胆机的A电

HwhCj

      电源是放大电路的能量基础，通过这次胆耳放（详见《为AKG240 DF做个胆耳放》一文）的制作，深刻体会到胆管和晶体管放大器在原理和结构上都有很大的区别，放大原理还有相通之处，但在电源供给上确实大相径庭。从电源供给的角度来看，胆管的电源有灯丝电源（A）、高压电源（B）和负栅压（C）三个部分，基本形式如附图。在图中可以看到只有B电与晶体管电路电源的作用能够对应，直接参与放大器的增益和能量转换，而A电和C电就是胆管电路所特有的。本贴抛砖引玉、拾人牙慧地谈谈胆机的A电，不当之处请各坛友指正。
       一、胆管A电的重要
       众所周知胆管分为直热式和旁热式两种，都需要灯丝加热后才能正常工作，在胆管放大电路中，A电只是作为灯丝的加热电能供给，不直接参与电路的工作过程，但对全电路的工作状态、质量是举足轻重的。在胆管放大器中，电源电压不稳会使胆管的阳极电压波动，影响输出信号的幅度，其输出变化的量值在测量器材显示的波形或者数值上能够直接看得到，而灯丝电压在其允许的范围内变化的影响，在测量器材显示的波形或者数值上也许难以觉察，所以在放大器中，灯丝A电的供给波动影响的不在于量（输出功率或输出幅度）上，而是在质（音乐品质）上。发烧友在聆听胆机音乐时，不但在聆听乐声的体积，更是在欣赏音乐的韵味，用心灵感受音乐的真髓。当灯丝电压不足时或者过高时，都会在音乐品质上缠绕上阴影，人耳能够比较敏锐地感受到。所以说：电源不稳的波动影响，作用在灯丝电源（A电）上的效果甚于阳极（B电）高压上的。
       为什么？这个是胆管灯丝的工作原理所确定的。以旁热式胆管为例：灯丝位于筒状阴极的中心，灯丝作为阴极加热的热源。一般胆管灯丝电压误差要求小于+-8%，按照电子管手册的规定：灯丝电压6.3V的胆管，其极限值为5.7和6.9V，灯丝电压在这个范围内偏移时，胆管的工作表现能够保持工作，但也不是一成不变。若灯丝电压升高，阴极温度随之升高，阴极温度的超额会使阴极发射电子能力增加，整机的音质表现生动活泼，丰满和弹性十足，但其交流声（若安装处理不当的话）也会增大（尤其是前级）；反之，若灯丝电压降低，阴极温度的下降会使阴极发射电子能力也下降，表现是音质暗淡苍白和软弱无力，当然也有人以此来进行较音的，使音质变得松软些或者交流声低一些。当然，灯丝电压超过许可范围时，那是真实在损坏胆管了。
       胆管灯丝的A电特征是低电压（常见的是5V、6.3V、12.6V）和大电流，影响灯丝电压工作数值的因素有市电的波动、变压器的内阻（尤其是电流不够的）以及胆管管座接插端子的接触电阻、灯丝线电阻，尤其是灯丝线电阻造成的灯丝电压降损失不可忽视。举例说明：某胆机灯丝的电流4A，通常做法会选择截面0.3平方毫米的软铜线（因其标称是6A，这样已经留有余量了），实际上在其双胶合线长30厘米，工作温度75度时的电阻值为0.051R，实际的结果造成0.21Vd电压压降，使胆管灯丝电压工作在6.09V，音质发生了可以察觉的变化。
       所以，在制作胆机时重要一步就是应该对胆管灯丝加以足够的重视，不论是电源变压器的灯丝组、灯丝线的选择（尤其是其温升指标）等等因素，均以达到胆管灯丝电压规定值为目标，同时220V市电也是一个不稳定的因素，在市电变化正负百分之十的情况下，6.3V的胆管灯丝电压在5.67至6.93V之间变化，因此在市电起伏大的地区，无论从音质或安全的角度来看都需要附加电源稳定功能电路的。
       （今天先论述至此，明天继续A电对交流噪音的影响及处理方法）

补充内容 (2021-4-25 17:56):
根据坛友牛哥的建议，本贴为旁热式胆管的A电。不够严谨之处请大家原谅。

小米气态键盘

在阴极发射电子的时候，灯丝电压任何程度的偏离都是对管子寿命有影响的，只是或大或小而已，大概只有管子并未加屏压，屏流为0，且灯丝电压偏低的时候才没有影响吧，虽然灯丝工艺必然存在一定的误差，但外部的供电还应该是越准越好。
真想见一见想出改灯丝电压来“调音”这招的“大师”，大概“大师”自己实际上是个炒管子的，等着一堆小白把原本恒流启动转恒压驱动灯丝能正常使用过万小时的管子只用到手册给出的千八百小时就报废，然后觉得管子寿命就这么短，去他那买新管子呢
当然或许对某些不差钱的人来说管子达到标称寿命就足够了，比如4P1S我记得好像手册只给出了750小时的寿命

牛哥

先弱弱的问一句，1楼的“论述”论述是原创，还是抄来的？

HwhCj

牛哥 发表于 2021-4-24 20:40
先弱弱的问一句，1楼的“论述”论述是原创，还是抄来的？

牛兄好，不用弱弱的问，直接问就可以的
胆管发展至今那还用我来原创啊，只不过此次入坑做胆机整个过程中受灯丝电的困扰尤多，费了老大的力气才算解决了，途中不知查阅了多少资料，包括论坛内相关灯丝电的论述，我不过是汇总以下各家之言，再加上自己的一些感悟吧了，称不上原创的，拾人牙慧而已

牛哥

HwhCj 发表于 2021-4-25 09:47
牛兄好，不用弱弱的问，直接问就可以的
胆管发展至今那还用我来原创啊，只不过此次入坑做胆机整个过程 ...

您好：
    看1楼的论述忽略了一个最基本点：旁热电子管的灯丝不在信号通路，直热电子管的灯丝就是阴极在信号通路。如果从这个基本点出发，应该把旁热电子管和直热电子管分开讨论比较好。

HwhCj

牛哥 发表于 2021-4-25 11:20
您好：
    看1楼的论述忽略了一个最基本点：旁热电子管的灯丝不在信号通路，直热电子管的灯丝就是阴极 ...

OK！正在码字，牛兄提醒得对，应该改为：旁热式胆管的A电。因为直热式没有碰过，没有实践没有发言权。谢谢了

HwhCj

       二、胆管A电的交流噪音和处理
       一台胆机竣工时我们满怀美好的愿望去试机，但一开机伴随着交流亨声的音乐表现着实让人沮丧，相信这个是每一个胆机初哥基本上会经历的痛苦过程，犹如本人入坑第一次做胆耳放时一样，信心满满地开机接上AKG240DF却听到是满耳的交流哼声。为什么精心制作的胆机，甚至于已经安装上了高压的稳压电路（B电）却仍然饱受交流哼声的困扰？就在于没有处理好灯丝电（A电）干扰的结果。
       A电的交流噪音来源主要是交流电源的50Hz基波及其谐波构成，与高压整流后的100Hz比较起来更为低沉，俗称为哼声。
       首先在胆机内A电的走线（特别是大电流时），会造成电场向外扩散，尤其是单向走线或者并线（不绞合）时，走线中的电流越大向外辐射的电场越大，胆机内的其它走线与零部件都会受到电场感应，从而产生感应交流声（详见附图）。这个时候必须采用双线绞合走线，才能将交流电向外辐射的电场相互抵消，以消除辐射电场对胆机其它走线和零部件的干扰。
       其次，由于胆管的灯丝与栅极之间存在分布电容以及漏电阻，在用交流电点燃胆管灯丝时，其交流电压会在灯丝两端产生交流电场，而胆管栅极的输入阻抗很高，极容易受到此电场的干扰，如果胆管灯丝不接地，那么灯丝上的交流电压会通过分布电容以及漏电阻全部耦合上去，产生强大的交流哼声干扰，使其在放大过程中输出的信号中混入了A电交流声，这就需要将灯丝电组的一端予以接地，以消除A电的交流电场干扰。但有时候我们会发现，某一端接地不行另一端（双三极管）可以消除A电交流声干扰，这个是因为胆管灯丝和阴极之间有漏电，又或者是单端接地抵消栅极干扰（因为是双三极管的话，经常会这样）的不平衡，有时候一端没有一端有，所以在灯丝组接地需要试一下，那一端有效。但也会碰到极端的，两端均不是很有效果，或者是有改善但还有交流声残余，这个是胆管双三极管的两个阴极和胆管灯丝之间均有漏电，这个时候就需要采用灯丝供电绕组有中心抽头，采用灯丝中心抽头接地，使灯丝线对地都有3.15V的电压，虽然胆管灯丝阴极间漏电，但流过阴极漏电阻的电流方向相反、大小相等使其平衡消除交流哼声（详见附图）。如果在用的变压器灯丝组没有中心抽头的，我们可以采用电阻形成平衡，同样有效的（详见附图）。但有时胆管灯丝的中心点不中心，此时采用电位器能够更好地调出电桥路的中心平衡点，使交流声影响最小（我在胆耳放中就是如此做的，效果相当明显）。
       第三，胆管灯丝与阴极还存在二极管效应：高温的灯丝向类二极管的阴极发射电子，而阴极成为类二极管的阳极，吸收的电子形成50Hz的整流脉动电流，混入放大电路造成交流哼声干扰，尤其是阴极电位比灯丝高的情况下（前提是灯丝已接地），如阴极输出级或者SRPP电路，会形成一个正向的加速电场，二极管效应更为显著。此时必须使阴极的电位比灯丝的负，人为制造一个负电场来封锁、消除二极管效应，具体的做法就是给灯丝A电一个对地的正电压，可以从胆机整流出来的高压取得（详见附图），取得的灯丝正电压Us不得超过胆管的“最大灯丝与阴极间电压”限值（一般小于100V）。这个在Gautau先生他的帖子<置顶帖简易型 6DJ8 SRPP 耳放的探讨>中标示得相当明确，而且简单有效，为大家留下了极好的遗产（再次怀念和感谢Gautau先生）。
       明天继续关于胆管A电的直流化。

天天升级

HwhCj 发表于 2021-4-25 17:53
二、胆管A电的交流噪音和处理
       一台胆机竣工时我们满怀美好的愿望去试机，但一开机伴随着交 ...

认同，我也试过，更重要的是，r2并联的这颗电容，可以调音，效果明显，同时调音成本也低。

HwhCj

       三、胆管A电的直流化
       将放大器的胆管灯丝A电直流化是把灯丝交流声去除的釜底抽薪办法，效果明显。本人在实操胆耳放时已经试验过了，但带来的音色变化，因为是简单又直白的胆耳放，耳朵很容易就能区分得出不同的地方，胆管灯丝直流化后的音色有点呆板缺乏胆机那种润的感觉（可能是在高压整流时已经用了晶体两极管整流了，比较明显点），在能够通过前面诉说的方法处理好灯丝A电的交流声时，个人之见尽量不要将灯丝A电直流化（个人建议仅供参考）。
      1、胆管A电各种直流化
       一是简单的整流滤波加上电阻调整（详见附图），电阻R的数值可以微调输出电压至灯丝标准值6.3V，此电路简单直接，可作交、直流胆管灯丝比较，或者摩机之用可立竿见影，不过此办法未能摆脱胆管A电随市电变化而起伏不定的不良影响。那就要采用第二种：即稳压IC将胆管A电直流化，可以确保市电正负15% 内的变化，仍能保持胆管A电6.3V标准值的稳定，对胆管灯丝总电流小于1A的均可采用此电路，常用的有78**或者采用LM317（CW317），但要确保压差大于3V否则失去稳压作用（因为稳压IC要求的压差是2---3V，但每个差异还是比较大的），对于交流电压够的话可以不用倍压整流。三是某些胆管A电的电流1A以上的，或者是几个胆管合并A电所需总电流在1A以上时，可以用大电流稳压IC----LT1083，在其功率许可范围内能够输出5A的大电流，但是要做好散热。
      2、胆管A电的直流争议
       胆管A电直流化后，其电压的取值颇有争议。有的认为：标称的交流电压值为峰值，直流电压应该6.3V/1.4=4.5V；有的认为只要在标称的范围内均可（5.7到6.9V），关注于直流化后的恒流供电（详见附图），并且还设计得比较巧妙的将整流IC固定在金属机箱上直接散热。这个本人在制作胆耳放时试过的，全铝的机箱将LM317直接固定，温温的散热效果相当好，测量胆管A电电压是5.7V，工作在标称的许可范围内，但实际声音相当胆化，中音浓郁、节奏慢，感觉不是我的菜，最终解决了胆管A电噪音后，还是用交流6.3V。
      为此在电工技术上查到对于交流电有效值的定义是：“在两个相同的电阻器中，分别通过直流电和交流电。如果经过同一时间它们发出的热量相等，那么就把此直流电的大小定为此交流电的有效值”。

HwhCj

     (不好意思，前面没有写完点错键了）
      胆管灯丝是纯电阻负载，那么直流6.3V和交流6.3V作用于灯丝的热功率应该是等效的，从观察灯丝亮度是一样的（当然目前本人没有其它佐证），所以在制作胆机时，对于胆管A电应该是以达到胆管灯丝电压规定值（比如6.3V）为目标，不论是交流电还是直流电都应该以规定值为标准。

       胆管的A电虽然其貌不扬，但恰恰是胆机有别于石机的一个重要标志，也是胆机博大精深内容中不可或缺的重要一环，虽然胆管（旁热式）的灯丝不参与电路放大，但为电路放大提供基础能量，因此让我们善待A电，必定会受益匪浅。

任鸿涯

灯丝另外用一个变压器供电或者每一组电源都有屏蔽层是不是更好？

银耳朵

楼主有心，支持一个

HwhCj

任鸿涯 发表于 2021-4-26 22:35
灯丝另外用一个变压器供电或者每一组电源都有屏蔽层是不是更好？

您好任兄：
1、灯丝可以用单独的变压器供电，但并没有解决胆管A电的实质性问题。我个人的看法是原有变压器功率足够并有灯丝组的情况下，不需要另外再单独专用一个灯丝变压器，而且变压器也是一个干扰源，本身在制作胆机时就要慎重处理好其摆位、连接等，如果在原有变压器功率足够并有灯丝组的情况下再多用一个灯丝变压器，等于又多了一个干扰源，又要处理相关一些例问题，故不建议如此做，成本又上升一点；
2、不知道您讲的“每一组电源都有屏蔽层”是指变压器还是指电源接线？如果是变压器：变压器的屏蔽层主要是屏蔽市电中的各种杂波窜入放大器，干扰放大工作状态（引起噪音、自激等），所以一般是在220V市电组与其它供电组之间加入屏蔽层就可以了。如果是指电源接线的话，可以不惜成本每一组电源接线都有屏蔽层，能够充分降低电源接线对胆机内部的电场干扰，但是成本较高而且线径必须要达标。
有问题多交流哈

QLB191

楼主用心了！很好的贴。
谢谢分享！

魔幻蓝天

用心碼字,不錯,哈哈,圖畫得規整

fjw3083058

'一开机伴随着交流亨声的音乐表现着实让人沮丧，相信这个是每一个胆机初哥基本上会经历的痛苦过程，'正在痛苦中,楼主请多说说,
看来不用另外上灯丝牛了

zhy_035

HwhCj 发表于 2021-4-26 20:29
(不好意思，前面没有写完点错键了）
      胆管灯丝是纯电阻负载，那么直流6.3V和交流6.3V作用于灯丝 ...

HwhCj兄，本人现在用的前级是Ground Grid，开机后喇叭就有底噪，高中低喇叭都有，距离超过20过分后基本就听不到了。电路板上高压地和灯丝地是共用的，灯丝电源是用的稳压直流电源，请教有没有其他方法改善噪音？

老爷车

钢笔字写得真不错。
文中有一点不敢苟同。
C电并不是胆管所特有的，晶体管同样需要C电，也就是偏置电压。根据管子不同特性，晶体管跟胆管一样也有正偏和负偏之分。

zhy_035

老爷车 发表于 2021-5-7 15:15
钢笔字写得真不错。
文中有一点不敢苟同。
C电并不是胆管所特有的，晶体管同样需要C电，也就是偏置电压。 ...

老爷车兄，如果上图我把灯丝地和主电路地分开，最后在电源输出电容处汇聚能否改善噪音？

老爷车

zhy_035 发表于 2021-5-7 15:21
老爷车兄，如果上图我把灯丝地和主电路地分开，最后在电源输出电容处汇聚能否改善噪音？

根据“高中低音喇叭都有”噪音，也就是说噪音几乎是全频段的，有可能是管子或是某个元件问题。
直流灯丝这样接地也行。如果有管子阴极电位较高，就不宜直接接地。