音响侠客行三十九：电子管特性规格名辞解释及电子管的三参数

第尾才子

音响侠客行三十九：电子管特性规格名辞解释及电子管的三参数

设计一台扩大机时，必需要先了解有关电子管的各种特性规格，因为电子管特性规格可以让我们知道所有的有关该电子管的参数与资料，然后根据这些数据来设计电路，电子管特性规格中除了详列该电子管的规格数据之外，并还有动作的实例数据，可以选择其中一项动作实例，完全照着做就行了。

如果不想依照电子管手册上的实例来设计，那就要仔细研究手册上的各项有关参数来设计一台扩大机。不论如何，想要对电子管有较深入的了解，必需对电子管的特性规格有所了解：



灯丝电压与电流
提供电子管灯丝点灯的电压，可用直流或交流，每一支电子管的灯丝电流是都不相同，我们在实际使用时，要尽量接近这个值，太高、太低都会有负作用的，一般而言，稍稍低于厂方规格的灯丝电压是被允许的，但最好不要超过厂方，否则会减短电子管的寿命。

例如300B的的灯丝电压是5V(直流或交流)，电流是1.2A，我们在实际使用时，要尽量接近这个值，太高、太低都会有负作用的。

最高屏极电压
电子管最高屏极电压，在实际使用时，不得超过这个屏压值。

例如300B的最高屏极电压不得超过450V，最大屏极损耗是40W，一般的惯例，在实际使用时，不要超过最大值的70~~80%，也就是说，300B的屏压不要超过350V，屏极损耗不要超过30W。

最高屏极损耗
电子撞击屏极时，会使屏极发热，这热表示一种功率损失，每一种不同的电子管各有各自不同的屏极损耗，我们使用电子管时，除了电压与电流之外，也要注意不要超过该管的最大损耗值，实际使用时，屏耗最好不要超过最大屏耗的70% ~ 80%，否则电子管很快就会损坏的。

如何计算屏极损耗呢？

很简单，即电子管供给屏极的电压与屏极电流的乘积：
P=EI
其中：
P=屏极损耗
E=屏极电压
I=屏极电流

例如300B最大屏极损耗40W，假设我们设计300B的屏极电压是350V，电流是80mA，则相乘积是28W，约为300B最大屏极损耗40W的70%左右，所以是很安全的。

最大屏极电流

另一个项目是最大屏极电流，如果流经电子管的电流，一旦超过最大值，电子管就可能在两种情形之下损坏，一是屏极因过多的电子撞击而超热，二是阴极因过量发射而受损。玩电子管的人都有见到电子管的屏极发红的经验，那就是超过屏耗而使得屏极发红的现象。

在300B的数据中，300B最大屏极电流有两种不同的规定，亦即使用固定偏压时，最大屏极电流为70mA，使用自给偏压时，为100mA。因此我们在设计工作点时，不能超过这个数值。

极间电容
在表一中还有一个很重要的参数，就是「极间电容」，也就是电子管极与极之间的电容。

电子管的各极都是导体，其间也经常有电位差，因此它们有电容的作用，三极管中有「栅─屏」、「栅─阴(丝)」与「屏─阴」三种极间电容，例如WE300B的三个极间电容量，栅与屏之间是15pF，栅与灯丝之间是9pF，屏与灯丝之间是4.3pF，虽然这些极间电容都很小，但是这些小电容却会影响到高频响应，极间电容愈大，高频响应就愈差。这些参数只要代PSPICE就可以了大致让我们估算一下频率响应。

外型与管座
接下来我们就要看看300B的外型、内部构造、尺寸，与管座了，300B的外型只要看照片就行了，这种玻离管中间突出，形状有点像梨形的管子叫做"ST"管(一般直筒管状的玻离管如EL-34或6550等叫做"GT"管)，300B可说是较大型的ST管。至于各厂牌的300B的内部构造却都不太一样，这将会在各300B的比较试听时会再详细介绍的。



原厂资料中的FIG 1是WE300B的外部尺寸图，FIG 2是300B的管底接脚尺寸图，由FIG 1中我们可以看到管子的基座部份有一个突出的针状金属栓，这是用于直立式管座时的卡栓，只要将电子管的卡栓对准这种卡栓式的管座插入，然后再向右旋转就可以把电子管卡得牢牢的，像211与845电子管都是使用这种管座插入电子管的，只不过300B的管座比较小一点而已。但是一般300B大多都使用一般四脚的管座。

我们可以见到300B常用的四脚管座，有两个较大的插孔与两个较小的插孔，其中两个较大的插孔"1"与"4"是灯丝，两个较小的插孔"2"与 "3"分别是栅极与屏极。又使用这种管座的电子管叫做"UX-Type"，有很多电子管都用这种UX-Type的管座，像是2A3、26、45、50、71等直热式三极管，或80、83等直热式的整流管都是使用这种UX-Type的管座的。

原厂推荐操作实例
所有电子管手册都有原厂提供的推荐操作实例表，不同的工作点，不同的负载，会得到不同的输出功率以及不同的失真率。如果您不想自己依照电子管的特性曲线设计时，可径参考原厂推荐操作实例照着装就行了。

　
电子管的三参数

Gm-μ-rp (电子管的动态特性)
使用扩大机的目的是放大声音的讯号，而电子管在实际工作时，输入的音乐讯号并不是一个恒定的值，而是随着讯号而变化的电压，所以必需要知道电子管对这细微的变化所引起的反应，这就是电子管的动态特性(Dynamic Characteristic)，决定电子管动态特性的参数有三，即「跨导」、「放大因素」与「屏极电阻」。


例如300B的灯丝电压Ef=5.0V，屏极电压Eb=300V，负压Ec=-61V时，此时的屏极电流为60mA，放大因素为3.85，屏极电阻为700W，栅到屏的跨导为5500姆欧。其中放大因素、屏极电阻与跨导是电子管的最重要的三个参数，因此必需要先了解这三个参数的意义与相互的关系。

跨导(Gm)

Gm=DIp/DEsig

跨导(Gm)等于屏极电流变化量除以栅极电压变化量(屏极电压固定)。

其中：
DIp=屏极电流变化
DEsig=栅极讯号电压变化
即电子管在栅极引起的电压变化，相对于屏极电流所产生的变化，这栅极的电压变化量，与屏极电流变化量之比，谓之「跨导」(Transconductance)，又称为「互导」(Mutual Conductance)，符号为"Gm"，跨导的单位是姆欧"mhos"。

要注意这"mhos"与电阻的"ohms"不一样，我们知道电导是电阻的倒数，等于电流除以电压，单位也是姆欧。

但在实用上，由于mhos做单位太大，因此通常都用百万分之一姆欧，也就是μmhos。

放大因素(μ)

μ=DEp/DEsig

放大因素(μ)等于屏极电压变化除以栅极电压变化(屏极电流固定)。

其中：

DEp=屏极电压变化

我们知道一个小变化的讯号电压由电子管的栅极输入，由屏极输出就成为大变化的讯号电压，而这小变化的栅极输入电压导至大变化的屏极输出电压之比，就叫做放大因素，以希腊字"μ"来表示，或又称为"mu"。

三极管的放大因素决定于电子管的机械结构，栅极离阴极愈近时，对射向屏极的电流的影响愈大，因此放大因素μ也愈大；反之，如果栅极的网孔较疏，栅极上电位的影响小，放大因素就愈小。

例如300B是专为功率放大而设计的管子，功率管的屏极工作电压较高，空间电流大，阴极(或丝极)与屏极都做的比电压放大管粗大，而栅极的网孔也需要大，才能通过大电流，因此放大因素就不会高。

屏极电阻(rp)
(此处所谓的屏极电阻系指电子管的内部电阻，而不是指屏极负荷电阻)

rp=DEp/DIp

屏极电阻(rp)等于屏极电压变化除以屏极电流变化(栅极电压固定)。

电子管的电流，由阴极(直热三极管的灯丝即阴极)发射，经由空间电荷、栅极，到屏极的途中，能量会有损失，转换成热，换句话说，电子管内部由阴极到屏极的通路中对电流的阻力叫做屏极电阻，rp的单位与电阻一样，为奥姆"W"或"ohms"。

三个参数之关系

以上的三极管三个参数是非常重要的，其间的关系为：

μ=rp′ Gm

这三个参数并不是一成不变的，我们可以由原厂数据图中看出其间的相互关系。




最后加一个300B的流行线路图:

木瓜开会

科普好文，如果提到“低于厂规灯丝电压太多，阴级会中毒”，并简介阴级中毒的后果，就更理想了。

shiuyipyuen

木瓜开会 发表于 2016-11-12 12:08
科普好文，如果提到“低于厂规灯丝电压太多，阴级会中毒”，并简介阴级中毒的后果，就更理想了。

中毒是从物理的角度看阴极表面层并无损坏或或表层物质脱落,但发射效率严重下降.

中毒浅的可用某些方法激活,但很少有人对激活前后效果和对管子寿命影响发过资料/文章.

所以对中毒的激活是否可行知之甚少,