谨献给对五极管噪音头疼的朋友

FD422

几年前，遇到五极管白噪音问题。经过这些年自己胡思乱想，有点心得分享，也希望各位不吝赐教。


翻修一台20瓦古董电子管功放，输入级用五极管，满功率输入灵敏度算下来是20mv左右，布线和接地尽我所能，第一级电子管栅极对阴极电阻地端短路，实验推92db的箱子，耳朵贴近有明显可听到的白噪声，没有丝毫交流声。

然后就陷入对这个问题的迷思。

电子管本身的噪音是玄学，特尔曼在无线电学里列出几个项目。
1.阴极发射电子的“散粒效应”
2.多个电极对阴极分配偶发变化引起
3.电子流通过栅极时候，栅极感应电压引起
4.残余气体离子引起的噪音
5.二次发射引起的噪音
6.“闪烁效应”氧化物阴极放射变化

这其中有一些和音频胆机无关，比如第3项就去掉。过于玄而又玄的物理学问题第6项也走开。电真空器件随着时间的久远、真空度慢慢下降是必然。再加之古早年代理论和技术局限，第4项和第5项是古董电子管最大问题。第1项是根本问题。

五极管因为阴极电流被帘栅和屏极两者分配，帘栅电流存在随机热波动引起屏极电流波动而产生噪音。帘栅电流相比屏极电流比值越小，噪音就更小。在厂家手册里给定的数据有参考价值，比如EF804的帘栅电流不到屏流1/5，6J7的帘栅电流是屏流1/4。虽然实际电路设计都降低帘栅电压而减少帘栅电流，但是过低帘栅电压引起跨导过低对噪音也不利。

低噪音五极管比如EF804之类，德根给的数据是乙电250V，屏极电阻100K，在25-10K的频宽下等效G1有2微伏噪音，是五极管顶尖水平。

RCA的低噪音音频五极管，180V乙电，0.22M屏负载，手册里推荐数据，13K频宽（这个比德根的10K频宽更大，大家核算的时候别忘等效噪音电压公式里，频宽是开方以后和等效电压成正比），100K栅极电阻，等效噪音电压7.2微伏，不超过10%的管子达到16微伏。

即便新管的噪音都不一样，二手旧管和陈年老管更是未知。要想减低普通五极管噪音，一个好办法是把五极管三极接法，通常能减少一两成，更好的办法是直接用三极管。最好的办法大概是低噪音JFET走起。

实际上HUM噪音相比管子内部噪音更大一些。 这是三极管的HUM噪音，如果用五极管肯定更惨。如果布线、接地、屏蔽没先合格，或者胆机输入灵敏度低、喇叭灵敏度低……，这都不是事儿。

头疼，RCA低噪音的五极管，等效噪音电压都有10微伏左右，古董五极管沙里淘金，大概不给活路。如果和我一样，实验用古董五极管，并且恰是帘栅电流比率大、质量还差、偏偏还是第一级放大、灵敏度还不算低的电路、用较高灵敏度音箱、还要低噪音……只好放弃五极管接法咯。



参考资料：
《电子器件及放大器》人邮1962。
《无线电原理》高教社1958.
《Electronic and Radio Engineering》F.E.TERMAN 第四版
《RADIOTRON Designer`s Handbook》F.LANGFORD SMITH第四版

从不停留

学习。这也是大家喜欢三极管串叠的原因之一吧

大老蔡

这是要唱衰五极管（电压放大）！

不过，楼主讲的是事实！

BURN-E

有就有，如果噪音不跟随电路放大就行，能不能做得到？

FD422

大老蔡 发表于 2022-9-18 09:06
这是要唱衰五极管（电压放大）！

不过，楼主讲的是事实！

唱衰不敢，50年代末开始很多大品牌的HIFI产品，在微小信号放大部分都舍弃五极管转而用三极管，比如12AX7。

大部分放大器的Hum和Noise是一起测，通常解决交流声，布线、屏蔽、接地这些方面做完美已经不容易。
布线、屏蔽、接地都尽善尽美以后从管子本身Hum问题，可以上直流灯丝。

很多年前在仿制WE91的时候发现噪音这个问题，没有310，用日本57代替，原厂电路两级五极管接法推300B，开环增益非常恐怖。麦克风效应、Hum、噪音一起来，加反馈以后也不满足我。因为我对信噪比有一点点追求，最后拆掉。57这种古董管，从构造看它的问题不少，完全和低噪音高增益放大器无缘。

有栅帽的五极管，处理噪音问题，是非常令人头疼，尤其是在微小信号放大时候。

20毫伏信号电压的放大级，如果等效噪音20微伏，这一级信噪比还有60db。以5毫伏的话筒放大来说，如果用EF804之类，一级放大有50db信噪比也不难。十几个毫伏的唱头放大指标更好一些。是不是够用看自己的追求，大部分人完全没有把管子的极限用出来。至于我自己因为偏好古老电子管，又追求静如深海的感觉，所以自寻烦恼，属于个案。

胆之阁

请楼主继续授课，感谢分享

海河

FD422 发表于 2022-9-18 12:53
唱衰不敢，50年代末开始很多大品牌的HIFI产品，在微小信号放大部分都舍弃五极管转而用三极管，比如12AX ...

分析透彻。

nnrainbow

5级管 遇到有交流声, 其他方法都试过了      也确认地线没问题    可以考虑加个屏蔽罩,  也许就解决了


半年前折腾 ech83 耳放,  一个多月都没解决交流声.   后来偶尔一次换电源, 用了比较长的线,  牛离板 超过35cm.   交流声几乎没有,  试验发现  手头的几个牛  只要在83 管 25cm 内就会有交流声.  最后套个洋垃圾管套, 解决问题       10cm 也无  

由此可见83 抗干扰能力差

jupeter

楼主的研究结果很好，再次证明五级管的噪声存在，比三极管的要大。那么是不是我们做功放就不能用五级管当前置了呢？
楼主所说的古典器材灵敏度是很高的，主要是为了适应当时的音源，例如话筒、收音头、唱头、磁头等，属于低电平放大器，整机的放大倍数很大要达到近千倍，对五级管的本地噪声很敏感。
而我们现代的器材，主要对接的是DAC、CD、PC等，信号电平往往很高，整机的放大倍数往往只有10-20倍，则第一级管子无论是三极管还是五级管，其本底噪声放大后仍几乎不可耳闻，所以现代的功放，该用五用五，该用三就三。舞照跳，马照跑，毋庸多虑！

FD422

感谢大家参与讨论，很高兴我遇到的困扰没有让大家遇到：

我个人觉得，布线、接地、屏蔽。这三个最重要工作都已经做好以后，再开始考虑管子本身的噪音。

以我个人短浅的经验，如果器材满输出功率，信号电压是100毫伏或者更高。不需特别考虑管子本身噪音，也不需要过于额外谨慎，轻松达到至少60db以上的信噪比。用90db以上音箱耳朵贴上去仔细能听到一点点底噪不能再多。

五极管有一个额外的好处，小信号下互调失真比三极管小，几伏输出情况下，互调失真大概是同样三极管的八分之一。
但因为加了大环负反馈，在互调失真上这个优势可能不明显。在各国HIFI名机电路，英国早期一些电路喜欢用五极管更多，50年代末期也跟随美国转而倾向12AX7。

牛哥

刚开始看帖子，差点哭了，因为现在相对来说还是五极管要比三极管便宜的多，所以也收了几只五极管准备玩玩。等看到现在心里稍微放下一点，对于的音源输出电压幅度和自家的听音环境来看，一般正常的五极管的噪音应该是能让人接的，至少我接受了。

浪而不荡

很好的技术贴，学习了，谢谢楼主。

juanlin

虽然我看不懂，但我还是坚持看下去

lafeike5521

这种天生带来的自身噪声让我们很难获得超黑和静的音乐背景，音乐的细节和立体感也会受到影响。技术手段也多起用甚微。