电子管功放的调整

晓残

电子管功放的调整

　电子管功放(胆机)的线路比晶体管机简单，容易制作成功，并且有较好的音乐重播效果，特别是在感情表达方面更是专长，所以胆机复起以后很受发烧友的青睐。胆机最重要的特点就是胆味，阁下所焊的胆机是否也具有温暖、醇厚、顺滑、甜美的胆味呢?如果没有，声底和晶体管机差不多，或比晶体管机还硬、还干涩，或自制的胆前级、缓冲器接入放音系统中，放音系统音色的改变并不像媒体所说的那样“立杆见影”时，就应该测量一下各管的工作点，是否工作在最佳状态上，否则就要进行认真、仔细地调整。只有各电子管工作在最佳工作状态，才能发挥线路和每只胆管的魅力，达到满意的放音效果。
　　工作点未调好的胆机，除了音色表现不佳以外，还有音量轻和失真的现象出现。一台放大器音质的好坏，影响的因素虽然很多，但最终还是决定于制作的水平。发烧友在制作器材时，一般是根据手中积攒的胆管和元件，再选择优秀的线路或按照名机的线路按图索骥，进行焊接，元件的规格、数值虽然与线路图上的要求相差不大，但由于元件的排位，走线的长短、焊接的质量，或其它方面的差异，如B＋电压的高低等原因，都会影响到放音的表现，所以焊出的胆机，不一定是胆味浓浓的。没有胆味不要紧，只要通过适当、合理地调整、校验，使放大器各级胆管工作在最佳状态，便能达到放音的要求。
　　胆机调整工作的内容，除了将噪声降低至可以接受的程度和更换输入、输出耦合电容的牌号或容量，以改变音色以外，最重要的是调整屏压、屏流和栅负压，使胆管工作在合适的工作点上，使放音系统放出好声，而这一点正是一些文章中谈得较少或用很简单的二句描述带过去了，要不就是“不需任何调整”就可以工作。如果胆管没有进入工作状态，再换名牌电容，胆味也不会出来。
　　调整胆机时，要根据电子管手册上提供的数据，作为电路的依据，无电子管手册时，要尊重线路图中所给的参数数值或附加的胆管资料进行。三极管的工作点由屏压和栅负压决定，屏压确定后可调整栅负压来调工作点，束射管或五极管的屏压升高到一定程度后，帘栅压的变压会对工作点有较大的影响，因此可调整帘栅压和栅负压来选定工作点。
　　降低胆机噪音和更换耦合电容调整音色的方法，一些文章已有介绍，本文不再重复，这里就调整胆管工作点的方法谈一谈体会。
　　一、 栅负压电路
　　调整胆管的工作点时，经常会涉及到栅负压，因此首先将栅负压电路说一下。电子管是电压控制元件，三大主要电极(灯丝、栅极和屏极)是要供给适当电压的，供给灯丝的称甲电，供给栅极的称丙电，供给屏极的称乙电。栅极电压一般是接的负压，习惯上称“栅负压”或“栅偏压”。为了使胆管工作稳定，栅负压必须用直流电来供给。按胆管的工作类别不同，栅负压的供给有二种方法：一种是利用电子管屏流(或屏流＋帘栅流)流经阴极电阻所产生的电压降，使栅极获得负压，则称自给式栅负压，一般用在屏流较稳定的甲类放大电路上。另一种是在电源部分设一套负压整流电路，供给栅负压，称作固定栅负压，主要用于屏极电流变化大的甲乙2类或乙类功率放大级。使用自给式栅负压，胆管比较安全，采用固定式栅负压时，当负压整流电路发生故障，胆管失去栅负压后，屏流会上升过高而烧坏胆管，因此没有自给式栅负压工作可靠。
　　自给式栅负压产生的过程如下：图1表示电路中电流的流经过程，当电子管工作时，屏极和帘栅极吸收电子，电流从电源高压的负极经阴极电阻RK、屏极、输出变压器初级线圈和帘栅极的电流一起到高压的正极，成为一个负荷回路，当电流流过RK时，RK就产生一个电压降，RK两端的电压，在地线的一端为负极，在阴极的一端为正极。这样，阴极和地线间就有了RK所产生的电位差，栅极电阻R1将栅极和地线连接，所以栅极和阴极间也就有了RK所产生的电位差。由于不同的电子管所需要的栅负压不同，阴极电阻的阻值也不同，如6V6的阴极电阻300Ω，而6L6的阴极电阻170Ω。阴极电阻的阻值可用欧姆定律求得：阴极电阻=栅负压/放大管电流(屏极电流＋帘栅极电流)。当栅极输入信号时，屏流立即被控制而波动，阴极电阻上的电流也就是波动的，所产生的电位差也是波动的，阴极电阻上电压波动的相位恰巧和输入的信号相反，因而减弱了输入信号，这种情况通常称本级电流负反馈，这种作用减低了本级放大增益。引起阴极上电压波动成份是音频交流成份，所以一般在阴极电阻上并联一只大容量的电解电容，将交流成分旁路，阴极电阻的直流电压就比较稳定了。
　　还有一种产生栅负压的方式，称接触式栅负压，产生的过程见图2，这种栅负压是电子管自己产生的，当电子从阴极奔向屏极时，经过栅极，如果栅极上没有任何负压时，电子经过栅极就没受到拒斥，则在奔向屏极的路上就不时碰到栅极上，碰到栅极上的电子就由栅极电阻R回到阴极，电子流动方向是从栅极到阴极，所以电子流过R时产生电压降，栅极是负端，阴极是正端，因为碰触到栅极的电子很少，造成的电流还不到1μA，虽然R的阻值很大，以10MΩ计算，但所产生的电压不过1V左右。这种栅负压供给的方式见得较少，只能用在输入端小信号放大电路，输入信号小于1V的放大级，如拾音器输出只有几mV，用此栅负压电路很合适。
　　二、 电压放大级的调整
　　电压放大级担负全机的主要放大任务，不能有失真，所以要求工作在甲类状态。甲类状态时，它的工作点在栅压－屏流特性曲线的线性段的中间，此时，栅负压是放大管最大栅负压的一半，工作电流应在放大管最大屏流的30％～60％之间为宜，不应过小。
　　调整方法很简单，只要调整阴极电阻的阻值即可，首先将电流表(最大量程稍大于该管最大屏极电流，如6SN7屏流为8mA，可用10mA的电流表)串在阴极回路中，如图3a V1的阴极回路中所示，电流表正极接阴极电阻，负极接底盘，若阴极电阻无旁路电容，为了避免电流表和接线对该级工作状态不发生影响，最好在电流表两端并联一只100μ/50V的电解电容，图中的虚线CA。若阴极电阻RK有旁路电容，电流表的接法见图3b，也可以将电流表串入屏极电路中。然后改变RK的阻值或V1的屏压，使V1的工作点达到最佳状态。也可以用测量阴极电阻RK两端电压的方法，再用欧姆定律(A=V/R)算出电流。
　　不同的放大管所需要的工作电流不一样，如6SN7可调到3～4mA，胆管屏流增大，声音温暖、丰厚，但噪声也会增大，噪声是电压放大级的重要指标，噪音不能大，所以在调整时一定要噪声和音色兼顾。具体到某一台胆机上，屏极电流调到多少为宜，也可以通过边调边听音来找到一个音色最佳的工作点。
　　当屏极负载电阻R2的阻值用得比较高时，失真小，但这时必须整流输出有较高的电压才行，有条件者，可以将RK和R2用不同的阻值组成几组试听，找出噪音小，声音醇厚、丰满而通透度又好的一组组合换上。
　　栅负压应大于输入信号电压的摆动幅度，如用6SN7作电压放大，输入信号来自CD机，CD机输出电压为0～2V，则6SN7的栅负压应调到－3V以上。如12AX7、6N3管的栅负压设计为－2V，若输入信号电压较高，可以在输入端设置信号衰减分压电阻，见图4，使输入信号电压适当降低，保持不失真放大。
　　12AX7是音乐化的胆管，一般都喜欢用它制作前级放大器，使整个系统的音乐感更好，在调整工作点时要注意，因为12AX7的屏流很低，最大才12mA。
　　三、 倒相级的调整
　　调整倒相级的目的是要输出端的上、下二个输出信号对称相等，以减小失真。
　　图5是屏－阴分负载式倒相电路，此电路是公认的好声电路，国内外有相当多的名机采用此种电路，电路中V的屏极与阴极输出电压相位相反，而且流过R2、RK的音频电流相等，所以只要R2和RK相等，则屏极和阴极的输出电压大小相等，因而得到相位相反、振幅相等的输出信号，因此一般线路图中都要求此两只电阻要数值相同并配对使用，但实际上由于输出阻抗并不相同，使负载上的输出电压也不是相等的，所以用同一阻值的负载不一定是最佳状态，因此要采用略有差别的阻值，无仪器测量时，可以通过试听是否有明显的失真来判断。本刊1997年举办胆机制作大奖赛时，采用的电路中RK的阻值取43k，稍大于R2(36k)，可以得到对称的输出，减小失真。
　　图6为阴极耦合倒相电路，又称长尾式倒相电路，这个电路的频率特性非常平坦，也是很多名机采用的倒相电路，一般要求两个屏极负载电阻(R1、R2)也要相同，如果测得上、下两个输出电压振幅差较大，或放大器有失真，经调整各管的工作点，失真未能彻底消除时，可试将RK的阻值加大5％～10％左右，可能失真就会小些。
　　四、 功率放大级的调整
　　图3a是甲类功率放大级，功放管的工作点是在栅压与屏流特性曲线的直线部分，栅极的输入信号的摆动不超过负压范围值，超过时将发生失真。甲类功率放大的特点是工作电流在强信号或弱信号输入时，保持不变，工作稳定而失真低，利用这一特性可检验功放级的工作点是否合适。检验时，将电流表串在功放管的屏极回路中，见图3a，当栅极有信号输入时，如果功放管的屏流升高，则说明栅极负压过低，若屏流降低，则表明栅负压过高，必须调整到屏流变化最小为止。屏流的大小要适当，屏流大时，音质听感好，失真小些，屏流小时，对胆管的寿命有利，可根据需要来调整。
　　调整时要注意，不要超过功放管的最大屏耗，甲类工作状态时，功放管的屏压×屏流等于它的静态屏耗，超过后屏极会发红，时间一长就会烧坏功放管，一般要求胆管用到极限值的参数不得多于一个，更不能超过极限参数，屏流一般调到最大屏流的70％～80％为宜。
　　调整方法是调整阴极电阻R5的阻值，R5的阻值是根据放大管的栅负压、屏流和帘栅极电流的总和而定的，图3a中6V6的屏流可调到30mA左右(最大屏流为45mA)，阴极电压10V，屏压280～300V。当屏压较高时(300V以上)，帘栅压的变化对屏流的影响较大，可适当的调整帘栅压和栅负压选取工作点，有条件者可以将帘栅压采用稳压电路，使功放管工作更稳定。
　　推挽放大级的调整是使两只推挽功放管要平衡，两只功放管的栅负压和屏流要相等，以图7为例，栅负压不相等时，调整栅负压电位器RP，屏流不一样时，将屏流大的功放管阴极电阻加大或再串上一只电阻，如图7中的RK，如果屏极电流相差较大，说明功放管不配对，应换一只功放管。有的线路图上，功放管阴极接一只10Ω电阻，它是为了检查功放管的工作状态的，调整时只要测量此电阻的电压降，就可以知道屏流的增减。
　　调整屏流时，还应该注意B＋电压的变化，如果屏流较大时，B＋电压降低很多，则说明电源部分的裕量不够或电源内阻较大，滤波电阻阻值大，扼流圈的线径细或电感量大，可减小滤波电阻阻值或将去功放管屏极的B＋接线，改接到滤波电路的输入端，这时虽然B＋的纹波较大，但对整机的交流声影响不大，仍可以在能够接受的水平。
　　五、 负反馈的调整
　　线路有了负反馈后，会减少谐波失真，但会影响到瞬态表现变差，因此负反馈量不宜过大，一般有6dB左右为宜，调整方法是改变负反馈电阻的数值，如图3a中R6，图7中的Ra，反馈量的大小根据放音效果如音场、定位、人声的甜美、音乐感等来决定，以耳听满意为准。如果负反馈电路刚一接通，放大器便发生叫声，这是反馈的极性接反了，只要将负反馈的连接线改接在输出变压器的另一端上，此端改为接地即可。有的负反馈回路并联一只小电容，这只电容如果数值选择不当，可能会引起失真或自激，因此，发现此现象时干脆去掉它。
　　经过上述方法的调整，各电子管已经进入最佳的工作状态，再放熟悉的唱片，放音效果一定会不同，胆味会增加不少。

晓残

后级驱动能力与功率及电源供应关系
晶体后级驱动喇叭的能力至少与以下几个因素有关：一、电源供应。二、输出功率。三、阻尼因子。四、抵抗反电动势的能力。或许，我们如果从喇叭这个方向来看后级，可能会使问题更清楚些。从喇叭的方面要怎么看呢？喇叭的驱动难易程度与一、阻抗曲线的走势。二、灵敏度。三、相位角的偏移情况。四、反电动势的强弱。

先说阻抗曲线，在喇叭说明书中我们经常看到喇叭阻抗8欧姆或４欧姆的记载。其实这个8或4欧姆的数字只是概略性的数字而已，因为没有一支喇叭的阻抗曲线能够从20Hz到20KHz之间都维持在8欧姆的位置上，至少它会随着频率的变动而改变阻抗数值。有时会高到几十欧姆，有时会低到1欧姆。喇叭阻抗曲线的变化与后级有什么关系呢？不要忘了，后级的功率输出要由喇叭的负载阻抗来决定，假若一部后级宣称在8欧姆时有100瓦输出，那么在16欧姆时可能只剩下50瓦输出，在32欧姆下更只有25瓦输出。反之，它在4欧姆时输出可能会大到200瓦，2欧姆负载时更可能大到400瓦。

当喇叭阻抗变高时，后级输出只是变小而已。然而，当喇叭阻抗变低时，后级输出就不仅是变大那么简单了。当后级输出变大时，我们首先会遇上的问题就是电源供应能够提供那么大的输出功率所需吗？如果不能，在4欧姆时就无法达到200瓦输出，更别提2欧姆时会有400瓦输出。假若电源供应有那么大的余裕，可以充足供应400瓦的功率所需，我们还要考虑另外一个问题：功率晶体能够承受那么大的电压或电流吗？通常，厂家不太可能会在100瓦的后级上面用上400瓦后级所需的功率晶体，因为这样一来，成本会大幅提高。

喇叭的灵敏度表面上看起来很直接，90dB灵敏度可能比86dB灵敏度来得好推。问题是，灵敏度的测试只对整支喇叭所能发出的音压做测试，而非对每支单体所能发出的音压做单独测试。所以，当100瓦的功率同时输入到喇叭的高、中、低音单体时（假设喇叭为三音路），首先遇上分音器，分音器在吃掉一些功率之后，再把剩下的功率输送到三个单体上面。此时三个单体会因为本身效率的不同、阻抗曲线的不同而对输入的功率产生不同的反应。换句话说，高、中、低音单体所发出的音量会不一样大。通常，我们如果发现低频量感很少，就会说这对喇叭很难推，不管它在说明书上记载的效率有多高，它就是很难推。而这种难推的喇叭往往又伴随着另外一个问题：高音单体很好推。在低音单体难推、高音单体好推的情况之下，您能想象会发现什么现象吗？那就是很多人都曾经尝过的苦头：低频不够饱满、高频却刺耳。

相位角的偏移其实就是喇叭容抗、感抗、阻抗趋前或落后的复杂变化。由于喇叭不仅与电子反应相关（被动分音器），也与机械反应（单体结构）相关，更与空气容积相关，它们相互之间会产生复杂的反应。这也就是说，后级无时不刻都在与复杂的喇叭容抗、阻抗、感抗搏斗，这也是喇叭难推的原因之一。

最后说到反电动势，我们可以把喇叭单体总成，看成一个有线圈、有磁铁的发电机，当扩大机的电流输入，驱动振膜进行前后活塞运动时，喇叭单体会产生电流，这股电流会回输到后级扩大机里，我们称此现象为反电动势。反电动势越大，喇叭就越难推。晶体后级由于直接与喇叭耦合，比较易受反电动势影响。而真空管后级由于有输出变压器耦合喇叭，受反电动势的影响较小。

写到这里，我们可以回头来看DR-3与DR-9的问题。从您所提供的数据中，我们可以知道DR-3与DR-9的电源供应能力在储存电能的电容上相差10,000μFD，不过DR-9的电源变压器稍大些，所以二者实际上的供电能力没差多少，我猜真正有差别的应该是功率晶体。所以，您可以这样认为：DR-３虽然只有纯A类25瓦，但是它的电源供应能力很足，在遇上难缠的喇叭时，能够比一般25瓦后级发挥更强的喇叭驱动力。反之，我们也可以这么看DR-9：在与DR-3相近的电源供应能力下，它虽然可以在8欧姆负载下输出100瓦，不过在4欧姆或2欧姆负载之下能否输出足够的200瓦或400瓦而不失真就有待观察了。

或许这个例子可以告诉我们，光看说明书上的功率输出数字并不代表太多的意义，更重要的是后级实际驱动喇叭时的表现，这也就是我们常说的：要以耳朵验收的一个实证。