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谈EL34电子管及其应用

2019-11-26 10:57| 发布者: ywen| 查看: 269| 评论: 0 |原作者: 文 / 于建兵

简介:谈EL34电子管及其应用 自电子管诞生以来,已有百年多的历史,据日本山川正光编纂的《真空管7200种》一书记载,曾经生产过的电子管约有10-20万种型号,这其中,有多少种适合于音频使用,不得而知。但有一点可以确定 ...
谈EL34电子管及其应用

自电子管诞生以来,已有百年多的历史,据日本山川正光编纂的《真空管7200种》一书记载,曾经生产过的电子管约有10-20万种型号,这其中,有多少种适合于音频使用,不得而知。但有一点可以确定,好听,且有量产的功率电子管不过十几二十种。

并非所有具有放大作用的电子管都适合用于音频放大,个中原因很简单,那就是好听与不好听,某些工业用途的电子管做成音频放大器并不好听。电子管在音频中使用之所以能生存到今天,全赖它的音质与音色,尽管用电子管制成的音频放大器在技术指标上并不能与晶体管、甚至集成电路音频放大器媲美,但电子管优越的抗饱和能力、动态范围以及线性都非常适合于音频。物理世界的声音有很高的动态范围和复杂的谐波份量,瞬间的峰值可以达到很高,这会使放大器过载。晶体管电路的过载非常干脆利落,直接削波,失真直线上升,近乎崩溃,而这种情况下,电子管电路则不同,它的失真是一种“软”失真,失真曲线比线性区只逐步增加,甚至听觉并不易发现,电子管的这种特性,使得它的线性区得以扩展。以直热三极电子管300B单端甲类功放为例,虽然只有8W功率,若配合中高灵敏度音箱,在一般家庭中使用,功率并无捉襟见肘之感。

电子管在专业录音设备中也有许多应用,像话筒、话筒放大器、压缩器等前置设备都有使用。丹麦著名的电子管话筒B&K4040,里面就用了一只电子管进行微信号放大。在低电平放大电路里使用电子管,其目的就是利用电子管的高动态范围来降低高峰值信号对放大器的影响。

在电子管音频放大器的电源电路中,尽管现在有许多新的、性能很棒的半导体整流管可选用,但仍有相当多的设计师选择使用电子管整流。电子管整流的弊端显而易见:耗能、寿命短、内阻大、需分钟级的预热时间,但电子管整流最大的特点是没有半导体整流管的开关噪声,从而使得音质柔和动听。

音频技术比较特殊,最终的优劣必须在实际聆听中得到证实,目前,各种技术指标还不能完全诠释声音,技术指标更像是对电声产品的一种基本约束,而某项技术指标突出的产品,在实际聆听中并不见得在这个方面优秀,这里面仍然有许多问题需要继续探索思考。

话说EL34电子管。EL34是功率电子管晚期的产品,它是在束射四极管基础上演变而来,比束射四极管多了一个第三栅极(抑制栅),用以抑制二次电子。EL34有比束射四极管更低的高频失真。正宗的EL34声音细致清丽,分析力好,但低音略少一点,后期各种改进的管型,声音各有特点,有些甚至声音丰厚饱满,低音强悍。可以说,EL34是音频电子管多极功率管中的经典之作。

早期使用EL34比较成功的品牌大概就是Marantz和Dynaco了。Marantz的Model 8B和Model 9这两款机器是Marantz后级中的经典之作,为Marantz赢得了荣誉。从电路上看,Model 8B最大的特点是它的频率补偿,Model 8B在输出变压器的输出端设置了专用的负反馈线圈,并通过微积分电路对大环路负反馈进行精确的频率补偿,这样一来,可以使20Hz-20KHz范围内的相位畸变最小,同时失真也变小。不过,仍有一个疑问存在,那就是,电子管随使用时间的增加而放大率u值下降,这样的话,开环增益便下降,大环路负反馈量也在下降,那么大环路负反馈的补偿量也就变了,如果按照新机调整的补偿量,那如何保证使用一段时间后机器的补偿精度?事实上,只要能保证输出变压器的频响足够宽,并施加浅量大环路负反馈,可以保证20Hz-20KHZ范围内相位畸变很小,频响呈单调下降,至于失真与噪声,可以通过优化设计和优选元器件予以降低。


和韵M100 Plus 电子管合并功放

我曾经设计过两款使用EL34电子管推挽输出的商品机器,用的就是上述思路,大环路负反馈只有-6dB。这两款机器分别是北京欧博的和韵M100和北京羽商的Classic No.16.0。这两款机器在市场上累计存在了二十多年,销以万计。


北京羽商的Classic No.16.0电子管合并功放

电子管的品质是电子管放大器的重中之重,不同品牌的电子管除寿命、稳定性之外,不同的声音表现乃是电子管爱好者津津乐道之事。九十年代中期,曾参与北京东方电子集团北京电子管厂EL34电子管研发,负责测试和主观聆听评价,对其声音进行改进。EL34中国的部颁型号叫6P33P。这次实验,前后共计实验了十几个批次样品,为期将近二年。记得在最后一个批次样管,北京电子管厂的EL34在声音的各个方面已经完全超越了英国大盾Mullard的EL34,当时情形真是令人激动。很可惜,这批管并未投产,仅有几只样管在手中,而大量投放市场的,都是此前生产的。此后不久,北京东方电子集团从市场战略角度考虑,决定停产音频电子管。此乃EL34之憾事也。


笔者曾参与北京东方电子集团北京电子管厂EL34电子管研发,这是当时的总结报告

不同厂家生产的EL34在参数上会有差异,这很正常,但有一点很重要,就是基本参数不能与原型管相差太多。通过测试,发现不同品牌EL34的内阻Ri,在同一测试条件下,最高与最低者居然相差30%之多!这给电路设计造成一些麻烦,因为管内阻涉及到与输出变压器初级阻抗的匹配,只有最佳的匹配才可以得到最大的输出功率和最小的失真。另外,不同管内阻的EL34同一部机器上进行比较时,也很容易造成误判。

新的设计理念,新的技术,新的电子元器件,会给电子管这古老的器件带来一定的设计空间,事实上,今天的电子管放大器从技术上已经比几十年前进步了许多。尽管电子管的能耗与今天倡导的绿色环保背道而驰,但为追求美好的声音,这点代价,不算事儿。

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