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最近想开始玩玩直热管子，因为手头有几个307A，直热5极功率管。看到这里和隔壁不少人玩300B，2A3和FD422。大家都在谈交流点灯和直流点灯的交流声问题。感到一些说法是错的，至少是不严格的。所以我也仔细想了想。有些心得，写出来和大家分享。有不妥的地方请大家指正。 不过这里完全是理论计算，没有实际测量值，各位朋友可以根据自己实际的经验，看看是否合理。
实际上无论是直热管还是旁热管，交流点灯一定会引进交流声的。如果我们从等效电路出发，不但可以了解交流声的起因，还可以定量计算交流声的大小，从而可以比较不同管子的交流声大小，点灯的方法以及电路设计上的一些考虑。这里的讨论仅限于功放级。 图2是相应的等效电路。因为我们仅讨论低频的交流声，极间分布电容就忽略不计了。输入信号Vin加在栅极, 在屏极回路产生电流Gm*Vin. 这个电流在负载上形成电压Vout。Vout经输出牛变换加到扬声器。 让我们再来看交流点灯的情况。从定性的角度来说，对直热管来说，交流点灯实际上是在管子的阴极注入了一个交流电压。对旁热管来说这个电压是经过一个电容到达阴极。这个电容就是灯丝和阴极之间的分布电容。而整个功放级对这个交流电压来说是一个共栅放大。就像图3所示。这个注入的电压在屏极回路也会形成电流Gm*Vjgk. Gm是功放管在共栅极情况下的跨导。 Vjgk是交流点灯引进的栅阴电压。同样，这个电流也在负载上转换为输出电压，这就是交流点灯在喇叭形成噪声电压的过程。
如果理解了这一点，我们就可以定量的计算交流点灯电压在杨声器上的交流声电压值了 有了上面的等效电路。其计算就比较简单了。 设喇叭上的噪声电压为Vnoise. Vnoise=VNout/n. VNout是屏极上的噪声电压。n是输出牛的降压比。 VNout=Gm*Vjgk*RL. Gm是功放管的跨导，Vjgk是交流点灯在管子形成的栅阴电压，RL是功放级的负载。 从等效电路可以看出，当交流点灯电压为Vj时，交流电压安比例分配在ZC，Rin和Z 上面。Vjgk为在Rin上的分压。 Vjgk=Vj*(Rin/(ZC+Rin+Z)) 对旁热管来说，ZC是灯丝阴极分布电容的等效阻抗。对直热管来说，ZC=0。Z是栅极回路里的等效阻抗。
重新整理得 对共栅放大器来说。输入阻抗Rin=1/(Gm)。以6L6为例，跨导取5500，Rin=180欧姆。 我找不到灯丝阴极分布电容的数值，但估计最大也应该远小于uF, 我们取1000pF(比6L6的极间电容大100倍). 在50Hz低频，ZC=3。18M欧姆。ZC>>(Rin+Z) Vnoise=Gm*RL*Vj*(Rin/(ZC*n))=Vj*(RL/(ZC*n)) 因为：n>10, ZC在M欧姆量级，RL在k欧姆量级，Vnoise应该是小于0。1mV 由此可见，对旁热管来说，由交流点灯引进的交流声可以忽略，因为绝大部分交流电压降在灯丝和阴极之间的分布电容上了。
现在讨论直热管的情况。对直热管来说。ZC=0。交流点灯的电压按比例分配在Rin和Z上。 同样，Gm=1/Rin Vniose=Vj*(RL/((Rin+Z)*n) 有意思。交流点灯引进的噪声电压可以用这个十分简单的公式来计算刚刚忙完一年一度最讨厌的事儿，可以继续写了。 首先说明一点，这里讨论的情况是理想状况。管子的电极上电压均匀分布，管子外面没有用任何降低噪声的电路和措施。当然这和实际情况不同，但有助于了解噪声产生的物理过程，也简化了讨论。 从上面的公式可以看出如下几点。 1。如果用交流点灯，电压低的管子比电压高的管子引入的噪声低。这个结果应该是合理而且符合逻辑的。 2。3极管的噪声一般要比同功率的5极管低。其主要原因是三极管的内阻低而五极管的内阻高。因为噪声和负载的大小成正比，从等效电路可以看到，负载RL由两部分组成，管子的内阻和由变压器从次级反射到初级的阻抗并联。5极管的内阻极大，可以忽略。以FD422为例，其负载是在4K欧姆左右。而3极管的内阻低，负载RL主要由3极管的内阻决定。以300B为例，内阻为800欧，于3。5K欧并联后其等效阻抗为650欧。比FD422小6倍。而其降压比n几乎一样。所以在同样的栅极等效阻抗的条件下，300B的噪声会远小于FD422。所以许多朋友谈到FD422的噪声难处理是很正常的。其原因就是管子的高内阻造成的。这同时也可以说明，如果把FD422接成3极管，噪声问题可能会好一点，假设3极管接法内阻会降很多， 3#p#分页标题#e#。这里一个有趣的结果是管子的跨导对噪声几乎没有影响。因为Rin=1/Gm, 而一般Gm是在数千uOhm.这样Rin 就在几百欧姆。而栅极回路的等效阻抗是在几十K欧姆。所以Gm对噪声的贡献很小。当然这是由于共栅放大决定的。 4。 栅极回路的阻抗对噪声影响很大。栅极回路的阻抗也由两部分并联形成，推动级的输出阻抗加串联的耦合电容与栅漏电阻。如果在不影响其他性能的条件下，应采用高阻抗的推动级和用大的栅漏电阻。这样也会对减低噪声有帮助。这是一个不显而易见的结论。如果哪位朋友想验证这个结论，可以做下面这个简单的实验，短接放大器的输入端，然后用一大电解短接直热功放级栅漏电阻。一般大家会想这时噪声应该降低因为输入端对地完全短路以至噪声不进管子而入地了。但实际上这时噪声应该增大很多。因为这时候栅极回路阻抗极低，以至在Rin上的分压增大造成噪声增大。请J版和M版看一下，这是不是验证这个共栅放大结论的方法现在用上面的公式来计算几个具体电路的的交流噪声电压。这里再一次说明，这里的计算是基于理想的情况。在外部也没有任何降噪声的电路。 这里从坛子电路库里选了6SN7推300B 和6SN7推2A3。这里没有FD422的电路，就从隔壁坛子里挑了两个电路， 6C3推FD422 和6B8P推FD422。其计算比较简单。过程如下。先计算功放级的等效输出阻抗RL。从输出牛的阻抗变换比得到降压比n。然后计算栅极回路的等效阻抗Z。因为这3个管子的跨导都为数千，Rin相比Z可以忽略不计。这样Vnoise就可以得到。下面列的是结果。
现在可以讨论一下结果。 1。所有的直热管电路在交流点灯的情况下必须要用外部降噪电路。在没有降噪电路的情况下交流噪声可以有几mV到几十mV，会严重影响系统的工作。 2。2A3的噪声低于300B的噪声主要是因为交流点灯的电压低了50%。所以2A3的交流点灯噪声要比300B容易处理。我没有实际经验。请2种管子都做过的高手们加以评论。 3。FD422的噪声要比300B难处理的多。主要是因为其高出300B很多的输出阻抗。 4。电压放大电路的输出阻抗在不影响其他性能的条件下应尽可能高。5极管驱动要比3极管驱动的噪声电压低。不是必要的话应避免采用阴极输出作为推动，因为阴极输出的输出阻抗很低。 5。栅漏电阻应尽可能的取高值。小的栅漏电阻会减小栅极回路总电阻导致噪声增大。 但是不管我们在电路设计上怎么改进，其直热管的噪声还是大问题。就2A3来说，其计算的交流噪声是5.5mV. 如换成5极管驱动，噪声电压还是在2mV左右。加上系统其余部分产生的噪声，整个系统的噪声还是太高。所以就直热管用交流点灯，还是要有外部降噪电路来进一步降低噪声。这就有了平衡灯丝电路。从理论分析可以看出，在理想的条件下，平衡灯丝电路可以完全消除交流灯丝引进的噪声。当然，最后的结果取决于管子的具体结构和处理方法及个人的修为高低和道行深浅了。 现在讨论平衡灯丝的点灯电路的工作原理。 定性的可以作如下分析。因为引进了灯丝平衡电阻，灯丝两端电压相对于地一定是一高一低。所以在灯丝上的某点其电位相对于地一定为零。这就是灯丝的虚地。在任何时刻，这一点两端的电压一高一低，相当于有180度的相位差，等同于一组差分信号。如果用最粗燥的近似，把灯丝零电位两端近似为两个管子。而这两个虚拟的管子栅极相连经栅极回路阻抗接地。这就是共栅结构的差分放大器，见图。
另一方面，这个差分放大器的屏极相联然后再接到屏极负载。灯丝上的差分电压经差分放大器在屏极上形成差分电流。因为差分放大器的屏极相联，通过负载的电流是静态电流加上差分电压产生的电流。在理想的条件下，差分电流大小相同，相位相反。相加为零。所以在负载上没有差分电压产生的电流，也就没有灯丝的交流信号流过负载了。这就是灯丝采用平衡电阻降低交流声的物理过程 (责任编辑：admin) |
