关于制作电子管测试仪时需要先了解的技术问题

yjgzhjin2008

论坛有关制作电子管测试仪的制作，能看出设计者为了完成“完全自动检测”煞费苦心。总体框架设计是没问题，但在制作过程中缺乏考虑对电子管本身特性，其中54颗继电器集中切换到一张PCB板不是一种很理想选择，后期维护和维修谁碰到谁头疼。

以往很少的实验室才需要用到功能完备的图示仪。但是真正理想的电子管图示仪是十分复杂，也不便于维护。糟糕的是手里的曲线绘制仪估计是其所有测试设备中最不可靠的一个。

下面是根据个人制作电子管图示仪中遇到的一些问题进行归纳和总结，以免后期设计者少走弯路。

1、灯丝电压，可调并且能够提供42V的线性电源，消耗的功耗至少在95W。

2、电子管测试仪除了绘制曲线，分析管子特定工作点的性能，匹配管子，测跨导等。当匹配管子时，不仅需要匹配阳极电流，同样也要匹配跨导（抵消掉偶次谐波失真）。跨导是一个变动的目标，要判断是从-0.5V到+0.5V范围内的变化内取值准确，还是将电压范围扩大到-1V到+1V中取值整定才是正确。

3、跨导是变动的，因为它随着阳极电流的变化而改变。纯直流可以测不同频率测试，像交流比例测试的架构会将电网频率和一些谐波加到栅极上，所以有必要施加高频成分。但也不要太高频率，以防止米勒电容的产生，以10KHz-15KHz以内的频率为好。通过串接阳极电阻来检测电流，检测出的测量电压输入到高通滤波后进行放大（检测电压很低），这样可以有效抑制大幅度的工频干扰，才可以准确地确定任何工作点下的跨导值。

4、对于三极管可以认为是Ia=Ik（即阳、阴极电流基本相等），去测试五极管阳极电流时，必须让采样电阻位于阳极电路中。但这电阻上的绝对电压从0V扫描到750V电压时，需要融入很好的共模抑制比的差分放大器的电源。电源的设计上需要高共模抑制比，能够确保电源在噪声环境下的稳定性和准确性。

5、另一个考虑是当阳极电压达到最大值时，阳极电流也最大，从而阳极的功耗也达到最高，这时发热的阳极会轻微改变其特性。为了避免从此产生的测试误差，可以对扫描方式进行修改：其幅值是跟踪原始斜波波形的窄脉冲。比如这时间只有阳极脉冲电流10%，这样阳极损耗就会减少十分之一。

吉祥喜庆

好文章抛砖引玉！

大好河山

好文章，对电子管使用成功大有帮助

我是自愚自乐

虽然我看的一头雾水，但是我还佩服动手能力强的人

yjgzhjin2008

6、阶梯波

扫描电压同时施加在X偏转板和电子管上，它可以是任何波形，成本最低的波形是来自于电源变压器二次侧的半波整流正弦波。

因半波整流正弦波在扫频末尾会变慢，会导致在阴极射线上亮度不均匀。还有其他误差会引起扫描轨迹不完全重合。

所以，一般采用斜波波形可以解决上述两个问题。但是需要一个波形发生器和功率放大器提供给电子管。

海河

楼主朋友再接再厉。

我先坐享其成

qbqian55

    如果精度要求不高，栅压阶梯波可以使用7级阶梯波发生器。此发生器可以使用震荡器+计数器+传输门+运放构成（当然使用单片机更简单），由于普通运放电源一般使用+/-15V。所以此法产生的阶梯电压最大差值应该不大于24V。也就是单阶电压在3V多一点。至于阶梯电压从被测电子管栅压的什么位置开始上升，可以用一个负电源来调整整个阶梯发生器与被测电子管相对电位。以满足不同负压管子的测量需求。
    我觉得扫描控制应使用功率乘法器，一旦被测的电子管电流与阳极电压（锯齿波）值的乘积超过设定值，被测管的阳极电压锯齿波应该立即归零，计数器加一，阶梯波发生器发出下一个栅压值，开始新栅压值测试。直到7个阶梯波全部测完。
    以上是一些不成熟的想法，供楼主参考。

姚子

海版的图让我发现6N5P的特性曲线原来如此的惊艳！线性度好的超出意外。

中山老曹

我也来凑个数，某直热管：

中山老曹

这个是WE408的曲线（特殊接法）




五极管接法：

yjgzhjin2008

qbqian55 发表于 2024-9-14 21:32
如果精度要求不高，栅压阶梯波可以使用7级阶梯波发生器。此发生器可以使用震荡器+计数器+传输门+运放构 ...

你这思路有亮点，尤其是超值归零。自己能写软件编程很多灵感实现不是那么难。

七级阶梯波去分析管子特性和工作点是明显是不够用的，同时阶梯负压最低要大于--80V。国内不少个人制作，很多灵感源于几年前国外比较流行的uTracer6。

yjgzhjin2008

中山老曹 发表于 2024-9-15 07:54
我也来凑个数，某直热管：

一款直热五极管三极接法测试曲线。。。 。。。

yjgzhjin2008

uTracer6是一种在售微控制的模块，它提供一种基于PC机的三极管曲线画图工具。阳极电压提供就像相机闪光灯一样，通过高压电容器的充放电生成一次阳极特性曲线。
利用三极管阳极电流与阴极电流相等，由一个10Ω采样电阻将其电压采集送入一个模拟/数字转换器（ADC）里。栅极电压通过数字/模拟转换器（DAC）以1V为步进长度被控制。基本原理如下图所示：

yjgzhjin2008

海河 发表于 2024-9-14 20:13
楼主朋友再接再厉。

我先坐享其成

海版V587！扫描都能干到200V，怎么做到的

qbqian55

yjgzhjin2008 发表于 2024-9-15 09:00
你这思路有亮点，尤其是超值归零。自己能写软件编程很多灵感实现不是那么难。

七级阶梯波去分析管子 ...

    我的思路是模拟+数字电路构成测量电路、多级阶梯波不是不可能，多来几级计数器就OK了。另外电路略显复杂（7级阶梯波使用8路排阻即可实现），要使用R-2R链路产生运放输入电压、也可以使用DAC发生。至于阶梯高度调整运放反馈即可实现（3伏以下），如果要实现高幅度的阶梯波可以对运放输出用三极管放大即可（就是使用单片机也绕不开这个放大器）。至于100V左右的栅负压，使用一个100V电压加一个电位器就可以把阶梯波所处的电位任意迁移。