降低交流点灯噪声的体会和交直流点灯的利弊

whmks

    前段时间坛友们对交流点灯有不同的观点，主要集中在交流点灯后出现的噪声是50Hz还是100Hz，主要是热惰性造成还是感应（有电容、漏电、磁场）造成等不同点。看了以后感到都有一定的道理，但要分析这一现象是怎么来的、主次是什么，经测试和分析现向坛友们汇报一点体会，正确与否请坛友们修正。
    一、直热管，直热管有双灯丝的平衡结构和单灯丝结构，双灯丝可并联后减半电压供电。
   1、根据灯丝结构，可组成以下三种调平电路，其中：串联的二种电路工效相同，基本没有区别。
灯丝并联


灯丝串联


另一种灯丝串联


   2、必须要有调平衡电位器，即使是双灯丝结构，灯丝也不可能相当平衡，还是要用电位器调平更好。
无电位器电路接法


无电位器的波形虽然也是100Hz，但有大小波，幅值也比有调平电位器的略大。


有电位器波


    3、50Hz和100Hz的产生，当调平电位器严重失调时就是50Hz。逐步调整电位器，最后会达到平衡的就是等幅的100Hz。见下面调整过程的波。
失调到调平的5 张波形图










对于多管多灯丝电压的整机就要用示波器监测进行耐心细调，一旦有一组未调好，最后输出是以大为主。

     4、双灯丝结构的并联接法能明显降低噪声，
并联的波


串联的波


     5、短路栅极对降低噪声基本没用，这与旁热管明显不同。阴极有电容的波幅增加一倍多。
阴极无电容的波


阴极有电容的波


    6、分析噪声形成，是以热惰性为主还是感应（电容、磁场）为主。
   从3、4点的波可看出不是热隋性为主，如果是热惰性为主就不会出现并联后噪声大幅降低，因灯丝获得的能量和方式都没变，但输出幅值明显降低。
   当然，管子的热惰性现象可能也存在，但不是主要的，而且我们也改变不了这一现象，除非用直流点灯或高频交流点灯，缩短加热周期。因此，噪声大小可能是以电压场强感应为主。正如300B和2A3，有的说300B的热惰性差于2A3，所以噪声比2A3大，但不知二者的电压差一倍，如果300B灯丝做成双灯丝平衡结构，使用2A3同样的2.5V电压，估计噪声也会降低。

     7、直热管调平的电压基本在中点，这点与旁热也不同。
调平后电位器二端的阻值




     二、旁热管
     旁热管测试电路

    1、旁热也可用调平电位器来进一步降低噪声。但在多管和多组灯丝下可能没有单管单组灯丝电压的好调，我也没有上机试过，有兴趣的坛友可一试。
没有调平的一头灯丝接地波


没有调平的另一头灯丝接地波


有调平电位器的波


    2、旁热单灯丝没有调平电位器的噪声就是50Hz，这不用争论。双灯丝平衡接法的，或单灯丝有调平电位器的是100Hz。因手中没有1:1探头，所以示波器打到最低是10mV/格，但还能略见图中有100Hz的波。
下图是6C3的调平波


下图是5814并联接法的调平波，蓝线是测高压端纹波。波非常小（当初怀疑电路没工作，就用手靠近栅极立马出现感应噪声），说明用调平电位器在旁热管上也有作用。


下图是5814并联接法的感应波


    3、没有调平电位器的灯丝接地有热端与冷端，但在多管多灯丝电压下就要细心搭配。

    三、关于整机调试
   上述都是单管测试，仅说明一个现象，到了整机就复杂多了。这种低频噪声的来源有多方面，有高压滤波不净的100Hz和胆整流灯丝的50Hz、有环路和变压器间的50Hz感应噪声、有交流点灯的50Hz的噪声等。
     在整机制作上首先要摆好各变压器，如果没摆好，即使功放部分已调好也没用，噪声是以大为主。摆放位置有示波器的最好，没有的用低阻高分贝耳机监听。
    装机后再进行单声道单独分级调整，要从功率级开始，向上逐级调，调时要断开上一级耦合。
    多组灯丝电压的要主意冷热端。

   四、讨论一下直流与交流点灯的利弊，主要集中在以下三点。   
    1、直流点灯的管子容易老化。
    有坛友分析说：直流有热端和冷端+-，造成温度不一，从而发射电子不同，造成热端发射电子多容易老化。这个现象可能有，但没有数据支撑，如坛友有这方面的数据请提供一下，以便验证。
    2、对灯丝寿命不利。
    对灯丝寿命来说，可能是直流的好，原因是直流的电压、电流基本恒定，不冲击灯丝。而交流点灯是有峰值电压和电流，再说交流220V也是不稳定的，有高有低，高时的峰值电压、电流更大，冲击也更大。也可能灯丝本来就耐操，不要杞人忧天。
    3、对音质有影响。
    对于这个问题，有交流派和直流派。
   交流派的认为声音鲜活（可能是想象交流加热是高低高低每秒100次而引成鲜活，从上述的测试中可以看出，这现象不能说没有，但占比不会高，不足于能明显辨别，可能另有其因），直流的呆板。还有一说声音温暖有弹性，直流的声音偏硬，这可能与基波有50-100Hz噪声有关，这噪声能减弱一些高频的小信号，如齿音等。我做过几台能线性削减高频的胆耳放，使原本20-20K相当平坦的波变成20-15K，20-12K等等，听感上就能减少齿音，逐步趋向温暖。
上述这二种说法的验证结果都是听，好像没有看到有数据支撑，如坛友有也请提供一下。
   直流派的说背景宁静细节更多，验证结果是输出端噪声低（有数据支撑）和听细节。
     对上述3点，因没有作过可靠的对比，没有数据支撑，所以提出讨论。希坛友们可发表各自的观点。

另外：象胆整流、石整流、高压稳压、廉栅稳压、自偏固偏等，都有不同的说法，目前没有做过较可信的对比就不猜测了。如有坛友有，可一并提出以便探讨。

于海旺

阴极加热发射电子，热惰性不是产生交流省的根源，热惰性大的可以改善交流声。当然凡是用交流的纯电阻负载都可以用直流代替。

直流点灯需要定期的交换电极。灯丝一端 在灯丝电压过高时灯丝过热，发射电子的能力增高，但是由于氧化物的剧烈蒸发，过一些时间后反而会使阴极发射能力降低，使阴极很快就不能正常工作，因而就大大缩短了管子的寿命。另一端灯丝电压过低时，由于温度不够，阴极发射效率将大大降低，如果电压低得太多，将使电子管不能工作。另外，加热不足还容易在氧化物层表面上产生局部过热现象，这对氧化物层是极为有害的。电子管的屏流要通过氧化物层。如果阴极加热不足，氧化物层的电阻就要大大增加。氧化物层较厚的地方，电阻特别大。屏流流过这些地方，把它们强烈加热，而这又使得它们的电子发射效率增加，结果屏流更大。这样恶性循环的结果，使这里的氧化物层严重崩溃，大量地蒸发和放出气体，导致管子损坏。直热式阴极除上述影响外，因为阴极（镍丝）很细，是用弹簧拉成“V”或“W”形，镍的熔点很低，机械强度不高，过热时还会使镍丝剧烈蒸发而变细，最后为弹簧拉断。

刀尖踢踏舞

旁热管加了灯丝平衡电位器后，测出来的100HZ有没有可能是电源纹波？

4P1作为功率管，因热惰性产生100HZ不太可能。

只要不是把电池管的灯丝用交流供电，其它管子基本上不用考虑热惰性问题，电子管的设计者们不可能没有考虑过这个。

电子管的设计者可不是电子爱好者杞人忧天的那种水平。

226291

前来学习，感谢楼主。

whmks

刀尖踢踏舞 发表于 2023-5-5 11:42
旁热管加了灯丝平衡电位器后，测出来的100HZ有没有可能是电源纹波？

      直热管是灯丝发出的，我的高压电源是有电子滤波的，纹波相当平坦，在测旁热管时有高压纹波，就是一条直线。旁热管因调平后噪声实在太小了，最后加高灯丝电压才略有一点好像是100Hz的波，根据原理猜想与直热管相同才说也是100Hz，不过这样低的噪声已不影响了。

重感冒

就第四大项的第1点，我说两句，用300B为例，假定理想状态，电位器动臂在中点，此点对地电压60V，屏流60ma，然后直流点灯。那么接电源正极的灯丝端电压为，60+2.5=62.5V,接负的那端就是60-2.5=57.5v，因此对栅极而言，偏压是一边大一边小的，所以屏流也就一边大一边小的，靠负端那边屏流大，因为负偏压只有-57.5V，靠正端的那边屏流小，因为对栅负偏压是-62.5V。这就是直流点灯内部屏流分布不平衡的根本原因。又因为两边有对消的关系，所以最后总屏流还是60MA，如果要算内部屏流差多小，怎么办，不要求高度精确的结果的话，简单一点用百分比就可以大概算出，2.5/60=0.041666，也即是2.5v对屏流的影响量为4.1666%，所以刚好影响2.5ma的屏流，一边降2.5ma ，一边升2.5ma。所以严格说直流点灯是会产生阴极负荷一边重一边轻，理论层说是对寿命有影响没有错，但4.2%的影响真能影响灯丝寿命吗？我看可以忽略。平衡电位器的50hz交流噪音的抵消也基于这个原理，理想时这个调整得当，就会让作用在灯丝的5v交流抵消至尽，然后灯丝热惯性的100hz微弱起伏才会观察的到，如果50hz都未能抵消，那将会把热惯性的100赫兹淹没，由于管的特性不是百分百线性，同样的栅压变化，上升下降的屏流都不是一样，所以也就无法100%抵消，总有残留总有不能抵消的部分，这就是基本的残余噪音。这个量和管的线性有关，就算定义灯丝热惯性起伏为零，但这个对消后的残余噪音也不会为零。以上是对直热管而言的，与旁热管无关。

补充内容 (2023-5-6 09:11):
如果真正能理解明白并根据残余噪音的大小与管内部线性有关的这一基础，就可以理解并解释为什么4P1s的4.2v交流点灯为什么会比并联的2.1V噪声要高。这个的确与热惯性无关。

ssffzz1

于海旺 发表于 2023-5-5 14:50
阴极加热发射电子，热惰性不是产生交流省的根源，热惰性大的可以改善交流声。当然凡是用交流的纯电阻负载都 ...

请教下版主

“
灯丝一端 在灯丝电压过高时灯丝过热，...
另一端灯丝电压过低时，由于温度不够

"
对于灯丝通过直流电，在电压高的一端会比电压低的一端热吗？ 我理解是同样的温度。

记得以前论坛讨论过这个问题，帖子没找到。



多谢指教。

3ykt123

直流点灯容易老化的原因应该是，直流压差造成的发射电子不均衡，不是加热不均匀造成的

于海旺

ssffzz1 发表于 2023-5-5 15:24
请教下版主

“

散热有三种方式因为导体有热传导，灯丝的温度差别几乎忽略不计，理论上 电位差会造成温度差是毋庸置疑的，况且对灯丝表面氧化物阴极并不是良导体这就会有温差，直流点灯主要不是温度的问题，而是电子的同性排斥所致的电子云的不均匀，其结果可以参考电压过高（一端）与过低（另一端）对阴极氧化物，钡原子的蒸发的影响。
夸大一点说，比如在一条铁棍上面套上阻燃塑料管，你加热一端，铁棍的温度各处基本一致儿塑料管就不同部了。

ssffzz1

多谢版主，后面的那段我能看懂，就这句存疑

“
，理论上 电位差会造成温度差是毋庸置疑的，
”

我说说我的理解：

一根灯丝，假设是10厘米长并假设灯丝电阻均匀。

A C是两端，B是中点。加10V电压。AB之间电位差是5V，BC也是5V。所以AB段，BC段发热是一样的。如果分更多的段，那么各段也是一样的。如果分无数段，那么各处还是一样的电流，一样的电阻。

从公式上理解 I^2 * R 。直流导体各处电流一致，那么发热量一致。

不知道上述理解对否，感谢指教。

whmks

重感冒 发表于 2023-5-5 12:16
就第四大项的第1点，我说两句，用300B为例，假定理想状态，电位器动臂在中点，此点对地电压60V，屏流60ma， ...

     谢谢你参与讨论，用压差来分析电流偏差也是一种可信的观点。不过真正的压差并不是计算中的二分之一，而是以负极端为主，即负极基本在55V，正极基本在60V，所以有老烧说：用直流点灯的直热管要定期更换灯丝供电极性，在理论上是成立的。

whmks

于海旺 发表于 2023-5-5 14:50
阴极加热发射电子，热惰性不是产生交流省的根源，热惰性大的可以改善交流声。当然凡是用交流的纯电阻负载都 ...

      感谢版主参与讨论。关于用直流点灯影响直流管寿命，现在有二种说法，压差和温差。这二种可能都存在，但可能是以“压差”一说比较有依据，也可能以“压差”为主，“温差”可能微不足道。不知对否？

whmks

ssffzz1 发表于 2023-5-5 21:00
多谢版主，后面的那段我能看懂，就这句存疑

“

   谢谢参与讨论，并提出了很好的问题与假设。

刀尖踢踏舞

直热管的屏压参考点不是从灯丝中点取出吗？  又不是以灯丝一端为参考点，

如下图，除非把F或者P接地作为参考点，但这不是正确的做法吧。

whmks

刀尖踢踏舞 发表于 2023-5-6 09:56
直热管的屏压参考点不是从灯丝中点取出吗？  又不是以灯丝一端为参考点，

如下图，除非把F或者P接地作为 ...

谢谢参与讨论。直热管是灯丝端与屏极端作为工作电压的值。