電子管的測試及老化裝置

1、電子管的測試及老化裝置林敦 無線電與電視2000年第7期電子管（真空管）是一種魅力常在的電子元件，問世幾十年后的今天仍然保持頑強(qiáng)的生命力。除了音響類產(chǎn)品中膽機(jī)倍受青睞外， 電子管在儀器、工業(yè)設(shè)備和顯示終端領(lǐng)域里也有廣泛的應(yīng)用，電視機(jī)的顯象管就是電子管的一種。了解電子管的技術(shù)參數(shù)以使其 正確和穩(wěn)定工作，對(duì)保證產(chǎn)品的技術(shù)精度和質(zhì)量，是非常重要的。“換電子管就像換電燈泡一樣簡便”，在電壓放大或單端功率放大的膽機(jī)電路中，我們可以換插任何一只電子管，只要是同型 號(hào)的電路都能工作如常一一電子管在這里表現(xiàn)了它大智若愚的風(fēng)范。我們深入求索就知道原因有二，其一是電子管器件參數(shù)的精 確度高：電子管的電氣參數(shù)由其內(nèi)

2、部電極的幾何尺寸精度所決定，現(xiàn)代機(jī)械制造工藝水平很高，制造的電子管的幾何尺寸非常精 確，這決定了其參數(shù)的一致性好，故在上述電路中電子管可以免調(diào)試而工作良好。其二是電壓放大或單端功率放大都采用自生偏 壓放大形式，見圖1所示。自生偏壓電路具有直流負(fù)反饋的功能，電子管的柵極負(fù)壓Ugk是由陰極電阻上的電壓Uk提供的。當(dāng) 我們換一個(gè)電子管后，假如此時(shí)陽極電流變大了，Uk就會(huì)增大，而Ugk=Uk，柵極負(fù)壓Ugk增大了，反過來抑制了陽極電流的 增大量，使之保持在一定的范圍之內(nèi)。當(dāng)然這個(gè)負(fù)反饋的功能是有限的，只有器件的參數(shù)在一定的精度之內(nèi)才可實(shí)現(xiàn)。晶體管的 參數(shù)分離性比較大，已逾越雷池之外，這種即插即用的功能

3、難以實(shí)現(xiàn)。惟有電子管才能和自生偏壓電路相處得如魚得水。而在推挽功率放大器中，電子管卻又表現(xiàn)出它一絲不茍的精神。因?yàn)橥仆旃β史糯笃髦写蠖际褂霉潭ㄆ珘弘娐?，此電路無自動(dòng) 穩(wěn)定工作點(diǎn)的負(fù)反饋功能。推挽電子管必須兩兩配對(duì)。雖然電子管的參數(shù)的一致性指標(biāo)比較好，但仍然還有一定范國普通10% 以內(nèi)）的誤差。DIY發(fā)燒友在制作膽后級(jí)時(shí)遇到的一個(gè)技術(shù)難題就是電子管的檢測和配對(duì)的問題。按Hi-Fi的要求，推挽電子管產(chǎn)生的上下各半波形應(yīng)該完全相同，波形交接的曲線要連續(xù)平激無交越失真），為此高品質(zhì)放大 器對(duì)推挽電子管的配對(duì)要求頗高。在推挽電路中，有益聽感的偶次諧波失真被抵消，存在的只是奇數(shù)諧波失真。如果推挽電子管的對(duì)

4、稱度不良，極大損害音質(zhì)的 奇次諧波失真就增大，音質(zhì)變劣。如果推挽電子管配對(duì)不好，兩管的陽極電流不相等，輸出變壓器的鐵心將被直流磁化，在大動(dòng)態(tài)時(shí)鐵心磁通密度將趨于飽和， 會(huì)產(chǎn)生大功率輸出時(shí)的低音頻失真。工作不良的推挽功率放大器，因其本身包含著可觀的非線性失真和相移失真，是不能指望依靠負(fù)反饋來改善音質(zhì)的，強(qiáng)行施加 大環(huán)路負(fù)反饋，會(huì)帶來瞬態(tài)互調(diào)失真大增，對(duì)音質(zhì)更是雪上加霜。反之，在一些高品質(zhì)的放大器中，精確的配 對(duì)能使整機(jī)的開環(huán)失真下降幅度達(dá)一倍之多， 從而成功地制造出超塵拔俗的無反饋功率放 大器。RiukCgI RPUc電子管的檢測與配對(duì)是如此重要，但我們采購 到的電子管即使是了(軍)級(jí)也鮮見提供

5、技術(shù) 參數(shù)資料，只能按制作資料或電子管手冊(cè)上的 參考值大概使用。發(fā)燒友大都從市面購得推挽 配對(duì)管，價(jià)格比普通管子貴RiukCgI RPUc本文提供一個(gè)簡單實(shí)用的電子管測試裝置自生偏壓電路固定偏壓電路圖1兩種偏壓方式對(duì)比I I電路(Tube Tester)，見圖2自生偏壓電路固定偏壓電路圖1兩種偏壓方式對(duì)比I I圖2中的四個(gè)束射四極管就是待測的功率放大電子管。M2是直流毫伏表，它通過測量陽極回路上1011取樣電阻的降壓來讀出 各個(gè)電子管的陽極電流，滿度1000mV相當(dāng)于100mA的陽極電流。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)位于第5檔時(shí)，它改為測量陽極工作電壓Ub+， 可選最大量程為500V，此時(shí)量程電阻RM=500

6、xR0。R0是電壓表MA的內(nèi)阻。按推挽功率放大電路對(duì)電子管的基本要求，應(yīng)該挑選靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)跨導(dǎo)S都相同的一對(duì)電子管。檢測電子管的靜態(tài)工作點(diǎn) 的做法是：按照電路圖給定的數(shù)值，調(diào)整本裝置的柵極負(fù)壓，挑選出靜態(tài)陽極電流接近的對(duì)電子管；檢測管子的跨導(dǎo)S值的做 法是：因?yàn)镾的定義是AI/AU，即柵壓變化1V時(shí)，陽極電流的變化的AI(毫安值)。在圖2中，調(diào)節(jié)電位器Rp以改變柵極的負(fù) 偏壓，可以得到系列的陽極電流AI值，從而求得系列的S值。在這里用直流工作條件測定的S值，與實(shí)際音頻工作條件下是等 效的。般常用的八腳功率管(P型，國外稱GT型)，如EL34(6CA7)、6P3P(6L6G)、 6P6P(6

7、V6GT)、 KT88、KT100之類功率五 極管和束射四極管，封裝管腳的功能都是相同的，因此都通用同一管座，即按圖2的電路可通用于大部分八腳功率電子管。而Z 類(小7腳和小9腳)和其他三極管類型的電子管的管腳的功能不統(tǒng)一，要測量此類不同的電子管，就要視實(shí)際而更改管座。本裝置電路簡潔可過目成誦，制作成本低，是膽機(jī)DIY們理想的儀器工具。所需的元件僅為一個(gè)60VA的電源變壓器和幾個(gè)電 子管管座，電路圖上的M1、M2兩個(gè)表頭也可省去，改用萬用表顯示。本裝置的直流工作電源由220V市電直接白耦升壓取得， 目的是節(jié)省100W以上的變壓器消耗功率。由于直接使用市電，裝置操作使用的安全是非常重要白化裝置的

8、公共母線不能接金屬 機(jī)殼，必須保證電源的中性線與裝置的接地母線連接的可靠。機(jī)座的外殼最好也要絕緣。圖2只能提供一個(gè)固定的陽極工作電壓，功能當(dāng)然有限，但把本設(shè)計(jì)思想延伸開展，就可以得到更多的用途。1N40071N4007圖2簡單實(shí)用的電子管測試裝置電路擴(kuò)展的一例如圖3,此電路可提供6種或更多的陽極工作電壓，配合柵極電壓的變量，能測定詳盡的陽極電流一柵極電壓特性 曲線族及其他曲線族，得到數(shù)據(jù)之精確比電子管手冊(cè)更為詳盡。圖中是使用切換開關(guān)來改變陽極工作電壓的，也可以使用單相可 控硅來實(shí)行無級(jí)調(diào)壓。使用此檢測裝置能令電子管的內(nèi)在品質(zhì)昭然若揭，有了這樣正本清源的技術(shù)曲線資料，安裝和調(diào)試的工作 就駕輕就熟

9、了，卓爾不群的優(yōu)質(zhì)膽機(jī)將脫穎而出。功能延伸的又一例如圖3虛框內(nèi)的附加電路，是作為激活舊示波管、顯象管或電子管的陰極發(fā)射能力之用途的，比如可作為“電 子管壽命測試復(fù)活”一文（本刊2000年第三期）中“激活法”的實(shí)施電路二虛圖中把待激活電子管（示波管或顯象管）的燈絲電壓由 原來的6. 3V提高到9V，使陰極在更高溫的工作條件下發(fā)射電子G同時(shí)給第一柵極加上1060V左右的正電壓，用電位器Rp 控制第一柵極的正向電流約為10mA，歷時(shí)10分鐘，一至二次，能使陰極表面已鈍化的發(fā)射物質(zhì)被重新激活。圖中穩(wěn)壓電源輸出 的燈絲電壓是由零開始緩慢上升的。這樣可避免冷態(tài)下燈絲直接加入過高電壓可能被燒斷的危險(xiǎn)。穩(wěn)壓電

10、源中的調(diào)整管Q用中大 功率達(dá)林頓管，或用兩只普通晶體管組合成達(dá)林頓管使用。復(fù)活陳膽老管是一種美好的愿望，不過實(shí)話實(shí)說，電子管工作的陰極熱發(fā)射是一種不可逆的物理化學(xué)過程，此“激活法”很難 使長期使用而衰老的電子管重?zé)ㄇ啻?，但?duì)多年久置不用導(dǎo)致陰極材料鈍化的電子管有很好的效果。本裝置還可以對(duì)電子管實(shí)行老化預(yù)置功能。我們知道，由于陰極材料熱發(fā)射的初始特征，新的電子管在使用之始，性能非常不 穩(wěn)定，參數(shù)的漂移大，音頻功率放大管的表現(xiàn)使重放的音質(zhì)不堪入耳。實(shí)踐證明這種現(xiàn)象要在通電工作十小時(shí)以上才慢慢轉(zhuǎn)向改 良和穩(wěn)定。因此我們可利用本裝置，模仿電子管實(shí)際的靜態(tài)工作條件，對(duì)新電子管進(jìn)行通電老化，這樣能大大縮減

11、膽機(jī)生產(chǎn)線產(chǎn) 品的調(diào)試時(shí)間，使產(chǎn)品的技術(shù)精度和穩(wěn)定性得以提高。在合理使用的前提下，電子管的壽命很長，三四十年代的古董收音機(jī)今日 風(fēng)韻尚存的例子也不少，但無論多長壽畢竟也是日漸衰老的。實(shí)際上各個(gè)電子管熱絲溫度和陰極材料都有一定的差別，故在其工 作壽命期間內(nèi)，各個(gè)管的衰老速度是不等的。無論當(dāng)初調(diào)試得如何精密配對(duì)，使用日久后的技術(shù)指標(biāo)的差異也會(huì)逐漸增大。電子 管設(shè)備在使用一個(gè)長期時(shí)段后，可利用本裝置對(duì)電子管重新檢測配對(duì)，對(duì)維持設(shè)備的精度和性能很有好處，能使膽機(jī)音響青春常 駐。20 20w100kX2SkZIW10k/2HlOk/ZW10mA1N4007；47kZlN圖3此電路可提供6種或更多的陽極工作電壓tubediy. net圖3此電路可捷供6種或更多的陽極匚作電壓lOOOmV1NS408X2220V-5OV-0V0.22； iI vi切鐘電rm20 20w100kX2SkZIW10k/2HlOk/ZW10mA1N4007；47kZlN圖3