音响侠客行二十八：胆石整流之争

第尾才子

音响侠客行二十八：胆石整流之争

胆石整流之争由来已久,胆迷坚持说石整流机声音不好, 而石迷却说电子管整流机软而无力? 可是没有人想到为何名机多以石整流。

本来道理是十分明显的, 胆整流管阻抗高, 功放大输出时电压下降远比石整流机严重, 因此电源内阻增高太多, 电压也因为电流增大而大幅下降, 由于名机多是推挽AB1放大的, 电流并不稳定，声音当然是软弱无力!

对于拥护晶体机和爱好管球的爱乐者们，这的确是个艰难且争议多年的问题。用惯晶体机的人认为，晶体机具频率响应较佳、分析能力强、反应速度快、高频延伸良好、三度空间感惊人。阻尼因素高，使得低频及超低频有绝对的重量感及权威性。
唉呀！如何是好？无端挑起如此管石话题。非也！笔者真正的用意，只是想提出来，不论是管球或晶体管，只要尽心地把它们搞好，它们在声音的质量上，都值得人人尊敬。常常听到普罗烧友们讨论：电子管是电压放大组件，晶体管则是电流放大组件。这种区分大致上看起来似乎颇正确，然而仔细研究一番，事实的情况如何呢？不管是电压放大或功率强放，我们所欲获得的增益或是放大器所能提供的能量，事实上都离不开P与VI互等的关系，亦即功率是电压和电流的乘积。在相同能量P的需求下，电压用得高，则电流小一点；电流用得大，则电压低一些。许多往昔的管机和晶体机里，大部份是这种情形。其实它们的分野，最大部份是电子管的内阻很高，而晶体管的内阻很低。因此在功率放大部份，电子管电路不能避免的，需要用变压器来做为和喇叭之间能量传输的工具。有少部份的OTL设计，但是由于电路稳定性、多管并联所产生的配对、高温及后续维修等问题，使得OTL电子管机不能成为主流。

整流电路的内阻、杂音、效率

使用于音频放大器整流电路里的组件，最常用的就属二极电子管和硅二极管。由于放大电路之主动组件（电子管、晶体管）以直流工作，所以必须将市电升降压后，予以「整流」，使成为脉动式的直流，经滤波电容平整后，供各放大级来应用。整流用的电子管，结构上可分为旁热式和直热式两大类，结构虽然稍有差别，都还方便使用。6X4、5Y3、5U4、5AR4、5R4及一些数字管都是常用的整流管。整流管的内阻仍然相当高。用在前级放大器及单端后级较为轻松，拿来用在推动大电力的功率放大就困难许多。由于各整流管的内阻相差不小，所以即使更换一只整流管，也很容易造成非常不同的声音表现。较柔、甜、硬、干、瘦等等的形容不一而足。反观半导体材料科技突飞猛进，这十数年来所生产的整流二极管，早已达到超高速、高耐压、大电流、低漏电、低杂音等高水平的需求。各厂家都有许多相当优秀的品项供选择应用，而且价格廉宜。常听人说，使用二极管整流，声音较干较硬，较没有管球味，而且并不好听。笔者倒是有不同的看法。事实上使用整流管的电源内阻，是比使用二极管整流之电源内阻高出甚多。两者的效率相差很多，加上负载后，二者的差异就更明显。另外，高电压、大电流（其实也仅数百毫安而已）的整流管，其热噪音也相对提高。因此在那些类型的放大电路上，要选择何种整流管、作成什么方式的整流，都是一个极费心的问题所在。在任何状况下，我们大家都希望电源内阻越小越好。它真正的含意即是希望有个取之不尽、用之不竭的大容量电源供应，使扩大机在工作上能瞬变反应极佳。能量充足，出好声的机会必然大一些。许多管友也曾讨论，每只强放管顶多用掉百余毫安，即使四支也不过六、七百毫安，是否需要像那些发烧机一样，使用那么大容量的滤波电路，固态桥式整流子等？这里我们愿意指出，大部份发烧机的电源都尽量维持2-4倍所需的最大电流需求；更有甚者，4-6倍的功率容量也是常事。如此的电源，绝对有一个好处，那就是内阻较低、能量丰沛、对各种音乐的演出都能轻松愉快。我们大家所怀念的铭机，包括Mclntosh C-22前级在内，几乎都使用了类二极管的整流。因为这是最简单、可靠且效率较高的一种方式。

硅二极管整流噪音

可是, 胆迷的坚持也不全是心理作用。晶体二极管有如乙类机, 晶体二极管在整流中不停开开关关, 一直到0.7v才开动, 即在交流电压跌破0.7v便关了, 因此两个波之开有1.4V是没电流的。相反电子管由于电子的热活动，因此在零电位时仍是通的, 两波之间没有空隙。

此外, 晶体二极管在开关时大约有几毫秒的时间由于载流子运动是在失控的，很多时在此形成二极管开关噪音。晶体二极管在整流中产生之空隙本来大多会被滤波电容过滤，但1.4V之空隙在350V之工作电压下所产生之振动已有500Hz，高次谐波及寄生振动最高可高达20-30KHz, 开关噪音也可高达20-30KHz, 如果再加入串联整流器, 桥式整流器, 以及使用不良的二极管，甚至可以产生振幅达几伏而频率高达200KHz的高频开关噪音。

如果再加上接地不良，此噪音可经由供电电线或地线进入前级，使放大器音质变劣，在负反刍放大器中此问题更是严重。 因此有关之反向恢复时间是二极管整流的重要参数。

反向恢复时间

现代脉冲电路中大量使用晶体管或二极管作为开关, 或者使用主要是由它们构成的逻辑集成电路。而作为开关应用的二极管主要是利用了它的通(电阻很小)、断(电阻很大) 特性, 即二极管对正向及反向电流表现出的开关作用。二极管和一般开关的不同在于,“开”与“关”由所加电压的极性决定, 而且“开”态有微小的压降Vf,“关”态有微小的电流I0。当电压由正向变为反向时, 电流并不立刻成为(-I0) , 而是在一段时间ts 内, 正向电流始终很大, 二极管并不关断。经过ts后, 正向电流才逐渐变小, 再经过tf 时间, 二极管的电流才成为(-I0) 。ts 称为储存时间,tf 称为下降时间。tr=ts+tf 称为反向恢复时间, 以上过程称为反向恢复过程。反向恢复过程，实际上是由电荷存储效应引起的，反向恢复时间就是正向导通时PN结存储的电荷耗尽所需要的时间。假设为Trr，若有一频率为T1的连续PWM波通过二极管，当Trr<T1时，二极管反方向时就不能阻断此PWM波，起不到开关作用。



开关从导通状态向截止状态转变时，二极管或整流器在二极管阻断反向电流之前需要首先释放存储的电荷，这个放电时间被称为反向恢复时间,在此期间电流反向流过二极管。即从正向导通电流为0时到进入完全截止状态的时间。

快恢复二极管的特点

快恢复二极管的最主要特点是它的反向恢复时间（trr)在几百纳秒（ns)以下，超快恢复二极管甚至能达到几十纳秒。所谓反向恢复时间（trr)，它的定义是：电流通过零点由正向转换成反向，再由反向转换到规定值的时间间隔。它是衡量高频续流及整流器件性能的重要技术指标。

上图中IF为正向电流，IRM为最大反向恢复电流，Irr为反向恢复电流，通常规定Irr=0.1IRM。当t≤t0时，正向电流I=IF。当t>t0时，由于整流管上的正向电压突然变成反向电压，因此，正向电流迅速减小，在t=t1时刻，I=0。然后整流管上的反向电流IR逐渐增大；在t=t2时刻达到最大反向恢复电流IRM值。此后通过环路放电，反向电流逐渐减小，并且在t=t3时刻达到规定值Irr。从t2到t3的反向恢复过程与电容器放电过程有相似之处。由t1到t3的时间间隔即为反向恢复时间trr。



整流二极管的选用

幸而解决方法也十分简单，在晶体二极管上并连一只高压电容，使晶体二极管关闭时仍可通过放电填补。这个电容不可以太大, 通常10-100p即可。此外, 也要在滤波电容并连小型塑料电容来旁路高频信号。当然，最好的方法是买一些好些的二极管，现代的二极管的开关噪音微之又微，那什么也不用做，正常滤波巳可处理掉。而一点接地也可把这些信号处理好。

更幸运的是, 有关之问题多是发生在70-80年代生产的在整流二极管中。因此，选用前要先了解整流电路的输入电压、输出电流。整流电路的形式及各项参数值等。然后根据电路的具体要求选用合适的整流二极管。在串联型电源电路中可选用一般现代的整流二极管。在收音机、收录机的电源部分用于整流的二极管都是硅塑封的普通整流二极管，比如2CE系列，1N4000系列，1N5200系列。1N4001型（2CZ85B）整流二极管的额定正向整流电流为1A。 只要有足够大的整流电流和反向工作电压就可以选用。在低压整流电路中，所选用的整流二极管的正向电压应尽量小。

在选用彩色电视机行扫描电路中整流二极管时，除了考虑最高反向电压、最大整流电流、最大功耗等参数外，还要重点考虑二极管的开关时间，不能用普通整流二极管。一般可选用FR－200、FR－206以及FR300－307系列整流管，它们的开关时间小于0.85uS。在电视机之类的开关型稳压电源，必须选用反向恢复时间短的快速恢复整流二极管。可选用PFR150－157系列，其反向恢复时间为0.85uS。

bozi0_0

其实还有一争~~~模拟VS数字~~~

howard

至于整流二极管的选用，对于胆机400V的振幅来说，1.5V的噪音压幅到16欧姆或8欧姆的喇叭后，根本就不是问题，只是有些人喜欢钻牛角尖。
就像本群有位大师谈的所谓名贵线材选用一样。实验中发现还不如普通电线效果好一样。