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“胆机”中的电子管

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发表于 2010-4-10 18:00:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
“胆机”中的电子管
曾德钧

    电子管在香港和广东叫胆,在台湾叫真空管,英文中叫VACUUM TUBE或TUBE.电子管发明至今已有近一个世纪了,自50年代末期后,随着晶体管的出现,电子管的领地逐渐地缩小,几乎被人忘记,在我国这种现象更是严重.由于能源政策的原因,电子管甚至曾被限制使用.也有对晶体管夸张的宣传,使得电子管几乎绝迹.要不是这些年被用在高级音响上,可能现在许多30岁以下的年轻人已不知电子管是何物了.
       最近这些年,音响中的电子管热和我国的“金龙管”扬名海内外,极大地刺激了大陆发烧友对胆机和胆的兴趣.但是许多朋友却对其了解甚少,希望更多地了解       一些有关的情况,这里我向大家介绍一些我所知道的情况.
      电子管的发明,要追溯到上一世纪的80年代.在那时伟大的发明家爱迪生在改良白炽灯的过程中,意外地有一个发现,就是在灯泡里再加入一只电极,被通电加热的灯丝会向加了电的电极放电,即在电极与灯丝回路里产生电流.这个现象在我们中学的物理书上被称为“爱迪生效应”.这个发现的重要作用,当时的爱迪生并没有注意到,只是把它注册了专利而已.到了本世纪初,英国的科学家J.A.Fleming(费莱明)把“爱迪生效应”加以发展成为二极管作为整流检波用,并取名Bulb或Valve.从此Fleming Bulb奠定了电子管的基础.过了两年,美国的Lee Do.Forest将一支另外的电极(Grid及栅极).放入了二极管里.他们发现这种管子能检波又能放大.从此电子管开辟了一个新的时代.
      在1913年,电子管第一次被用在再生接收机中.但电子管用在音响中始于何时,我还不能确切地说清.能查到的资料最早记载的是大约是在本世纪30年代初.那时美国的Western Electric公司发明了WE300A(即大名鼎鼎的300B前身).而美国的RCA公司则发明了2A3.在那时,这两只在现在仍闪着光芒的电子管便开始在音响史上写下了光辉的一页.WE300A被用在该公司制造的WE86有声电影扩音机中,而2A3则装在RCA公司的豪华型唱机-Electroller D22里.由于WE300A是用在专业系统里,而很少被人注意.而2A3则用在家用系统里,故被注视.在当时就开始有发烧友用2A3推挽做出有22瓦“大功率”放大器.在此之后,大约是1934年左右WE300A被改良为WE300B,这只管子在我国东面的扶桑之国-日本被称为“梦幻之球”。许多发烧友对它如痴如醉。认为它的音色无法被超越(从我自己装的2A3、211、845等中也体会到这一点)。WE300B大约是在70年代后期才停产的,这只管在英国和日本均有类似规格出品,英国产的型号叫4300B。
    本世纪的20年代到60年代,可以说是电子管的鼎盛时期,从20年代开始,为了改善三极管的高频特性,逐步发展出了四极管、五极管,还有许多专用管和超高频大功率管。如磁控管、微波管、金属陶瓷管,这类管子至今还主宰这一领域。我们音频用的许多电子管基本上在本世纪的40、50年代前后均已诞生。当然那时并没有有目地生产音响专用电子管。电子管被大量用在音响是在第二次世界大战结束后的事。那时许多战后闲置多余的物资(包括电子管)大量涌入市场,许多发烧友有条件自制扩音机,并发表大量应用文章。当时用得较多和反映较好的电子管有:6V6、6L6G、6F6、807、805、811、813、826、829、845、211等等。第一部Hi-Fi扩音机出现是以在1947年诞生的“Williamson”(威廉逊)放大器为标志的。在1948年 转的密纹唱片诞生,提供了高保真信号源,这又进一步刺激了Hi-Fi扩音机的发展.在此前后,英国的G.E.C公司出现了由6L6和807改进而来的KT66.PHILIPS公司生产了EL34.继而G.E.C公司又推出了KT77、KT88。美国的G.E公司也相应地推出了6550.这些管子并没有明确地专门为音响而开发,多为仪器而用.在70年代,日本的NEC公司却受日本的LUXMAN的委托开发了几款音频专用的电子管.如8045G、50CA10等,8045G是一个奇特的管子,它声音奇好,但寿命奇短。50CA10的灯丝电压为50V(日本电源电压为100伏,两只串联就可以省去变压器灯丝绕组)。该管实为束射四极管,但在内部接成三极管。在70年代除了日本有这一逆潮流之作外,整个世界电子管生产均处于低潮。这时许多电子管厂家纷纷减产、停产或下马。
    随着电子管音响在80年代初的重新复活。市场、厂家对电子管的需求量又开始加大,这时在欧美几乎已没有工厂生产电子管了,即便还有个别的在生产,但价格居高不小。于是有些精明的电子管经销商开始来我国寻找货源。我国的长沙曙光电子管厂是从83年后开始接单生产音频用电子管的。在此之前该厂大量生产的型号有6V6(6P6P)、6L6G(6P3P)、807(FU-7)、805(FU-5)等。还有一些姆指管如6N2、6K4和电视管如6P13P等。因此,该厂在生产功率管上有着较多的生产经验。该厂生产的第一支音响管是EL34。在此之后相继又开发和生产了KT88、6550、6L6GC、50CA10、2A3、211、845、50CA10、6336A等等,近一两年又开发生产了KT100、300B等一大批音频用功率管,还有5U4G、5AR4音频整流用管。而我国的北京电子管厂的二分厂也根据国外市场需要修改和调整了原设计,开发生产了音频专用的姆指管。如:12AX7A、12AT7、12AU7、6DJ8、6GH8、EF86、EL84等。从此,我国便成了一个音响专用电子管生产大国。这无疑给我国发烧友带来了极大的方便,能用较低的价钱买品质优异的电子管。举例来说,KT88在香港约需250元港币一支(约合300元人民币),而在国内只需约100元人民币左右即可买到。
    我国生产的电子管音质音色较其它国家生产的同类管子要好(特别是功率管),甚至超过原厂生产的,原因除了材料上有所区别外,与结构上有所不同也有关。如我国产的KT88在指标上与原厂的几乎一样(最大屏压略低),但在外形尺寸和内部结构与原设计均有所不同,原厂KT88外形尺寸比我们国产的要大一些,而国产的6550的外形尺寸与原厂一样,内部结构相差甚远。原厂的6550的参数与KT88基本相同,而最高屏极电压则要低150V。音质和音色也逊于KT88。而我们国产的6550则不同,我国的6550实际上与我国产的KT88实际上是同一管芯,只是玻壳形状不同。所以我国的6550是全面胜出原厂的6550。根据我自己使用经验和曙光厂专家介绍,实际上我国的6550各种性能还优于我国的KT88,虽然管芯相同,但由于玻壳形状不同,造成了玻壳封口温度不同。6550的形状有利于在较低的温度下封口,封口温度更比KT88低差不多100℃。所以6550内部的氧化情况要轻得多,这样带来了6550在稳定性、一致性和良品率均优于KT88。当然KT88筛选严一些也是不错的。现在KT88的名气大于6550,只不过是由于历史原因造成的,我觉得国内的发烧友对此应有一些了解。
    目前我国生产的电子管在国内打“曙光牌”和“北京牌”,在国外打得较多的牌子是由英国P.M公司经销“金龙牌”(Golden Dragon)和美国“金航牌”(Gold Aero).“金龙牌”几乎是我国产的管子,而“金航牌”只有一小部分,还有一些公司则以打标或不打标的方式在经销。目前除了我国在生产电子管以外,东欧的几个国家也于80年代末开始生产音频用电子管。计有捷克、前南斯拉夫和前苏联,他们的加盟,对我国的电子管生产冲击较大。尽管前面提到我国的电子管音色较好,但质量问题较多,再说他们的地理位置也较我们有利。目前这些国家已开发生产了许多音频用电子管,如:5881(6L6GC的高级品)、EL34L、KT77、KT90(KT99与KT90实为同一支管子,只是管基座略有差别),5AR4等等。最近有传闻,荷兰的电子管老牌厂家PHILIPS公司也将加盟于这一行列。届时,世界电子管市场将更加热闹。这无疑对我们发烧友来说又是一个好消息。这几年我国面对竞争日益激烈的电子管市场,也在不断地改进,同时在提高产品质量上和开发新品种上下功夫。KT100是在KT90(KT99)的背景下产生的,它以KT88为基础,在使用材料上作了许多改进,例如阳极材料由铁基敷铅镍改为铜基,改进后的管子在指标上和音质音色上均有较大的提高。例如最大阳极功率由42W提高到48W,近期又开发生产了6L6GCWB(类似5881)、EL34C等等。另有消息说,我国的一批专家正云集在国内的某个秘密地方,正在开发一批新的电子管。我们就静心等候好消息吧,他们的目标是想重振我国的电子管雄风,我祝他们早日成功。在这方面,我个人也有兴趣加入这一行列,前不久我已在有关厂家的配合下开发了一种性能更好的211,近期又投入了12BH7和6AN8的开发工作。
    前面谈了许多电子管的过去与现状,下面讲讲胆机中所有的胆。胆机与晶体机一样,有前置放大器、后级放大器和合并式放大器之分.在前置中,电子管的主要作用是电压放大,因此要求管子有较大的放大倍数和较小的噪音,特别是含有唱头放大器的前置就更是如此。早些年多用五极管(如EF86、6AU6和高µ低噪管如12AX7A(ECC83)现在一般不再用五极管而多用12AX7A、12AT7、6DJ8(ECC88)等。但也有用6SL7和12AU7的,不过12AU7一般只用在前置的输出级.纯后级和不带前前级的合并机在电路结构上基本相同,一般有缓冲级、电压放大级、倒相级(对推挽而言),推动级和末级(强放级)。目前一般机器有缓冲级的不多见,多数不用,在名机中Marantz9有一级缓冲级,所用的管子是6DJ8。电压放大级一般要求较大的电压放大倍数,同时还需根据整机的负反馈大小考虑选用什么样的管子,在这里,对管子噪音要求不如前前级高,在这一级一般用高µ、中µ管,常用的有12AX7A、12AT7、6DJ8、6SL7。也有用五极管作三极管接法用在此的。常用的有EF86(6267)也有用中低µ管的,如12AU7和6SN7,这时多为无负反馈和低反馈机选用.例如Jadis的JA-30的电压放大级用的就是12AU7,对推挽机而言,在电压放大级后还需一级倒相级.这一级多用中、低µ管,如12AU7、6DJ8、6SN7、6FQ7/6CG7、12BH7、5687等等。也有少数用中高µ管的,如12AT7和12AX7(如Jadis的JA-30就是12AX7A的)。对一些输出功率较大的机(一般推挽机超过70W)或末级的输入阻抗较低的,往往还需一级推动级用阴级输出用,这一级多用低µ、低内阻管,常用的有12BH7、5687、6FQ7、6CG7、6SN7等。12AU7和6DJ8也有应用,但效果不如前几种管子。这一级对所用管子的功率也有所要求,希望大一些为好。上面所分别谈的这几级是一种较标准的电路,但也有许多习惯用法。如用一支管子担任所有的前级的工作,如用1支WE310A或6SJ7或6BA6五极管推300B作单管甲类工作。用一支复合管或孪生管担任前级工作,例如用1支12BH7推1支300B,用1支6BM8推211,用1支5687推845作单管甲类工作。在AB类推挽中也有这样的典型例子,像历史名器Dynaco MK II用1支6AN8推一对6550,Dynaco70则用1支7199推一对EL34。即用复合管中的五极管部分作电压放大,而三极管部分接成P-K分割倒相兼推动用。这种接法的整机输出功率一般不会超过50W。当推动功率要求较大时,也有用EL84、EL34、6L6GC或6V6接成三极管作推动用。末级所用的管子较多,目前最常用的有:KT88、KT100、6550、KT90(KT99)、EL34、2A3、300B、211、EL84和807等。一般KT88、6550、EL34、EL84、2A3、807基本上用于推挽工作(300B也有),也有多管并联推挽的,而300B、211则多用在单管甲类电路中。还有许多在音频中很靓声的管子,由于种种原因用得不多,如6L6GC、845、6GB8、KT66、KT77、50CA10等,也有一些早些年发烧友中用过而未在商品机中采用的,如811、813、826、829、DA30、DA100、PX25、EL156、2E22等等(829在国内发烧友中较流行),在末级选管上一般要根据功率的大小,对音质音色的要求和手头能拿到的管子去考虑,如果是自己玩,原则上什么管都可用,如果是商业用机就应注意选用较流行的型号,这样的机器才能“国际化”,原因很简单,一是管子替换容易,二是给发烧友一个“玩机”的机会。电子管有一个特点,就是不同国家不同厂家生产的相同型号的电子管,有一些微小的音质音色差别,发烧友们可根据自己的喜好换适合自己口味的管子。这样一来方便发烧友,同时也给发烧友提供了一个自己玩的机会。我国有些型号的电子管,在音响上也有不错的表现,如6N1、6N3、6N6、6C3、6F1、6F2、6C19、6C16等就是由于上述原因很少被商品机采用。
    上面谈到的是有输出变压器的胆机,在无输出变压器的OCL、OTL胆机中对末级管的要求则主要是内阻低和一致性好。这类管子有6336A、6080、6AS7G(相当于6N5P或6N13P),还有国产的6C19这些管子的内阻都较低,但是一致性还是要挑选后才能达到要求。关于OTL、OCL胆机这里多说几句我个人的意见。纵观胆机的历史,采用这种电路结构的历史名器很少,而现代胆机几乎没有。为什么这种电路既然能省去胆机的咽喉部件——输出变压器,而为什么没有获得大量应用呢?我想有这么几种原因。第一,胆机既是受制于输出变压器,但也得利于变压器,无输出变压器的胆机与有输出变压器的胆机在音质音色上相差很远。无输出变压器的胆机的“胆味”就很特别,喜欢的人很少,再说现代输出变压器的频响已不再是大问题,例如日本的TANGO牌、TAMRADIO牌、国产的金牛牌输出变压器的频响都已达到5Hz-100KHz±3dB.第二,无输出变压器的胆机与音箱匹配不易。OCL、OTL电路适宜于匹配高阻喇叭,最好在16Ω以上,4Ω、8Ω就不太适宜。第三,稳定工作和调试不易,稳定工作这一点非常重要。因现在一对稍好的音箱都要几千元人民币,我想谁都不愿让自己心爱的音箱去接上一台不稳定的机器工作。我想这些原因可能是无输出变压器的胆机不易推广的原因。
    整流用胆现在一般多用5U4G(国产型号)5Z3P和5AR4,其它型号现在用得较少。采用电子管整流的胆机在音质音色上与晶体二极管整流的胆机有些区别。就是“胆味”更浓一些。稳压、稳流电子管现在除了少数机尚在用采用外,多数已不再用,而改用晶体管,这方面就不多谈了。
    下面再谈一些电子管使用方面的情况。一些初入门的发烧朋友对电子管不了解,患有“恐胆症”。一怕电子管会爆炸,二怕电子管有高压,三怕电子管寿命短。也有的认为电子管不如晶体管。实际上这些朋友对电子管了解不够。电子管自己不会爆炸,最多在使用不当时会裂缝,如在使用中受到强烈地冲击,或是液体掉在正在使用的电子管上。在装制胆机过程中应注意高压,但对胆机高压使用者一般不必担心,胆机的设计者一般都比较注意高压的处理。电子管除了少数型号管子的高压是在管顶引入的(如807、805),其余均在底部,在顶部引入的均有安全措施,所以使用者可以完全放心。关于电子管的寿命,早些年是从军用标准上建立的,那时的军用标准要求极高,手册上给出500小时或1000小时,是指在这个范围内所有的管子所有的参数都保证不低于给出指标。从实际使用情况来看,一般姆指管的寿命在1万至2万小时,大管子在2000小时以上,象300B这样的管子用上5年、8年是不成问题的。另一方面电子管的可靠性极高,搞过荷能力、抗冲击性是晶体管不能比的。晶体管在万分之一秒内就可能坏,而电子管在恶劣的环境下3~5分钟内是一下子坏不了的。正因这样,晶体机需要保护的电路一大堆,而胆机几乎不用。这是许多发烧友所不了解的。认为电子管落后于时代,不如晶体管的朋友,这毕竟是少数。在现今时代,电子管机仍能风行世界,而且与晶体机在Hi-end市场上平分秋色这样的事实就不必解释这个问题。由于电子管稳定可靠,这使得胆机的电路比晶体机简单得多,一台50W的双声道机器一般有8只电子管就足够,而同样一台晶体机没有30只晶体管是不行的。还有胆机很容易不要负反馈即可稳定地工作,而晶体机就较难了。而一些对电子管有浓厚兴趣的朋友看了上面的文章后,对要用些什么电子管已基本了解,但如何判断一个管子的好坏还需再提一下。一般来说,从外观上只能判别一只管子好坏的可能性。这主要是从电子管壁上的消气剂亮斑来看,一只可能是好的管子它的消气剂亮斑应该是银光一致的,不应该缩小变白,最好边缘不要有七彩纹(有七彩纹的也不一定坏)。要真正判断一只管子的好坏,还是需要实际去使用,或用仪器去检测。在国内最常见的测试仪是由上海仪器厂出的GS-5A型电子管测试仪。该仪器对测姆指管较合适,功率管只可测6V6、6L6G,而测KT88、EL34、6550需自己另做测试卡片,但最大屏压和帘栅压只能是300V,因此该仪器在测试大管上受到一定限制。另外该仪器只能测试静态参数。早年国内有些单位进口一种英国AVO型电子管测试仪。该仪器对测功率管较合适,它的最大屏压帘栅压可达400V,除了可测静态参数外,还可模拟测试动态参数,有心的朋友不难收集到。我国早年还生产过一种GT-1型电子管特性曲线测试仪,该机可以直接测试电子管的特性曲线,但该仪器的最大测试屏压和帘栅压也只有300V,这使得该仪器的应用一样受到限制。几年前我自己用JT-1晶体管图示仪改成过一部电子管曲线测试仪,最大屏压可到850V,帘栅压可达550V,使用效果不错(但是改动手术较大,建议一般不要去试)。用特性曲线测试仪挑选管子就方便多了。电子管在使用中只要注意它的各极电压与设计值相符即可,主要是要注意栅极负压,对于姆指管一般是自给栅偏压,只要电路无误,不会有什么问题,而功率管则多为固定(外加)栅偏压,一般在开机前让栅偏压最负(最大),开机后在监测屏流的基础上再逐步减小负栅压。另要注意,对于尚未老化过的新管,在调偏压时,不要把屏流一下调到位。刚开始调到正常值的三分之一即可,这是新管的阴极氧化物是慢慢才能激活的,电子发射才逐步正常。还要注意的是灯丝电压最好不要超过额定电压的5%,超过10%时很易引起屏极发红,在使用我们国产的KT88和6550时,阳极电压最好不要超过500V,否则易引起管子的过早损坏。我想只要我们注意好这些问题,您就可以大胆地去动手实践了。当然在使用过程中还须注意许多小问题,限于篇幅,就不多谈了,有心的朋友自己在实践会得到解决的。

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发表于 2010-4-10 20:01:46 | 显示全部楼层
电子管是很有趣的东西,无法想象它是怎么被发明的。
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发表于 2010-4-19 16:30:45 | 显示全部楼层
不错,顶一下。

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发表于 2010-9-21 21:35:55 | 显示全部楼层
胆机用家当然要力顶
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