普资讯 http://www.cqvip.com 基础知识 l ． ● ● 一 一 ⋯ t6SJ7GT - ， } ．： {1122sJSJ77GT 一 1 E。2=10O V⋯ l ● l EsuPP= =o I ： l ．I l L ～ }卜rP _一 IIf i一一{ f i{ f f l I 【 I’h4～ —I l0 。 一 f， {}l ! i{ 卜 l l I r1’⋯。 ～ 斗 · 互 一 二 ’ f 图5 电路图 (3) (4) Fk=GEo~=G ’gl+D2E'a+胞 ’ -，k·埘 由于在阴极电流中，帘栅极电流和阳极电流的分 配比例不变 ，因此可得到： ， ；，a。埘 ，g2 ‘埘 根据上式，就可得到一个新的将帘栅压变化后的 五极管阳极特性曲线族 ，方法如下。 (1)定出帘栅压变化的埘值，这个值 m=E E垂 (2)将横座标上E 的刻度值乘以埘，将阳极特性 曲线上的Eg 、Eg2的数值同样也乘以埘值。 (3)根据上面帘栅压变化后的阳流等于阳流与埘 值的丢次方的乘积可得，将纵轴，a的刻度乘以埘 倍。 同时，一些五极管的阳极特性曲线上还有第二帘栅流 的电流数值，此时，也同样应该将第二帘栅流乘以 埘 倍标于新变化的阳极特性曲线上。 据此便得到了在新的帘栅压下的，a 和 的 特性曲线。 记住 ，如上所述的计算帘栅压改变后对应的各工 作点变化的曲线方法很重要，特别是一些需要低噪 声、低电压供给的场合，这个方法对于手中根本没有 低帘栅压应用特性的五极管使用者是必不可少的。 五极管三个静参数5、月i、 与三极管的静参数 定义相同，不同之处是仅增加了五极管的帘栅压和抑 制栅压保持固定的条件。这三个参数之间同样存在： ’月i 知道这三个参数中的任意两个后 ，可利用这个方 程求出另外一个参数值。五极管的5同大部分的三极 管并没有太大的数值差异，然而由于结构的不同，五 极管的电子管 内阻非常大，功率管的内阻就高达几 十千欧，而一般电压放大管的电子管内阻更高达数 百千欧甚至上兆欧，所以五极管的放大系数是远远大 于常见的三极管的，其 值可高达数百至数千，正 因五极管的放大倍数很高，在一些小信号电压放大电 路和需要较大电压放大倍数的场合 (在高保真音响中， 例如为了获得较大的电压推动能力，用一级五极管电 (下转第4—63页) 2DDg．4—61 术 技 嗡啪 音 维普资讯 http://www.cqvip.com 2内部探秘 Serblin的目标是设计一款高效率、低压缩的音箱， 做到既快速灵俐、细节丰富，又有良好的动态和结像 力。其低压缩的单元是由Scan—Speak公司按照世霸公 司的规格特制的，2个超坚固、很轻的 8英寸纸 ，碳 纤维音盆制成低音单元；另外还有 1只 7英寸多层低 ，碳纤维音盆中频单元和 1只28 mm非磁冷液多层涂 层的软球顶高音单元。 其分频器的分频点为 200 Hz和 2．5 kHz。世霸公 司使用了高品质的电容和电感，其分频网络安装在内 部的盒子里，并以树脂材料封装以控制振动的影响。 范登豪公司为其提供了内部连接线，WBT公司提供了 巨大的坚固的音箱线接线柱。 3音箱的试听 经仔细摆位调整和几个星期的煲机后 ，音箱开始 渐人佳境。 Amati音箱的额定的灵敏度是 92 dB，是笔者见过 的出声最不费力的音箱。它的声音轻松而迅速，并不 是那种清澈透明，而是有种微妙但却有爆炸性的微动 态冲击力，有种长久以来被隐藏在大动态底部的小小 声音，突然明显地跃到表面的感觉。 Amatis的声场开阔、通透、结像 良好 ，其声音充 满激情，有活灵活现之感。由于它从频率的底部到顶 Hi—Fi音响 部都能均衡地表现，所以其直接效果就是声音极富吸 引力，有一种流动、呼吸和生命的逼真。它可以很小 的音量呈现出宽大的场面，它不需要很大声地重放 ， 就能营造出生动的音乐。它能轻松地 “呼吸”音乐 ， 无论是在轻轻耳语还是放声大喊式的歌唱。 另外这款音箱真正的独特之处则是它在声调、空 间、动态上的无缝平衡感。 播放海飞兹演奏的门德尔松 的 《E小调小提琴 协曲》，从声音中很快能指 出海飞兹 “站”在哪里。 Amati可给予音乐以灵魂和情感。Amati的声调平衡非 常理想：轻飘 、华贵而有空气感，在高频段尤其纯净； 中频段解析透彻，生机勃勃而又十分紧凑；低频强劲 而富有弹性。 Amati将大音箱的低频冲击力与小音箱 控制低频开／停的能力很好地结合了起来。 各单元的集成也做得十分完美，不仅是从频率的 角度，而且从动态和声音的质感方面也是如此。音箱 的各部件——单元、分频器、箱体有一种融为一体的 感觉。箱体的音染非常之低。 Amati的缺陷是深沉的低频冲击力可能显得稍有 些软，但也可能是由于测试房间特性所造成的。 Franco Serblin的目标是制造出一款速度灵俐、细节 丰富、动态宽广的音箱，在可听到的频率范围内不存 在任何的妥协。而Amati Homage音箱使他做到了这一点。 在音箱设计中无论采用多少科学的东西，没有固定的 成功处方，最终还要归结到音乐艺术这个终点上。 圃 (上接 第4—61页) 压放大电路推动深负压直热功率管的应用例子屡见不 鲜)，五极管电压放大有着三极管所无法比拟的优势。 五极管同三极管相比，有什么优点呢? (1)五极管可工作在更高的频率，因为五极管的 极间电容比三极管的极间电容一般要小。但由于音频 电路涉及到的频率上限很低，所以五极管在频率上的 优势得不到发挥。 (2)作为单级放大电路而言，单级五极管电路能 达到的电压放大倍数和电压输出能力远远大于常见的 三极管电路。三极管所构成的单级放大电路的放大倍 数通常只能达到数倍到数十倍 ，而单级五极管电压 放大电路的电压放大倍数通常能达到上百甚至数千 倍。在要求单级电路或要求以尽量少的电压放大级数 达到较大输出电压的场合，五极管放大电路具有绝对 优势。这也是现在电压放大电路 f不是指的功率放大 电路 )中仍能看到电压放大用五极管身影的主要原因 f对于电压放大电路而言，可能也是五极管唯一的应 用原因了)。如现在常常见到的利用单级五极管电路 推动 300B单端的电路 ，就是利用单级五极管电路较 大的电压放大倍数和较高的电压输出能力来完成推动 深负栅压直热式三极管的任务。同时，高电压放大倍 数的特点也正是五极管较多的m现在唱头放大电路第 一 级电压放大电路的原因。 圃 2DDg．4—63 术 技 响啪 謇 维普资讯 http://www.cqvip.com 电子管及胆机基础知识（一）：三极管的三个静态参数及其关系 电子管及胆机基础知识（二）求取电子管三个基本参数的方法 电子管及胆机基础知识（三）：多极管的特殊连接方式 电子管及胆机基础知识（四）——五极管