[经验心得] 直热管交流点灯的噪声分析

[复制链接] 查看: 48000|回复: 101

1

主题

0

好友

1132

积分

侠之大者 当前离线

Rank: 6Rank: 6

UID
42777
帖子
462
精华
3
经验
1132 点
金钱
525 ¥
注册时间
2008-5-10
 楼主| 发表于 2009-4-15 11:16 | 显示全部楼层
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。
23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35K欧并联后其等效阻抗为650欧。比FD4226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。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。

1

主题

0

好友

1132

积分

侠之大者 当前离线

Rank: 6Rank: 6

UID
42777
帖子
462
精华
3
经验
1132 点
金钱
525 ¥
注册时间
2008-5-10
 楼主| 发表于 2009-4-15 11:39 | 显示全部楼层
原帖由 wuweiz 于 2009-4-14 20:27 发表
也许灯丝绕组抽头比用平衡电阻要好些,但对放大器性能会产生什么不利影响吗?如何克服?


如果能保证抽头点一定是灯丝的电压对称点,那您说的没错。但实际上我想灯丝的结
构和灯丝相对于其他电极的电场分布使其很难做到。几何的对称点不一定是电压的
对称点。还不如在外面用电位器方便。

292

主题

32

好友

1万

积分
     

超级版主 当前离线

nostalgia

Rank: 8Rank: 8

UID
2492
帖子
18343
精华
17
经验
19692 点
金钱
12949 ¥
注册时间
2004-12-23

元老级 社区贡献 论坛版主 优秀版主

发表于 2009-4-15 14:53 | 显示全部楼层
原帖由 pli 于 2009-4-14 19:20 发表


通过和M版的讨论,我感到实际上直热管去噪声的主要方法是灯丝的平衡输入。而这
里没有假定灯丝是用平衡输入。如果您的结果是在非平衡灯丝输人的条件下得到的,
而且管子有同样的负载和和栅极等效阻抗。那 ...


恰好是平衡灯丝也不能解决。我感觉您需要和805的现象一起想一下。

0

主题

0

好友

77

积分

论坛游民 当前离线

Rank: 3Rank: 3

UID
58152
帖子
71
精华
0
经验
77 点
金钱
77 ¥
注册时间
2008-10-12
发表于 2009-4-15 19:41 | 显示全部楼层
原帖由 Julien 于 2009-4-12 14:37 发表
不过注意一个现象,不接通高压,不少直热管也会使得扬声器有低频交流声。有时间讲一下

这个不单是直热的有,我连6N5P单端也见过有这样情况.并联的就有,不并管的就怎么都没有.
我喇叭是99DB灵敏度的,当时还以为搞错什么了.

0

主题

0

好友

77

积分

论坛游民 当前离线

Rank: 3Rank: 3

UID
58152
帖子
71
精华
0
经验
77 点
金钱
77 ¥
注册时间
2008-10-12
发表于 2009-4-15 20:03 | 显示全部楼层
仔细看完全贴,呵呵,其实J版已经有提示了,可能和灯丝电压没有关系的.
估计是阴极和阳极的距离问题,在没有高压情况下,依然有电流从阴极跑到阳极的,通过输出变压器的分布电容和其他的推偶电容什么的形成回路.
有1次PK有个发烧友带了个6N5P的并联单端过来就发现热灯丝时候在喇叭明显听到交流声.当时真以为搞错什么了.
按咪版的说法应该这个理论成立.只是咪版说的是带高压情况.
只要是个热的阴极,就能发射电子.然后发射的数量当然和到达阳极的距离或者基准电压有关系.
再有就是灯丝的存热能力,电流大的存热就强,但是灯丝小的,长度就大了,相对分布要比1个大的要均匀.
电子管制造手册上面说到有M型和螺旋型的灯丝,以及带等电位平衡杆的工艺,估计就是分布的说法了

1

主题

0

好友

1132

积分

侠之大者 当前离线

Rank: 6Rank: 6

UID
42777
帖子
462
精华
3
经验
1132 点
金钱
525 ¥
注册时间
2008-5-10
 楼主| 发表于 2009-4-15 21:45 | 显示全部楼层
原帖由 Julien 于 2009-4-15 14:53 发表


恰好是平衡灯丝也不能解决。我感觉您需要和805的现象一起想一下。


昨天得些空了。仔细想了一下805的情况。我感到可以解释了。因为这个解释牵涉到
左特性管和右特性管的不同,我又不太懂电子管,所以请您看看对不对。
到目前为止,我一直是假定管子是左特性管。其特征是有栅压但没有栅流。这样没
有高压的话管子应该是关闭的。所以用共栅放大的观点没有办法解释805的情况。昨
天坛子里有一贴子讲805的放大器。其中谈到805是右特性管。所以又回去看了您关
于右特性管的一些文章。有不少启发。根据您转载的文章,805是右特性管,而右特
性管是要加正的栅压,而且有栅流。这样导通特性和晶体三极管很类似。而晶体三
极管在做共基极接法时,当集电极电压为0时,集电极电流不为0,只要Vbe是正向偏
置。而且集电极电流受基极电流控制。所以我认为805的情况和这个机制是一样的。
只要栅压加上去了,不用屏压,805就导通了。然后交流电压也是通过共栅放大到达
屏极形成交流声。实际上805的噪声是从另一个角度证明交流声是经过共栅放大的灯
丝电压。我找不到805的共栅特性曲线,您如果有的话,看一下就清楚了。

1

主题

0

好友

1132

积分

侠之大者 当前离线

Rank: 6Rank: 6

UID
42777
帖子
462
精华
3
经验
1132 点
金钱
525 ¥
注册时间
2008-5-10
 楼主| 发表于 2009-4-16 00:09 | 显示全部楼层
原帖由 tassadar 于 2009-4-15 20:03 发表
仔细看完全贴,呵呵,其实J版已经有提示了,可能和灯丝电压没有关系的.
估计是阴极和阳极的距离问题,在没有高压情况下,依然有电流从阴极跑到阳极的,通过输出变压器的分布电容和其他的推偶电容什么的形成回路.
有 ...


谢谢您看完全贴。
我还是想弄明白这交流声到底是通过什么机制或物理过程产生的。如果是耦合,应
该要说明是什么耦合,耦合多大,可以产生多大的交流声。用一个准确的物理过程
来描述。不能定量,也应该做到半定量。也就是说,至少应该搞清楚耦合大小是在
什么数量级。

1

主题

0

好友

705

积分

职业侠客 当前离线

Rank: 5Rank: 5

UID
19864
帖子
692
精华
0
经验
705 点
金钱
610 ¥
注册时间
2007-3-9
发表于 2009-4-18 02:30 | 显示全部楼层
我认为楼主考虑影响因素简单化了,如果在理想状态下做理论分析,考虑的因素应该更多更繁杂,而实际制作时并不需要用繁杂的理论指导下才可能获得理想效果,我的300B(EF86-6F6-300B)在不加高压情况下仍有1MV的噪音,但加高压后也仅仅2-3MV,EF86及6F6用的是交流灯丝,300B虽然用直流但没有稳压.

1

主题

0

好友

705

积分

职业侠客 当前离线

Rank: 5Rank: 5

UID
19864
帖子
692
精华
0
经验
705 点
金钱
610 ¥
注册时间
2007-3-9
发表于 2009-4-25 01:02 | 显示全部楼层

昨天的实验证明噪音与高压水平无关

昨天把试验板上的300B单端的落地进行优化, 其它方面全部不变, 结果11欧输出端的噪音从2-3MV降至0.7-0.8MV, 8欧输出端的噪音仅0.5MV.
噪音测试2_缩小大小.jpg 噪音测试1_缩小大小.jpg

1

主题

0

好友

1132

积分

侠之大者 当前离线

Rank: 6Rank: 6

UID
42777
帖子
462
精华
3
经验
1132 点
金钱
525 ¥
注册时间
2008-5-10
 楼主| 发表于 2009-4-25 02:39 | 显示全部楼层

回复 #49 SamLiu2006 的帖子

谢谢您关心这个贴子。最近没怎么写因为大多数朋友对降低噪声有兴趣而对了解噪声
产生机制没有很多兴趣。很高兴您能参加这个讨论。说我的观点错了没关系。我也
是一新人,想通过讨论了解这个问题的实质。
也谢谢您分享您的测量结果。不过如果您是用直流灯丝的话,本身就不在我这里讨
论的范畴之内。因为如果是直流灯丝,理论上说产生的交流噪声应该为0。尽管没有
稳压,其纹波也大大减小了,加上栅极回路阻抗的分压,经共栅放大的噪声应该极
低。
再一次谢谢您关心这个贴子。

1

主题

0

好友

1132

积分

侠之大者 当前离线

Rank: 6Rank: 6

UID
42777
帖子
462
精华
3
经验
1132 点
金钱
525 ¥
注册时间
2008-5-10
 楼主| 发表于 2009-4-26 05:41 | 显示全部楼层
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
6SN7300B 6SN72A3。这里没有FD422的电路,就从隔壁坛子里挑了两个电路, 6C3FD422 6B8PFD422。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。
hum3.jpg
hum4.jpg
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。
22A3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。
3FD422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。
hum5.jpg
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。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。

0

主题

0

好友

378

积分

业余侠客 当前离线

Rank: 4

UID
35718
帖子
434
精华
0
经验
378 点
金钱
408 ¥
注册时间
2008-2-17
发表于 2009-4-26 13:43 | 显示全部楼层
理论了半天,有何实际办法推荐吗?前级都拔了,只剩下300b,嗡嗡交流声3米开外都能听得到! 就只剩改直流灯丝这招没用了。

24

主题

0

好友

1227

积分

侠之大者 当前离线

Rank: 6Rank: 6

UID
11794
帖子
1135
精华
0
经验
1227 点
金钱
975 ¥
注册时间
2006-8-27
发表于 2009-4-26 14:14 | 显示全部楼层
好像不管怎么做,都没法彻底消除掉交流声,就像J版说的,不加电压都会有。楼主能不能把这种噪音的波形测出来????看看到底是什么频率的,是否和灯丝上的50HZ波形吻合,还是100HZ的?
剩下最后一招,从变压器取出一点,得到与噪音波形同步的信号,输入方向端,抵消或者消弱噪音。

2

主题

0

好友

1332

积分

侠之大者 当前离线

suap

Rank: 6Rank: 6

UID
21176
帖子
890
精华
9
经验
1332 点
金钱
1082 ¥
注册时间
2007-4-2
发表于 2009-4-26 21:37 | 显示全部楼层

Pli也执着,赞一下。

可能有两个原因:
一是电子会跑的,怎么跑? 随机跑,给点阳光就有跑步的温度!
二是磁场穿透的,如何穿? 四处乱窜,距离是我唯一的出路!

应用:
1、控制好电场,剩下的不听话的电子让它随风去吧!
2、保护住磁场,不走捷径的泄漏让它自由又何妨呢?

结论:想发烧就“妥协”吧!

哈哈……祝开心
头像被屏蔽

3

主题

0

好友

149

积分

禁止发言 当前离线

UID
3914
帖子
89
精华
0
经验
149 点
金钱
12 ¥
注册时间
2005-4-13
发表于 2009-4-26 23:36 | 显示全部楼层
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽

1

主题

0

好友

705

积分

职业侠客 当前离线

Rank: 5Rank: 5

UID
19864
帖子
692
精华
0
经验
705 点
金钱
610 ¥
注册时间
2007-3-9
发表于 2009-4-27 01:33 | 显示全部楼层
以上两位都有一定道理

0

主题

1

好友

740

积分

职业侠客 当前离线

Rank: 5Rank: 5

UID
61413
帖子
961
精华
0
经验
740 点
金钱
740 ¥
注册时间
2008-11-4
发表于 2009-4-27 02:07 | 显示全部楼层
根据您转载的文章,805是右特性管,而右特
性管是要加正的栅压,而且有栅流。这样导通特性和晶体三极管很类似。而晶体三
极管在做共基极接法时,当集电极电压为0时,集电极电流不为0,只要Vbe是正向偏
置。而且集电极电流受基极电流控制。所以我认为805的情况和这个机制是一样的。
只要栅压加上去了,不用屏压,805就导通了。
这还真不好理解。

1

主题

0

好友

1132

积分

侠之大者 当前离线

Rank: 6Rank: 6

UID
42777
帖子
462
精华
3
经验
1132 点
金钱
525 ¥
注册时间
2008-5-10
 楼主| 发表于 2009-4-29 09:08 | 显示全部楼层
原帖由 康宁 于 2009-4-26 13:43 发表
理论了半天,有何实际办法推荐吗?前级都拔了,只剩下300b,嗡嗡交流声3米开外都能听得到! 就只剩改直流灯丝这招没用了。


抱歉了。我还没有玩过直热管,能做也就是纸上谈兵。这篇文章只是想从物理机制上
来理解交流点灯产生的噪声。
就您的碰到的交流声问题,我建议先找一找交流声的原因。先把问题分割开来。比
如说,1)布线接地,2)电源滤波,3)交流点灯,4)磁场感应,5)前级放大。等等。
不同的原因有不同的解决办法。把问题分开了才能逐个解决。祝您好运。

1

主题

0

好友

1132

积分

侠之大者 当前离线

Rank: 6Rank: 6

UID
42777
帖子
462
精华
3
经验
1132 点
金钱
525 ¥
注册时间
2008-5-10
 楼主| 发表于 2009-4-29 09:18 | 显示全部楼层
原帖由 hahalong 于 2009-4-26 14:14 发表
好像不管怎么做,都没法彻底消除掉交流声,就像J版说的,不加电压都会有。楼主能不能把这种噪音的波形测出来????看看到底是什么频率的,是否和灯丝上的50HZ波形吻合,还是100HZ的?
剩下最后一招,从变压器 ...


我还没玩直热管,也没有办法测波形。
没加高压就产生噪声可能就是共栅放大的特点。我没有电子管的模型但我有晶体管
的模型。等有时间做一些共基极放大的模拟计算再把结果贴上来。这应该和805是类
似的。

3

主题

2

好友

357

积分
     

业余侠客 当前离线

Rank: 4

UID
45252
帖子
389
精华
0
经验
357 点
金钱
361 ¥
注册时间
2008-6-11
发表于 2009-4-29 22:10 | 显示全部楼层
精彩,学习.
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

Powered by Discuz! X3.4

© 2001-2012 Comsenz Inc.

返回顶部