真空管特性規(guī)格名詞解釋

真空管特性規(guī)格名詞解釋

設(shè)計(jì)一臺(tái)擴(kuò)大機(jī)時(shí)，我們必需要先瞭解有關(guān)真空管的各種特性規(guī)格，因?yàn)檎婵展芴匦砸?guī)格可以讓我們知道所有的有關(guān)該真空管的參數(shù)與資料，然後根據(jù)這些資料來(lái)設(shè)計(jì)電路，真空管特性規(guī)格中除了詳列該真空管的規(guī)格資料之外，并還有動(dòng)作的實(shí)例資料，我們可以選擇其中一項(xiàng)動(dòng)作實(shí)例，完全照著做就行了。

如果您不想依照真空管手冊(cè)上的實(shí)例來(lái)設(shè)計(jì)，那就要仔細(xì)研究手冊(cè)上的各項(xiàng)有關(guān)參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)一臺(tái)擴(kuò)大機(jī)。

不論如何，想要對(duì)真空管有較深入的瞭解，必需對(duì)真空管的特性規(guī)格有所瞭解，以下即以WE300B的特性規(guī)格來(lái)說(shuō)明：

燈絲電壓與電流

提供真空管燈絲點(diǎn)燈的電壓，可用直流或交流，每一支真空管的燈絲電流是都不相同，我們?cè)趯?shí)際使用時(shí)，要盡量接近這個(gè)值，太高、太低都會(huì)有負(fù)作用的，一般而言，稍稍低於廠(chǎng)方規(guī)格的燈絲電壓是被允許的，但最好不要超過(guò)廠(chǎng)方，否則會(huì)減短真空管的壽命。

例如300B的的燈絲電壓是5V(直流或交流)，電流是1.2A，我們?cè)趯?shí)際使用時(shí)，要盡量接近這個(gè)值，太高、太低都會(huì)有負(fù)作用的。

最高屏極電壓

真空管最高屏極電壓，在實(shí)際使用時(shí)，不得超過(guò)這個(gè)屏壓值。

例如300B的最高屏極電壓不得超過(guò)450V，最大屏極損耗是40W，一般的慣例，在實(shí)際使用時(shí)，不要超過(guò)最大值的70~~80%，也就是說(shuō)，300B的屏壓不要超過(guò)350V，屏極損耗不要超過(guò)30W。

最高屏極損耗

電子撞擊屏極時(shí)，會(huì)使屏極發(fā)熱，這熱表示一種功率損失，每一種不同的真空管各有各自不同的屏極損耗，我們使用真空管時(shí)，除了電壓與電流之外，也要注意不要超過(guò)該管的最大損耗值，實(shí)際使用時(shí)，屏耗最好不要超過(guò)最大屏耗的70% ~ 80%，否則真空管很快就會(huì)損壞的。

如何計(jì)算屏極損耗呢？

很簡(jiǎn)單，即真空管供給屏極的電壓與屏極電流的乘積：

P=EI

其中：

P=屏極損耗

E=屏極電壓

I=屏極電流

例如300B最大屏極損耗40W，假設(shè)我們?cè)O(shè)計(jì)300B的屏極電壓是350V，電流是80mA，則相乘積是28W，約為300B最大屏極損耗40W的70%左右，所以是很安全的。

最大屏極電流

另一個(gè)項(xiàng)目是最大屏極電流，如果流經(jīng)真空管的電流，一旦超過(guò)最大值，真空管就可能在兩種情形之下?lián)p壞，一是屏極因過(guò)多的電子撞擊而超熱，二是陰極因過(guò)量發(fā)射而受損。玩真空管的人都有見(jiàn)到真空管的屏極發(fā)紅的經(jīng)驗(yàn)，那就是超過(guò)屏耗而使得屏極發(fā)紅的現(xiàn)象。

在300B的資料中，300B最大屏極電流有兩種不同的規(guī)定，亦即使用固定偏壓時(shí)，最大屏極電流為70mA，使用自給偏壓時(shí)，為100mA。因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)工作點(diǎn)時(shí)，不能超過(guò)這個(gè)數(shù)值。

極間電容

在表一中還有一個(gè)很重要的參數(shù)，就是「極間電容」，也就是真空管極與極之間的電容。

真空管的各極都是導(dǎo)體，其間也經(jīng)常有電位差，因此它們有電容的作用，三極管中有「柵─屏」、「柵─陰(絲)」與「屏─陰」三種極間電容，例如WE300B的三個(gè)極間電容量，柵與屏之間是15pF，柵與燈絲之間是9pF，屏與燈絲之間是4.3pF，雖然這些極間電容都很小，但是這些小電容卻會(huì)影響到高頻響應(yīng)，極間電容愈大，高頻響應(yīng)就愈差。這些參數(shù)只要代PSPICE就可以了大致讓我們估算一下頻率響應(yīng)。

外型與管座

接下來(lái)我們就要看看300B的外型、內(nèi)部構(gòu)造、尺寸，與管座了，300B的外型只要看照片就行了，這種玻離管中間突出，形狀有點(diǎn)像梨形的管子叫做"ST"管(一般直筒管狀的玻離管如EL-34或6550等叫做"GT"管)，300B可說(shuō)是較大型的ST管。至於各廠(chǎng)牌的300B的內(nèi)部構(gòu)造卻都不太一樣，這將會(huì)在各300B的比較試聽(tīng)時(shí)會(huì)再詳細(xì)介紹的。

原廠(chǎng)資料中的FIG 1是WE300B的外部尺寸圖，F(xiàn)IG 2是300B的管底接腳尺寸圖，由FIG 1中我們可以看到管子的基座部份有一個(gè)突出的針狀金屬栓，這是用於直立式管座時(shí)的卡栓，只要將真空管的卡栓對(duì)準(zhǔn)這種卡栓式的管座插入，然後再向右旋轉(zhuǎn)就可以把真空管卡得牢牢的，像211與845真空管都是使用這種管座插入真空管的，只不過(guò)300B的管座比較小一點(diǎn)而已。但是一般300B大多都使用一般四腳的管座。

我們可以見(jiàn)到300B常用的四腳管座，有兩個(gè)較大的插孔與兩個(gè)較小的插孔，其中兩個(gè)較大的插孔"1"與"4"是燈絲，兩個(gè)較小的插孔"2"與 "3"分別是柵極與屏極。又使用這種管座的真空管叫做"UX-Type"，有很多真空管都用這種UX-Type的管座，像是2A3、26、45、50、71等直熱式三極管，或80、83等直熱式的整流管都是使用這種UX-Type的管座的。

原廠(chǎng)推薦操作實(shí)例

所有真空管手冊(cè)都有原廠(chǎng)提供的推薦操作實(shí)例表，不同的工作點(diǎn)，不同的負(fù)載，會(huì)得到不同的輸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線(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)，可徑參考原廠(chǎng)推薦操作實(shí)例照著裝就行了。

真空管的三參數(shù)

Gm-μ-rp (真空管的動(dòng)態(tài)特性)

我們知道使用擴(kuò)大機(jī)的目的是放大聲音的訊號(hào)，而真空管在實(shí)際工作時(shí)，輸入的音樂(lè)訊號(hào)并不是一個(gè)　定的值，而是隨著訊號(hào)而變化的電壓，所以我們必需要知道真空管對(duì)這細(xì)微的變化所引起的反應(yīng)，這就是真空管的動(dòng)態(tài)特性(Dynamic Characteristic)，決定真空管動(dòng)態(tài)特性的參數(shù)有三，即「跨導(dǎo)」、「放大因素」與「屏極電阻」。

例如300B的燈絲電壓Ef=5.0V，屏極電壓Eb=300V，負(fù)壓Ec=-61V時(shí)，此時(shí)的屏極電流為60mA，放大因素為3.85，屏極電阻為700W，柵到屏的跨導(dǎo)為5500姆歐。其中放大因素、屏極電阻與跨導(dǎo)是真空管的最重要的三個(gè)參數(shù)，因此我們必需要先瞭解這三個(gè)參數(shù)的意義與相互的關(guān)系。

跨導(dǎo)(Gm)

Gm=DIp/DEsig

跨導(dǎo)(Gm)等於屏極電流變化量除以柵極電壓變化量(屏極電壓固定)。

其中：

DIp=屏極電流變化

DEsig=柵極訊號(hào)電壓變化

即真空管在柵極引起的電壓變化，相對(duì)於屏極電流所產(chǎn)生的變化，這柵極的電壓變化量，與屏極電流變化量之比，謂之「跨導(dǎo)」(Transconductance)，又稱(chēng)為「互導(dǎo)」(Mutual Conductance)，符號(hào)為"Gm"，跨導(dǎo)的單位是姆歐"mhos"。

要注意這"mhos"與電阻的"ohms"不一樣，我們知道電導(dǎo)是電阻的倒數(shù)，等於電流除以電壓，單位也是姆歐。

但在實(shí)用上，由於mhos做單位太大，因此通常都用百萬(wàn)分之一姆歐，也就是μmhos。

放大因素(μ)

μ=DEp/DEsig

放大因素(μ)等於屏極電壓變化除以柵極電壓變化(屏極電流固定)。

其中：

DEp=屏極電壓變化

我們知道一個(gè)小變化的訊號(hào)電壓由真空管的柵極輸入，由屏極輸出就成為大變化的訊號(hào)電壓，而這小變化的柵極輸入電壓導(dǎo)至大變化的屏極輸出電壓之比，就叫做放大因素，以希臘字"μ"來(lái)表示，或又稱(chēng)為"mu"。

三極管的放大因素決定於真空管的機(jī)械結(jié)構(gòu)，柵極離陰極愈近時(shí)，對(duì)射向屏極的電流的影響愈大，因此放大因素μ也愈大；反之，如果柵極的網(wǎng)孔較疏，柵極上電位的影響小，放大因素就愈小。

例如300B是專(zhuān)為功率放大而設(shè)計(jì)的管子，功率管的屏極工作電壓較高，空間電流大，陰極(或絲極)與屏極都做的比電壓放大管粗大，而柵極的網(wǎng)孔也需要大，才能通過(guò)大電流，因此放大因素就不會(huì)高。

屏極電阻(rp)

(此處所謂的屏極電阻系指真空管的內(nèi)部電阻，而不是指屏極負(fù)荷電阻)

rp=DEp/DIp

屏極電阻(rp)等於屏極電壓變化除以屏極電流變化(柵極電壓固定)。

真空管的電流，由陰極(直熱三極管的燈絲即陰極)發(fā)射，經(jīng)由空間電荷、柵極，到屏極的途中，能量會(huì)有損失，轉(zhuǎn)換成熱，換句話(huà)說(shuō)，真空管內(nèi)部由陰極到屏極的通路中對(duì)電流的阻力叫做屏極電阻，rp的單位與電阻一樣，為歐姆"W"或"ohms"。

三個(gè)參數(shù)之關(guān)系

以上的三極管三個(gè)參數(shù)是非常重要的，其間的關(guān)系為：

μ=rp∩ Gm

這三個(gè)參數(shù)并不是一成不變的，我們可以由原廠(chǎng)資料中的FIG 4、FIG 5、FIG 6圖中看出其間的相互關(guān)系。

WE300B的典故

我們裝300B的擴(kuò)大機(jī)，就必需要先來(lái)徹底瞭解300B的元祖─WE300B的典故。

是誰(shuí)發(fā)明了300B呢﹖

是美國(guó)的西電公司(Western-Electric簡(jiǎn)稱(chēng)WE)，要知在第一次世界大戰(zhàn)之前，有許許多多專(zhuān)門(mén)制造真空管的廠(chǎng)家，其中有大部份的廠(chǎng)家我們還沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)的，這將會(huì)在以後的文章里會(huì)逐步提到的，而西電公司，就是其中一家，而且也是世界上最早制造真空管的廠(chǎng)家之一。

美國(guó)西電公司在很早之前就生產(chǎn)了許多不同類(lèi)型的真空管，而300B還是較後期的產(chǎn)品呢，其實(shí)大多數(shù)的真空管都是為了軍事或通訊的用途而設(shè)計(jì)的，很少是專(zhuān)門(mén)為了音響用途而設(shè)計(jì)，西電公司自然也不例外。

但是300B卻是專(zhuān)門(mén)為了音響用途而設(shè)計(jì)，為什麼呢？因?yàn)樵谝淮问澜绱髴?zhàn)之後，軍事需求的真空管大幅降低，許多真空管制造廠(chǎng)甚至於把廠(chǎng)都收掉了，但是WE卻在此時(shí)為了「音響用途」而開(kāi)發(fā)真空管。

為什麼呢？因?yàn)閃E公司早有計(jì)劃專(zhuān)門(mén)為了電影音響用擴(kuò)大機(jī)而開(kāi)發(fā)真空管，於1930年開(kāi)發(fā)出300A的真空管，但是當(dāng)時(shí)并沒(méi)有馬上使用，一直到1934年才把300A使用於他們的擴(kuò)大機(jī)「WE -1068」有聲電影放音系統(tǒng)中，系統(tǒng)中的擴(kuò)大機(jī)編號(hào)「WE-86」，雖然這臺(tái)WE-86擴(kuò)大機(jī)的輸出功率只有8W，但卻是采用推挽放大方式的設(shè)計(jì)，主要的原因是300A的輸出功率太小，必需要用推挽電路才能輸出8W的功率。但是到了後來(lái)，西電又推出一款「WE-91」的擴(kuò)大機(jī)，就已經(jīng)改用單管的設(shè)計(jì)，這臺(tái)WE-91的擴(kuò)大機(jī)雖然只用了一支300A做單端的輸出，但卻把屏極電壓提高，使得輸出能與「WE-86」雙管推挽式的8W相同。

為什麼西電公司會(huì)提高電壓來(lái)設(shè)計(jì)他們的WE-91，而以前的WE-86卻不用較高的電壓呢﹖

原因就是剛才提到的，因?yàn)槲麟姽驹瓉?lái)是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)軍事用途的真空管制造公司，所生產(chǎn)的真空管必須要能耐長(zhǎng)時(shí)間使用而性能不變，穩(wěn)定性的要求特高。為了達(dá)到這個(gè)目的，除了制造時(shí)要求特別嚴(yán)格之外，使用的屏極電壓也比額定電壓值要低很多，這樣才能經(jīng)久耐用，直到300A使用好幾年之後，他們發(fā)現(xiàn)這300A的真空管果然經(jīng)久耐用，許多年之後的性能都能保持不變，1936年將300A的屏耗由30W加大到40W，這樣才在他們的「WE- 91」擴(kuò)大機(jī)中，把300A的屏極電壓升高，使其輸出功率增大，發(fā)現(xiàn)仍然還是很耐用，可見(jiàn)當(dāng)時(shí)的規(guī)格是非常保守的。

到了1937年變更40W屏耗的300A改名為300B，300A最早期設(shè)計(jì)的原型管，屏極電壓值為300V，後經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的使用之後發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定性沒(méi)有問(wèn)題，第?次變更為400V，而第三次再加高到450V。

除了電影用途之外，300B也曾被NASA大量做為軍用機(jī)的電源穩(wěn)壓之用。

要知WE公司所開(kāi)發(fā)的300B是WE專(zhuān)為有聲電影放音系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，在當(dāng)時(shí)，WE是美國(guó)最大的電影器材制造商，他們的擴(kuò)大機(jī)只租給電影院，因此市面上也是買(mǎi)不到300B的擴(kuò)大機(jī)，更不要說(shuō)是300B真空管了，也因此可想現(xiàn)在的人多麼的幸福，最早是日本人尋找報(bào)廢的300B來(lái)裝擴(kuò)大機(jī)，當(dāng)然這些報(bào)廢的300B中不乏一些庫(kù)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響玩家之外，世界上很少有人用300B來(lái)裝擴(kuò)大機(jī)，更不要說(shuō)是音響廠(chǎng)家用300B來(lái)生產(chǎn)他們的擴(kuò)大機(jī)了。

直到1989年大陸開(kāi)始生產(chǎn)300B，這是英國(guó)PM公司的Peter跑到大陸向大陸訂做的，後來(lái)大陸也自己生產(chǎn)300B的真空管販賣(mài)，自此之後，世界各真空管廠(chǎng)家紛紛采用300B來(lái)設(shè)計(jì)擴(kuò)大機(jī)，到現(xiàn)在為止，生產(chǎn)300B的廠(chǎng)牌至少超過(guò)十家以上。

超級(jí)電壓放大管5842/WE417A

幾十年的音響生涯，我自己裝過(guò)不計(jì)其數(shù)的擴(kuò)大機(jī)，而聽(tīng)過(guò)與看過(guò)的擴(kuò)大機(jī)，不論是進(jìn)口的或是原裝的(國(guó)產(chǎn)品才能稱(chēng)為「原裝」不是嗎﹖)更是不計(jì)其數(shù)，可能比世上任何一位擴(kuò)大機(jī)設(shè)計(jì)者都還要多，當(dāng)然經(jīng)驗(yàn)比他們都豐富多了。

從經(jīng)驗(yàn)中，我覺(jué)得一臺(tái)擴(kuò)大機(jī)不管電路設(shè)計(jì)有多好，或是使用的真空管特性有多好，但最重要的卻是真空管的廠(chǎng)牌，雖然在理論上，同樣編號(hào)的真空管特性都一樣，但是實(shí)際上的聲音卻是不一樣，而且差別卻是極大的。所以我除了要挑選真空管之外，還要挑選真空管的廠(chǎng)牌，這是我設(shè)計(jì)擴(kuò)大機(jī)與其他設(shè)計(jì)者最大不同之處。

當(dāng)然，要設(shè)計(jì)一臺(tái)無(wú)負(fù)回授的擴(kuò)大機(jī)，還是先要挑選頻率響應(yīng)夠?qū)挼恼婵展?，因?yàn)闊o(wú)負(fù)回授擴(kuò)大機(jī)的頻率響應(yīng)不是靠負(fù)回授來(lái)獲得的，而是要挑選本身頻率響應(yīng)就夠?qū)挼恼婵展堋?/font>