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电子管功放
阅读:7172时间:2011-07-08 11:45:52

电子管功放俗称胆机,其特点是声音阴柔。电子管功放电路较之晶体管分立元件功放相对简洁,所用元件也少得多。在音效上,它的高音较平滑,有足够的空气感,尽管声音细节和层次少了些,但那种柔和而稍带模糊的声音却是美丽的。

发展史

  60年代以前,电子管功放是主流功放。

  60年代到80年代,是晶体管功放飞速发展的年代。

  80年代中期,电子管功放的数量已经很少了。

  80年代末期开始,电子管功放又有些起色,但仍然成不了主流功放。

特性

  电子管具有极好的物理特性,它的放大工作是在真空管内部进行的。在高电压工作状态下,从阴极发射出来的电子以600km/s的惊人速度飞向阳极。因此,电子管在放大器中具有的瞬态响应特性。

  电子管功放工作于高电压、小电流状态下,不但转换速率快,而且动态范围也大。对音乐峰值强信号不易产生过载,对快节奏的音乐细节能够忠实地予以再现。

  由于交越失真而产生的脉冲尖峰,包含许多高次谐波,从而产生瞬态互调失真,在放音时表现为生硬刺耳的晶体管声。

  电子管的放大系数一般不随工作频率的升高而产生变化,因此放大器的幅频特性变化稳定,而晶体管的放大系数随着频率的升高而降低,其幅频特性也会下降,因此电子管功放能获得更高的上限频率。

  电子管功放具有较大的功率储备能力,当负载变化或输出功率过载时,其输出负载曲线的变化并不明显;而晶体管功放的抗过载能力极差,超过额定功率或稍有过载时,失真度会直线上升,无法正常工作。

  电子管功放音色靓美,可贵之处就是含有丰富的谐波。由于有谐波的存在,故电子管功放的失真度很难做到0.1%以下,正是由于润色的谐波存在,使电子管功放变得格外靓丽温柔,丝丝扣人心弦。晶体管功放的谐波失真能做到0.03%以下,而在实际听觉上却不如谐波失真高达2% 的电子管功放,因为失真度高低与音色的靓丽并不是一回事。晶体管音色干硬,而电子管音色柔美,这主要是由放大器件本身的物理特性所决定的。

与晶体管功放的比较

  1、工作特点电路结构

  晶体管功放是在低电压大电流下工作,功放级的工作电压在几十伏之内,而电流达几安或数十安。电路设计上多采用直耦式(OCL、BTL等)无输出变压器电路,输出功率可以做得很大,可达数百瓦,各项电性能都做得很高。

  电子管功放是在高电压、低电流状态下工作。末极功放管的屏极电压可达到400-500V甚至上千伏,而流过电子管的电流仅几十毫安至几百毫安。输入动太范围大,转换速率快。

  电子管功放大多是采用分立元件、手工搭线、焊接,效率低,成本高。而晶体放大器多是采用晶体管和集成电路相结合方式,广泛使用印刷电路板,效率高,焊接质量稳定,电性能指标高。

  2、功率储备与抗过载能力

  高保真放大器动态范围应做到120dB,这样才能满足声响从轻微到高潮顶峰的需要,放大器输出不削波,因此放大器要有足够的功率储备量。如果音频电压的动态范围为3:1,因功率与电压平方成正比,所以其功率动态范围即为9:1。也就是说功率为90W的功放,要达到高保真放音只能开到10W。因此,晶体管功放需要有很大的功率储备,才不会出现过载失真,一旦地载,其失真几近成垂直线上升,严重时能损坏晶体管。电子管功放抗过载能力远比晶体管功放强。如发生过载,其音乐信号只是变得比正常波形滑,声音听不出有多大程度的变坏。而对晶体管功放来说,此时将出现削波,音质明显变坏。

  3、开环指标与瞬态特性

  电子管功放的开环指标优于晶体管,不需加深度的负反馈,不加相位补偿电容也能稳定地工作,因而其动态指标优于晶体管功放。晶体管功放的开环增益量(未加负反馈前的增益量)往往很大,它的优良的电声指标,是依靠加了很大量的负反馈来达到的,为了抑制寄生振荡,晶体管功放中又常常采用滞后补偿,这就带来了明显的瞬态互调畸变,严重地影响音质。

  4、效率、寿命与成本

  电子管功放在重量、效率、寿命方面比晶体管功放不占优势。电子管寿命较低,使用一两千小时后某些技术指标明显下降。而晶体管及集成电路寿命却要长得多。另外,电子管功放耗电高,又常常工作在甲类状态,更降低了效率,但基不存在瞬态互调失真 、开关失真及交越失真等有害音质的因素。在成本方面,对同一档次的放大器,电子管功放一般明显高于晶体管功放。主要原因是电子管、输出变压器成本高,及电子管功放生产工艺不易自动化,生产效率低等。这在发达国家尢为明显。

  5、放大器与扬声器的匹配

  晶体管功放的输出内阴往往比电子管功放小的多,它的阻尼系数fd很大,可达到100-200以上,而电子管功放的fd也不过为10-20。因此功放类型不同,应搭配不同的扬声器。扬声器出厂时应标明fd,以便人们选配。如果把适合电子管功放阻尼系数的扬声器接在晶体管功放上,则扬声器的电阴尼过大,瞬态响应会变劣,音质明显下降。反之,适合高阻尼系数的扬声器接在电子管功率放大器上,则由于欠阻尼,音质也不会好。总之,阻尼系数一定要合适,即要求放大器与扬声器得到合理匹配。

  6、音质

  由于以上提到的以及未提到的种种原因,电子管功放音质明显优于晶体管功放。晶体管功放听起来高频、中高频有偏多感觉,低频感觉偏少,晶体管功放听起来声音较硬,特别是低频声不够柔和,而高频声又显得尖刺、发燥,听起来有时感到高频段存在着交越畸变。当频率增高而音量又很大时,这些现象就更加明显。但晶体管功放的动态大、速度快,特别适宜于表现动态大一些的音乐。至于表现 枪炮和雷电声当然更优于电子管功放了。

  电子管功放的音质总的来说是柔和动听,具体一点说,电子管功放低频声柔和清晰,高频声纤细雨而洁净。表现人声是其强项,也因此更值钱。

  7、选购的考虑

  既然电子管功放能与晶体管功放平分天下,那么其必有优越性存在。而晶体管功放采用的新技术似乎明显优于电子管。因而到目前为止,晶体管功放在声频领域仍然占有明显优势,而且由于其自身缺点的存在,而正在设法减少与回避这些自身的缺点。比如各种场效应管的越来越多的应用,甲类放大形式迅速地增多等都是与电子管功放抗争的有效措施。

  与此同时,电子管功放更不甘落后,除以音质取胜外,它常常以不锈钢的银光裸露的姿态而招徕顾客,在微弱照明下,电子管发出一团团橙红色的光芒实在可增加不少温馨氛围。

使用寿命延长技巧

     在使用上,电子管要有良好的通风散热,温度的过热必然缩短电子管寿命,所以要尽可能使电子管保持较低的温度。电子管怕振动,所以采取防震措施尽量避免振动也是很重要的。若做到这两点,电子管的使用寿命至少可提高一倍。为此,电子管设备的周围要有适当的空间,尤其是它的上方,以便有良好的对流通风,可能的话可用风扇帮助散热。
     电子管阴极在尚未达到要求温度即加上高压电源时,它的阴极将受到损害,同样会缩短电子管寿命。所以电子管设备若有预热装置的话,一定要使用,例如先开灯丝低压电源预热,后开高压电源。假如没有预热装置,那你不要急着将输入信号接入,可将音量关到最小,待先开机20~30分钟进行温机再使用。如果使用旁热式整流管供给整机高压,那正好提供了简单又有效的高压延时。另外,在正常使用时,不要频繁开关电源。
     当然,如果对电子管电路进行正确的设计,避免错误运用,就能使电子管不致"英年早逝",电子管使用数以千计的聆听时数应是正常的。电路设计中最常见的错误有电子管灯丝与阴极间的电位差过高、电子管屏极或帘栅极电压运用至值、电子管灯丝电压过低或过高、电子管安装位置不当造成电极过热及高压电源没有延时装置等.

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