实测电子管耳放和晶体管的谐波失真(THD)对比——频谱分析仪和音频分析仪测量

netpioneer

之前制作了6N11+6N6 WCF 通过示波器对工作点进行调整。已经达到比较好的工作情况。听感也比原来的晶体管（拜亚动力A1耳放）比较要耐听。今次用新收的频谱分析仪和音频分析仪看看谐波失真两机的对比。

先上线图


音频分析仪使用老式指针款的松下VP7720A



频谱分析仪用爱德万R9211A



由于在最大不失真功率情况下测量（示波器观测波形失真前的最大功率）防止损坏耳机，所以用300欧电子负载代替平时高阻耳机



首先是6N11+6N6WCF 电路（该机情况可以搜索之前的帖子）



左表显示电压是约RMS5.6V（上部分为量程10V档 指针0.56附近）。输出功率=5.6平方/300欧=0.1W。
右表谐波失真度（THD）（量程10%，指针0.215）=2.15% ——这个是最大不失真功率下的失真度不是正常听感下的（日后会测量，正常听感失真度要低很多，而一般厂家的都会标正常音量的谐波失真度）



频谱分析仪显示的谐波情况，THD=2.61%，基本相近。可以见到电子管的谐波失真偶次谐波比较高。而且谐波失真是依次递减。二次比三次强，三次比四次强，下面10次谐波统计



除了2次和3次谐波较高外。其余都非常低。二次谐波比三次谐波差不多两倍。有兴趣朋友用计算器统计一下偶次谐波和奇次谐波总量

下面是A1晶体管耳放



不失真输出功率=7.8平方/300欧=0.2W
谐波失真度（THD）（（量程0.3%，指针1.7））=0.17%



频谱分析仪显示失真（0.09%）跟指针标也是相近的。由于测量方法不一样，音频分析仪是用陷波过滤器然后RMS指针指示所以有一定误差。而频谱仪测试对频率进行FFT处理后，对各个频率分量进行数学统计。相比下频谱分析仪更准确一点。比较一下发现晶体管的谐波失真少之余。各个谐波失真度几乎相近的。二次三次 四次和五次都相近，不像电子管的偶次比奇次高，而且逐步递减。而且细心可以发现晶体管的三次谐波比二次还大，五次四次还大。晶体管的奇次谐波比偶次谐波总量大这个理论应该是符合的。

归纳：电子管谐波失真度要比晶体管高10倍。由于熟悉WCF也知道这个电子管电路没有任何反馈，如果使用推挽的应该会更低。晶体管电路A1使用大环路负反馈，使到失真度很低。但听感上的差别。谐波上能看到。电子管的偶次谐波的确丰富大于奇次谐波不少，而且谐波失真是曲线递减的。而晶体管各次谐波失真几乎一样。而奇次谐波比偶次谐波略大。而人耳朵相对来说较为接受偶次谐波。

后续比较测量IMD（互调失真）TIM（瞬态）鉴于现在音频分析仪未有这个功能。所以只能日后再测或研究如何用频谱分析仪如何测。有经验的朋友可以加我一起研究。

alpha700

diy确实应该有专业测试仪器仪表  方便很多

netpioneer

alpha700 发表于 2017-9-13 10:41
diy确实应该有专业测试仪器仪表  方便很多

的确有部分帮助。好像这次试用了频谱分析仪发现电子管耳放噪声的来源。一直以来测试电子管信噪比67db 晶体管的是89db 。在夜深人静的时候。能听到电子管背景有很轻微的交流噪声。而晶体管没有。一直以为是交流点灯和接地问题。折腾好几个月都没有改善。昨晚使用频谱分析仪发现在100hz有频谱尖峰。这就是噪声。说明噪声来源不是灯丝点灯（灯丝的交流应该50hz）100hz应该是半波整流带出的。所以下阶段还是整流后B+电源滤波上增大滤波。看看能否把最后的一点噪声消除

日王贝才

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魔幻蓝天

支持理性分析問題

ftzs

我以前做的电感单端晶体管跟现在用的一台名气很小的300B厂机，测量结果是对偶次有提升，对奇次有抑制。
DDS自带的就有偶次奇次谐波，经过这两台功放后就有以上效果。空说无凭，直接给图，黄色是DDS信号输入，黄色是功放输出


下面的数据对比下

ftzs

ftzs 发表于 2017-9-18 10:25
我以前做的电感单端晶体管跟现在用的一台名气很小的300B厂机，测量结果是对偶次有提升，对奇次有抑制。
DD ...

上面打错字了，黄色是输入，绿色是功放接8欧负载后的输出，抱歉

netpioneer

ftzs 发表于 2017-9-18 10:25
我以前做的电感单端晶体管跟现在用的一台名气很小的300B厂机，测量结果是对偶次有提升，对奇次有抑制。
DD ...

你的这个是300B的测试还是单端晶体管的测试图？

ADQ

不错。这个可以参考。
ps：这个不是电子负载，这个叫假负载。

592657820

我有个想法，LZ可否测试一下信号变压器对奇偶次谐波的通过参数，因为胆机好听的因素除了胆管之外就是牛带来的，单独测一下牛的数据也许还会有新发现，坐等回复

netpioneer

592657820 发表于 2017-9-21 21:11
我有个想法，LZ可否测试一下信号变压器对奇偶次谐波的通过参数，因为胆机好听的因素除了胆管之外就是牛带来 ...

不好意思。这个耳放电路里面没有输出变压器。这个是WCF电路有后面两只6N6一个阴极输出一个屏极输出组成类似推挽的OTL电路。不过，现在正在做一台有输出变压器的胆机功放。到时做好会测试输出牛的情况。敬请留意

XLS119

有个疑问与楼主探讨：300欧电阻可看作纯电阻，事实耳机线圈是交流阻抗，也就是说有电感的存在，感抗是否对测试有影响？希望楼主能注意下。

超低失真之梦

  仪器不少。  还对tim测试不死心呀，  关于tim 有好几个说法，  有说瞬态不足引起的失真， 有说输入级瞬态过载引起的失真， 有说负反馈延迟引起的震荡失真。
这个问题为什么就这么多版本呢，为什么那么高级的测试仪器ap等却没有tim这个功能？  这个问题从现状就可以分析出这肯定是有问题的，tim拿来营销而已。  反正没有标准，没有测试设备。

日王贝才

超低失真之梦 发表于 2017-9-24 15:31
仪器不少。  还对tim测试不死心呀，  关于tim 有好几个说法，  有说瞬态不足引起的失真， 有说输入级 ...

你咋说Ap没有瞬态互调失真测试呢？加钱购买加密狗就可以使用Ap的高级功能了，测试瞬态互调失真这些。

超低失真之梦

日王贝才 发表于 2017-9-24 19:45
你咋说Ap没有瞬态互调失真测试呢？加钱购买加密狗就可以使用Ap的高级功能了，测试瞬态互调失真这些。

   我见识短  从来没见过测试公布瞬态失真的， 倒是号称他们瞬态失真低的不少。就是没数据。

要是你能给弄出来可让我涨见识了。

日王贝才

超低失真之梦 发表于 2017-9-24 19:54
我见识短  从来没见过测试公布瞬态失真的， 倒是号称他们瞬态失真低的不少。就是没数据。

要是 ...

我没有义务去给你科普。。我上周用朋友的Ap来测试时看到有这个测试选项，只是没有购买加密狗无法使用这个功能

超低失真之梦

日王贝才 发表于 2017-9-24 20:51
我没有义务去给你科普。。我上周用朋友的Ap来测试时看到有这个测试选项，只是没有购买加密狗无法使用这个 ...

ap是有这，   但为什么这么高大上的指标为什么没见有人测试出来，没见人用。因为这个现在根本没有意义。因为根本不会有。   也就没测试的必要了。   如果放大器的方波没问题，不上冲没震荡。就不会有瞬态互调失真。不少优秀的放大器20k方波甚至100k方波都没问题。方波就是直观的测量放大器瞬态情况的。

说下本人的观点。如果放大器3k方波没问题。根本就不存在tim。   如果还不明白或者不认可只能说悟性差。如果有人执意要测，会得出相反的结果。  大环路反馈量大的放大器没有，反而无反馈的达萧108被测试出来有，胆机还更大。大到怀疑人生。这就是这个测试不被应用的原因。

swsw4321

超低失真之梦 发表于 2017-9-24 21:26
ap是有这，   但为什么这么高大上的指标为什么没见有人测试出来，没见人用。因为这个现在根本没有意义 ...

天真，如果数学好或数学专业，可计算下20K正弦波，与延迟2。5us 也可0.25us的20K相减后的波形