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真空管音響電路設計、維修、調校、原理【Q&A】  

文章來源:一個關於音響知識和雜想的貼子


一切由電子開始談起

要說在前面的,筆者才疏學淺,雖然略知電路設計的基礎與原裡,但對於基礎電子學反而陌生,文中若有疏漏錯誤之處,尚請先進不吝指正。電子元件本來就是一項專精的電子物理學,利用材質以及結構上的特性,對電形成不同的反應。例如,利用兩片緊貼但不接觸的金屬 薄板,就可以形成電容;利用以矽為主的材質,經過適當的製程,就可以變成半導體如二極體、電晶體以及IC等;將銅線以絕緣漆封裝形成漆包線,將漆包線捲起來就形成電感、加入鐵芯則成為變壓器、併接在一起就是李玆線。還有其他諸多電子元件,其實都是架構在基礎物理現象上的精巧設計。

真空管的發明就與盤尼西林以及輪胎的發現一樣具有戲劇性:在實驗室中靠近窗戶幾個未清洗的實驗皿,不經意從窗外飄來一些黴菌落在實驗皿上,科學家驚訝的發現某些落入實驗皿中的黴菌,可以抑制壞菌的擴散與成長,加以實驗分析之後這種黴菌就成為了有效且使用廣泛的抗生素之一;同樣也發生在實驗室中的情景,正在研究橡膠的實驗中,不經意打破裝在玻璃杯裡的硫黃,倒入融化的橡膠液體中,凝固後橡膠變成了堅硬且頗富韌性的材質。真空管當然不是無緣無故做幾片金屬板封裝在抽真空的玻璃瓶裡進行實驗的,它的發展與發明大王愛迪生有著一段故事。

電流與電子流動的方向恰巧相反

在此之前試問一個小問題:電路分析上「電流」的方向與實際上「電子」流動的方向是否相同?答案是否定的,電流與電子流的方向是恰巧相反的。過去的科學家無法觀察電子流動的方向,於是統一說法,將電池的某一極設定為正極,其電壓為正電壓,電流由正極流至負極而形成一個封閉的迴路。由於大家統一說法與作法,因此多年來並沒有發生任何衝突之事,直到了近代科學家有了更精良的設備,觀察之後遂推翻了之前的說法:「原來電子是由電池的負端流出來的」!(換言之,電子是從擴大機的喇叭負端流出,而從喇叭正端回流的)

身為使用者並不需要在意何者為真,只要按照科學家的結論行事就可以了。說這一段就是因為當初愛迪生發明燈泡之後,發現他生產的燈泡燈絲老是從正極端燒斷,於是進一步實驗在燈泡中加入一塊小金屬板,點燈之後將金屬板連接電表,分別施以正電壓以及負電壓,觀察電流的情形。

對於當時的科學而言,位於真空狀態下且不連接的金屬板,不論如何連接是不可能產生電流的,但怪事發生了,愛迪生發現某種物質(其實就是電子)會透過金屬板,會從電池的負極騰空「跳」到正極,此發現當然激起更大的實驗動機,此現象便稱為「愛迪生效應」。這也是科學家首次質疑電流流動的方向,以及自由電子在空間中流動的現象。

金屬之所以能導電,就是因為金屬的自由電子較多,便於電子的相互流動,因此電子材料必須由導電性佳的材質製成。電子還有個特性,帶負電的電子容易受到正電壓的吸引,所謂同性相斥、異性相吸。又從愛迪生效應中得知,當加熱金屬物質時,活躍於質子外圍的自由電子容易產生游離現象,溫度高導致電子活性增強,此時若空間中有一正電壓強力吸引,游離的電子就會在空間中流動。基於這幾個當時已被瞭解的知識,佛來明(J.A. Fleming)於1904年製造出第一支二極真空管,李德科士(De Forest Lee)將二極管加以改良,於1907年製造出第一支三極管,既然成功研發了三極管,真空管的應用開始實現,真空管的發展從此一日千里。

三極管是最基本的真空管

「真空管」(Vacuum Tube),代表玻璃瓶內部抽真空,以利於游離電子的流動,也可有效降低燈絲的氧化損耗。二極管、三極管、五極管,從字面意義代表真空管內部基本「極」的數量。真空管擁有三個最基本的極,第一是「陰極」(Cathode,以K代表):陰極當然是陰性的,它是釋放出電子流的地方,它可以是一塊金屬板或是燈絲本身,當燈絲加熱金屬板時,電子就會游離而出,散佈在小小的真空玻璃瓶裡。第二個極是「屏極」(Plate,以P代表),基本上它是真空管最外圍的金屬板,眼睛見到真空管最外層深灰色或黑色的金屬板,通常就是屏極。屏極連接正電壓,它負責吸引從陰極散發出來的電子(還記得嗎?利用異性相吸的原理),作為電子游離旅行的終點。第三個極為「柵極」(Gird,以G代表),從構造看來,它猶如一圈圈的細線圈,就如同柵欄一般,固定在陰極與屏極之間,電子流必須通過柵極而到屏極,在柵極之間通電壓,可以控制電子的流量,它的作用就如同一個水龍頭一般,具有流通與阻擋的功能。

真空管光有三個極當然還不算完美,也因此後來的真空管不斷改進,在結構上也有了許多的改進之道,以配合不同的放大方式(如超線性接法等),但該部份的內容已經脫離本文,暫不詳述。

引擎運轉必須要有燃料,真空管的動作動力為電能。真空管的電極當中,最重要的應屬陰極,它負責將電子釋放出來,作為一切動作的基本。最早的真空管由於構造及理論簡單,直接將燈絲充當陰極使用,換句話說,當燈絲點亮時,由於燈絲溫度提高,電子就從燈絲釋放出來,經過柵極直奔屏極。這種真空管就叫做「直熱式真空管」,這次專題的主角300B,就是屬於這類型的真空管,相較於其他現代化的五極真空管,300B的構造簡單,性能陽春,輸出功率也低。

燈絲(Filament)可以使用不同的材質製成,由於直熱式三極管直接將燈絲當作陰極,因此燈絲的特性直接影響著直熱式真空管的性能。基本上,真空管的燈絲主要可分成三種材質構成,第一種當然是耐高溫的鎢絲。將純度高的鎢絲抽成細絲,捲繞成狀在真空管的最內層,通電之後即可發出溫度。但鎢絲的必須加溫到兩千餘度時,電子才能發散,因此以鎢絲製成燈絲的真空管點燃時,會發出光輝耀眼的亮度,同時溫度高得嚇人。別意外,不是真空管要燒掉了,而是它本如此!但將鎢絲點亮需要消耗較大的電力,唯優點是鎢絲甚為耐用,普遍運用於較大功率或長壽命的真空管上。筆者經常聽到人說:「那支真空管點起來那麼亮,一定兩三下就掛點了」。其實並不然,在某些情況下這種真空管的壽命可達數萬小時,拿來當作家裡的燈泡,既耐用又有裝飾的作用,一舉數得!

另一種燈絲採用釷鎢合金,它只須將燈絲加溫至千餘度即可工作,相較之下較省電力。最常使用的應為氧化鹼土燈絲,它的作法是在燈絲外,塗上一層厚厚的氧化鹼土,看起來接近白灰色的物質,它只需要加溫至約700度(看起來約暗紅色),即可獲得足量的電子,因此工作溫度最低、也最節省電力,一般而言只須供應6.3V左右的直流,就可以正常工作。

直熱式真空管當然有它天生的優點,但卻有一個致命的缺點,那就是陰極容易受到燈絲的溫度而改變特性。當燈絲電壓變動時,或以交流電供應燈絲時,陰極呈現在不穩定的狀態下。因此有人主張直熱式真空管應採用直流供電,也有人強調必須以交流供電以免損傷陰極,這種爭論過去在音響界早已成為一個爭論不休的話題。筆者無意在此引起話題,反正各方堅持各有道理,只要聽起來沒問題,管子耐用好聽就行了。如果您有研究上的心得,筆者相當樂於接受。

旁熱式真空管的穩定度較高

為瞭解決直熱式真空管的燈絲問題,真空管設計者決定讓燈絲與陰極分家獨立,在燈絲的旁邊套上一圈金屬套筒,讓燈絲直接對金屬板加熱,電子從金屬板散發出來,這種加熱方式就稱為「傍熱式真空管」。

如此,真空管似乎就穩定許多了,由於金屬套筒的體積與儲熱量高高大於傳統的燈絲,因此即使燈絲暫時的溫度變動,甚至暫時幾秒鐘的停止加熱,金屬板的溫度變化改變有限,這也就是為什麼某些擴大機關機之後,它還能唱個十幾秒鐘的主要原因。既然陰極與燈絲獨立,陰極板必須由燈絲間接加熱,於是燈絲再度改成鎢絲材質,以求耐久性,並在鎢絲外層塗上一層白磁,一方面絕緣,另一方面也有定型的效果。由於間接加熱效果較差,陰極金屬板上會塗上釷、鋇或其他有利於電子發散的物質。也因此,真空管的金屬極板看起來總是灰黑色,不像正常的金屬板,也由於製作組裝時必須仰賴手工,因此金屬板上總會留下許多細小的刮痕,用家購買真空管時不必意外擔心。

直熱式真空管與傍熱式真空管使用上的差異呢?對於一般使用者而言是不必在乎直熱式真空管與傍熱式真空管的不同,但對於設計者而言,傍熱式真空管由於間接加熱的關係,燈絲電流通常較大,而且傍熱式的結構必須對陰極金屬板加溫,因此開機後有一段緩慢的加溫期,如果是前級,則必須做好延遲設計,以免開機的脈衝傷了後級。

依據發展的過程來看,最早的真空管當然是直熱式的設計,二極管是首先被發展出來的,二極管的功能猶如現在的二極體,具有整流以及收音機內部檢波的功能,二極管經過適當的設計,也可以成為穩壓管,作用如現在的濟納二極體(Zener Diode)。由於真空管的動作原理很簡單,因此第一支真空管被成功的製造出來之後,就有許多科學家加入研發的工作。第一支三極管在1907年被一位美國科學家成功製造,從此便開啟了無線電時代的來臨,告別留聲機,進入擴大機時代。

真空管的工作原理

現在,我們更進一步來看看最簡單的真空管工作原理。

整理一下剛剛所述,真空管具有幾個極,由最內層到最外層分別為:燈絲,陰極,柵極,屏極。將一支真空管拆開之後,繪於附圖之中,從圖可知,當點亮燈絲,燈絲溫度逐漸升高,雖然是真空狀態,但燈絲溫度以輻射熱的方式傳導至陰極金屬板上,等到陰極金屬板溫度達到電子游離的溫度時,電子就會從金屬板飛奔而出。此時在電子是帶負電的,在屏極加上正電壓,電子就會受到吸引而朝屏極金屬板飛過去,穿過柵極而形成一電子流。剛剛說到柵極猶如一個開關,當柵極不帶電時,電子流會穩定的穿過柵極到達屏極,當在柵極上加入正電壓,對於電子是吸引作用,可以增強電子流動的速度與動力;反之在柵極上加入負電壓,同性相斥的原理電子必須繞道才能到達屏極,若柵極的結構龐大,則電子流有可能全數被阻隔。

利用柵極可以輕易控制電子流的流量,將輸入訊號連接在柵極上,並且加入適當的偏壓,並且在屏極串上一個電阻,藉此即可達到訊號放大的目的。真空管也與電晶體一樣,具有多种放大組態(事實上,電晶體的放大組態是從真空管延伸過來的應用),結合不同的電子材料如電阻、電感、變壓器以及電容等,就可以創造出千變萬化的電子產品。別忘了,第一部電腦可是使用真空管製成的,當然,它只能做簡單的加減運算。

至此,真空管的基本工作原理已經報告完畢,還缺少了什麼?請觀察一下真空管的管壁內部,有一塊類似水銀的薄膜黏附在玻璃壁上,這是延長真空管壽命的設計。除了極少部份低壓真空管外(並非指工作電壓低,而是指真空管內部存在低壓氣體),大部分的真空管必須抽真空才能正常工作。真空管的接腳為金屬腳,雖然以玻璃封裝,但玻璃與金屬接腳之間仍然有漏氣的機會。玻璃管內的金屬蒸鍍物(即消氣劑),會與氣體進行作用,它存在的目的就在於吸收氣體,以維持真空管內部的真空度。這一層薄薄的金屬物氧化之後,會變成白色,表示真空管已經漏氣不行了,所以若打破真空管時,這一層蒸鍍物質也會變成白色。因此購買老真空管時,也要注意蒸鍍物的情況,像水銀一樣的為佳,若開始蒼白、剝落時,就表示這支真空管已經邁入老年了。

使用300B真空管的用家一定有一個經驗,將擴大機電源打開,室內燈光熄滅,此時300B的燈絲會發出昏黃的光線,同時在真空管的頂端,有時候會出現像極光一樣的神秘藍光。藍光看起來是綿細的、柔軟的,略帶一些神秘。它像極光一樣,有時會扭曲飄動,似有若無的在真空管內發亮。第一次見到藍光的人不免對它產生好奇,有人說它無所謂,也有人說它是不正常的現象,基本上藍光的產生基於幾個因素。1.內部有低壓氣體。2.真空管設計或製造不良。3.屏極電壓過高。

藍光的主要來源仍然是電子,當屏極的設計包覆不良,無法吸引電子流吸附在屏極金屬板上,就會讓電子到處流竄,真空管見到的藍光就是電子在真空管內流竄的結果。藍光看起來美麗,卻有可能產生輻射,不過筆者並不確定是否對人體有傷害。藍光的出現也與真空管廠牌有極大的關係,大陸管以及蘇聯管Sovtek出現藍光的機會大於其他,而我自己使用的三部300B擴大機,使用四支大陸管與兩支WE300B,只有大陸管會發出藍光,久了也就視為正常了。

1916年為有線電話用途製作的三極管,它是構造最簡單的直熱式三極管,一根發亮的燈絲,如柵欄狀的柵極介於燈絲與屏極之間,而屏極位於最下方,就是一塊金屬片。

膽機六大故障及修理方法

膽機故障一般來說不外乎以下六大種類。

一、輸出功率變小,聲音變得軟弱無力

1.功率管老化。可以測量功率管的屏流。用100mA的直流電表,負表筆接屏極,正表筆接輸出變壓器,開啟高壓就能從電表中讀出屏流數。在偏壓正常情況下,如測得屏流小於正常值,就可以說明功率管衰老。如測得的屏流大於正常值,則可能有幾種情況:A、功率管屏壓過高,特別是簾柵極壓過高;B、功率管本身質量有問題,本身屏耗大,輸出功率勢必減少。如果測不到屏流,說明功率管已經損壞。

2.柵偏壓不正常。在自給柵偏壓的功放電路中,常見柵偏壓的故障有:A、無偏壓,造成這種情況的原因有功率管失效無屏流、陰極電阻兩端無電壓降,陰極旁路電容器被擊穿等幾種。B、偏壓小,原因為功率管衰老或屏壓低。C、偏壓高,原因有屏壓增高、特別是簾柵壓增高使屏流增大、陰極電阻阻值增大、柵極交連電容器漏電或擊穿使柵極上加有正電壓等幾種。此外,陰極電阻開路也會使偏壓增大,此時屏流很小,線路存在寄生振盪。

3.輸出變壓器局部短路。將造成屏流增大,而使屏極發紅、輸出減少且失真增大。如果是初級局部短路,那麼在空載時輸出電壓不會減少,在接上負載或負載很輕的情況下,只要柵極激勵電壓達到額定值時,則功率管全部屏極發紅,這是個典型現象。檢查輸出變壓器初級是否局部短路時,可將輸出變壓器初次級接線與電路全部斷開,從初級端上送進220V市電,用萬用電表交流擋測量兩個初級端與B+中心頭的電壓,正常時,兩線端電壓相等。有局部短路時,則一線端電壓低於另一線端電壓。如果一接上220V市電就立刻燒燬保險絲,則說明局部短路很嚴重,必須更換輸出變壓器。

檢查輸出變壓器次級有無短路故障前,首先要檢查次級上並聯的高頻抑制電路和負反饋電路元件有無變質、失效和擊穿等情況,然後再檢查次級線與鐵芯之間有無擊穿短路。

4.推動級激勵電壓(或功率)不足。功率管柵極激勵電壓(或功率)不夠,無論功率管工作狀態怎樣正常,仍不能有額定的功率輸出。

5.多管並聯推挽工作,其中一隻或數隻管的屏極抑制電阻或柵極抑制電阻開路,此時不僅失真大,而且輸出功率小。

6.自給柵偏壓的陰極旁路電容器失效形成開路,產生電流負反饋,對某些膽機來說,可能影響輸出功率。

二、功率放大級高壓加不上

高壓加不上有兩種情況:一是通電時,保險絲立即燒斷,二是膽機在工作過程中突然發生燒斷保險絲而切斷高壓電源。將放大器的輸出變壓器中心頭高壓B+與高壓電源連線斷開,然後開啟高壓,如果此時仍然燒斷保險絲或不能啟動高壓,則故障不在功率放大電路,而在電源電路;若斷開高壓B+連線後,能啟動高壓,那麼可以肯定故障在功率放大級。

功率放大級的高壓電源加不上應從以下幾方面著手檢查:

1.觀察或測試功率管內部是否各電極相連。

2.檢測輸出變壓器是否擊穿短路。常見是初級或次級線圈間被擊穿短路。

3.負載過重或負載短路。負載過重或短路能致使屏流增大而過載,燒斷保險絲或加不上高壓。

三、寄生振盪

放大器出現如「嘶啦嘶啦」的高頻振盪和「撲、撲」的低頻振盪等寄生振盪聲時,輕則屏耗增大,屏極發紅,輸出減少,重則不能工作。產生寄生振盪的原因有以下幾種:

1.負反饋電阻等元件變質或損壞。

2.輸出變壓器次級並聯的旁路電容器開路或擊穿引起高頻振盪。

3.多管並聯推挽工作的屏、柵極電阻損壞或變質也容易引起振盪。置換柵極電阻,千萬不可用線繞電阻,因為它的電感將引起振盪。

4.功率管尤其是高互導式功率管及抑制振盪電路中的元件使用日久後參數變化,也容易產生振盪。

5.電源電壓過高。因供電電壓過高,破壞了功率管正常工作狀態也能引起振盪。

四、功率管屏極發紅

放大器在正常工作時,如果在較明亮的環境中看到屏極發紅,就是不正常的現象。引起屏極發紅的原因可能是:

1.負載過重引起屏流過大。這種現象比較常見,主要是由於揚聲器阻抗配接不當,或外線有短路、或輸出變壓器初級線圈局部短路。

2.負柵偏壓減少,或無負柵偏壓,或出現正柵偏壓。

負柵偏壓減少的原因可能是:負偏壓電源濾波電容器失效或容量減少;分壓負載電位器中心滑片調得過低;整流管衰老;偏壓電源變壓器次級局部短路;自給柵偏壓的陰極旁路電容器漏電嚴重;輸入變壓器的初級和次級(或耦合電容器)輕微漏電等問題。

無負柵偏壓的原因可能是:輸入變壓器中心抽頭斷路;偏壓電源濾波電容器短路;偏壓負載電阻損壞。整流管或偏壓電源變壓器損壞;自給負柵偏壓陰極旁路電容擊穿;柵極電阻或輸入變壓器次級斷路;管座損壞,使柵極管腳與管座脫離。

3.後級功率管的屏壓或簾柵壓升高,使屏流增加,屏極發紅。

屏壓升高的原因可能是:A、高壓電源變壓器初級線圈局部短路,使次級高壓線圈的交流電壓升高;整流後輸出直流電壓增加;B、洩放電阻斷路,輸出電壓升高。C、濾波扼流線圈局部短路,電感量減少,降壓減少,輸出電壓升高。

簾柵電壓升高(指採用束射四極管和五極管做功率放大級的機器),吸收電子的能力增強,使屏流增加,屏極發紅。其中的幾種原因可能是:A、高壓電源變壓器初級局部短路,使次級高壓升高,整流輸出直流電壓增加。B、次級高壓電位器調整不當。C、次級高壓濾波扼流圈匝間局部短路,使輸出電壓升高。D、洩放電阻斷路,輸出電壓升高。

4.超音頻或高頻寄生振盪,致使屏極發紅。這兩種寄生振動盪是由於後級的總寄生電容的正反饋引起的。有效的判斷方法是,當屏極發紅時,將負載阻抗換成放大器輸出功率1/20左右的電阻,阻值等於輸出阻抗。開機不送入訊號,幾分鐘後,手摸電阻如果感到發熱,那麼就存在高頻寄生振盪了。

5.推挽管衰老,破壞推挽平衡,引起屏極發紅。在推挽功放中,尤其是在並聯推挽(如150W的擴音機中一般用KT-88管每兩隻並聯)中,其中一邊的管子衰老,內阻增加屏流減少,沒有衰老的管子負擔過重,屏流增加,屏極發紅。

6.輸出變壓器的初級線圈的一邊局部短路,破壞了推挽平衡,使該邊的屏流增加,屏極發紅。

7.輸入訊號過大,使輸出電流和電壓超過額定值,引起屏極發紅。

8.有些放大器本身設計不當。因屏壓、簾柵壓、燈絲電壓過高,或負柵偏壓太小,靜態屏流過大,甚至靜態時,也會使屏極發紅。

五、失真

所謂失真,是指經放大器的輸出與輸入波形相差過大,放大器放大出來的聲音與原來輸入的聲音不一樣。主要幾種原因分析如下:

1.推挽功率管或推動級推挽管有一隻衰老(或損壞),使兩管的增益不一樣,或者輸出變壓器初級(或輸入變壓器的次級)一邊局部短路或開路;屏極和柵極的防振電阻變值,也會破壞推挽平衡,引起失真。

2.有的放大器推挽與前級是用阻容耦合的,當一邊的耦合電容器變值(容量變小、失效、漏電等)時產生失真。如果該電容漏電,還會使下一級電子管的負柵偏壓變小,甚至變成正電壓,產生柵流,引起失真。

3.固定負柵偏壓過高或過低,使電子管的工作點發生變化,或輸入訊號過大等,都能使電子管工作於非線性部分,引起失真。

4.小功率放大器功率管一般都工作於AB1類(或A類)推挽放大,如果輸入訊號電壓峰值大於負柵偏壓時,功率管將出現柵流,由於這類工作狀態的柵路內阻較大,因此容易引起失真。

5.在中功率以上的放大器中,功率管一般都工作於AB2類(或B類)推挽放大,如果推動級的輸出功率不足或由於推動管衰老使內阻太大時,會引起失真。推動級要用內阻小的電子管,並用降壓變壓器進行倒相,才能獲得穩定的輸出電壓。

6.屏極負載電阻、陰極電阻或簾柵極電阻變值,使電子管的工作點變化,工作於非線性區,引起失真。柵極電阻斷路,引起阻塞失真。同時負載阻抗太輕或太重,使電子管的輸出阻抗不匹配引起失真或音輕等。

7.電源電壓不穩定或過高過低,都會改變各級電子管的工作點,引起失真。

六、交流聲

一般來講,由於後級電壓放大倍數不大,因此,由功率放大級故障引起的交流聲不十分明顯,但有幾種故障卻能出現明顯交流聲。

1.功率管內部柵陰兩極短路或漏電,陰極與燈絲連極短路,燈絲電源變壓器接地不良。

2.固定偏壓濾波不良。

3.推動變壓器初次級間漏電,或柵極交連電容器漏電使柵極帶正電等。

4.整機接地不良。特別是搭棚銲接和燈絲用交流電供電的膽機對接地要求很高,在調試過程中要不斷試用各個接地點以獲得最佳信噪比,另外接地點的電阻越小越好

恐膽症Q&A

  • Q:1.換膽要注意什麼?膽友最容易犯什某錯?
  • Q:2.何謂SRPP線路?有何優點?為何不能夾directcoupled直接交連放大器?
  • Q:3. 對於45、2A3、PX25、300B這些低功率輸出的三極管有何評價?可有特別偏愛?
  • Q:4.真空管在製作上如何保持每支都有相同的數值與聲音?
  • Q:5.如何辨識新舊膽?
  • Q:6.各款300B膽是否一定可以用在各款品牌的300B放大器上?
  • Q:7.為強放管設計的自給偏壓跟手動調節的固定偏壓Fixed Bias在聲音上有何分別?
  • Q:8.7DJ8/PCC88的燈絲工作電壓是7V,可否直代6DJ8(6.3V)?
  • Q:9.今天的中國大陸膽水準如何?有何佳作?
  • Q:10.如用膽功放的4歐姆輸出推8歐姆阻抗揚聲器,又或是以8歐姆輸出推4歐姆阻抗揚聲器結果如何?可有危險?
  • Q:11.何謂Buffer膽?
  • Q:12.何謂Driver膽?



不少發燒友有恐膽症。有很多發燒友不用膽機的原因並不是他們不認同膽機的聲音,而是對膽有抗拒感,所持的理由多是:(一) 膽機易燒機(二)膽機工作不穩定(三)膽會老化,換膽麻煩(四)膽在工作時溫度高有危險。

如何去除以上四個疑慮 (一)設計與製造正確的膽機並不容易燒,君不見Houston/Audio Space的試音室中膽機由朝開到晚,數十年前音響店的膽機亦是日日唱,唱足幾年都無事。若然膽或膽機易燒也就不會廣泛的被應用在軍事用途上。我認為燒膽機的最大可能性是設計不良及製作、散熱不夠、不正確地使用膽、換後不再調整偏壓。其實製作不良的產品出現燒機的情況也並非祇局於膽機上,我最近就知道了三宗燒晶體管機的事情,其中一宗更親歷其境。只要用家正確地使用及楝選信譽良好的膽機,就無須擔心燒機。

(第二)若膽機工作不穩定的其中一個原因是膽老化。換膽後調好偏壓便可。若是零件老化數值改變,找代理修理吧。工作不穩定的情況也並非祇出現在膽機上,有許多晶體管單聲道後級,在工作時總是一部比另一部熱得多。

(第三)無錯膽是會老化的。就是很多零件包括電阻器、電容器、火牛、晶體功率管、CD機/DVD機的雷射頭、揚聲器的單元,甚至是電視機的螢光幕(CRT膽)也會老化,但他們並非不能像膽般一抽一插便可被換掉般方便就代表不會老化,就代表方便。反之,我認為當膽被使用上數千至數萬小時老化後可由一個普通用家一抽一插地換掉是更為方便。換上新膽後聲音又可重回高水平。

(第四)膽在工作時是有一定熱量。只要有足夠空間給他散熱便可。其實晶體管機亦有相同情況,有些在工作時是熱得燙手的。


為了使發燒友消除恐膽症及對膽機及膽有更多瞭解,AudioSpace/Houston Q&A希望對你有幫助。


Q:1.換膽要注意什麼?膽友最容易犯什某錯?
A:換膽除了要對好腳位外,縱使同一型號強放管也要調準偏壓,當然若電壓有少許偏差,膽也可工作,但若要最佳最穩定表現,手動調準偏壓是省不了的。

有一種聲稱不用調節強放管偏壓的線路名」自給偏壓」Cathode Bias,是在膽的陰極處以電阻產生電壓降而使真空管工作穩定的一種設計,是一種寬容度大得多的設計。其實若要得到最準確的偏壓,自給偏壓亦需要手調。

換膽時要知道不同型號的膽能否互換.有次有位知些唔知些的發燒友聽人講KT88比EL34靚聲,於是把KT88直接插在EL34偏壓的放大器上開聲,結果弄得燒膽收場。其實KT88家族跟EL34家族的工作偏壓相差很大,前者的柵極負偏壓是-50V~-60V,後者的柵極負偏壓是-20V~-28V,若你的EL34後級要用KT88,應找可靠的師傅改機。

Q:2.何謂SRPP線路?有何優點?為何不能夾directcoupled直接交連放大器?
A:SRPP全名是Shunt Regulator Push-Pull並聯調整式推挽放大線路,是上下兩個三極而成。

在膽機線路中,SRPP可用作訊號放大,也可做緩衝。在訊號放大上,標準SRPP設計是上三極的陰極以一隻電阻接到下三級的屏極,下三極的陰極以一支電阻落地,訊號由下三極的柵極輸入由上三極的陰極以電容交接輸出。Audio Space有一款每聲道用一支膽的AS9032前級就是用上這SRPP放大設計。 SRPP前級的另一設計並非用在訊號放大上,而是用在緩衝buffer級。這設計是上三級的陰極接到下三極的屏極,訊號輸出就正是在這兩極中間,訊號輸入是上三級的柵極。SRPP buffer是沒有放大功能的,作用是提供穩定的抵組抗輸出。Audio SpaceLine3.1四膽前級和最新推出的遙控四GT膽Pre-1前級就正是用上這線路。

SRPP線路常用膽有12AT7、12AU7、6DJ8、6SN7。SRPP線路並不侷限於膽機上,縱使全晶體管製作又或是膽石混合製作也可以用上這設計。

SRPP線路的好處是高頻響應好、中、高頻細緻、諧波豐滿、結像力強。缺點是ripple蓮波浮動不定,低頻量感也不及以陰極輸出的設計多。

SRPP線路前級不適合夾direct coupled後級是因為SRPP線路在工作時產生的蓮波ripple浮動不定,形成一個連續不斷的低周,這個像是低至一、兩週的頻率進入無電容交連全部訊號均被直接放大的direct coupled後級後會使後級難以負荷,因為後級要不停地放大那個低至一、兩週的ripple訊號。

SRPP前級推direct coupled後級的特徵是後級會在短時間內產生不正常的高溫,當發覺後級過熱就要關機,不要再這樣配搭。

Direct coupled後級的好處是少了電容器的音染和吞食弱音諧波的影響,缺點是少了電容器的保護功能。 Direct coupled後級有Goldmund,也曾見過Bryston、Madrigal ML、Gryphpn、Burmester用上這設計。

為了要使SRPP前級能夾direct coupled後級以發揮出前級的靚高頻優點和後級的忠實低音染聲音,我們用上了一個servo線路把SRPP線路的工作點鎖死,消除那浮動不定的ripple.Audio Space的標準板SRPP前級是沒有用上servo線路,在有用家要求才另行裝上。若不改機要以膽前級來推direct coupled後級。就不要用一般Srpp前級了,取而代之是陰極輸出的膽前級,Audio Space Line3正是這設計。

Q:3. 對於45、2A3、PX25、300B這些低功率輸出的三極管有何評價?可有特別偏愛?
A:45輸出功能最低約有2W,2A3約有3W,PX25人稱歐洲300B約有6W,300B最大力約有8W。 這四款三極管皆為燈絲直熱式設計,所以聲音特別甜。而再這四款膽中,燈絲工作電壓越低,聲音也越靚。45與2A3的膽絲工作電壓為2.5V,PX25是4V,300B是5V,所以45和2A3最是靚聲。這些膽的燈絲可以用直流電或交流電工作,用直流電時較易控制Hum聲,用交流電時聲音更甜諧波更多而45及2A3,認為更精緻準確。

Q:4.真空管在製作上如何保持每支都有相同的數值與聲音?
A:控制真空管在工作時的燈絲電壓電流最是有效。正因如此只要能做到每支管的燈絲電壓電流相同便可以有一致的聲音與數值,這觀念和前北京電子管場曾留學蘇聯專攻真空管劉總工程師的看法一致。西電300B之所以穩定兼靚聲,就是燈絲製作得特別好,每條燈絲都排列整齊而平均,每支管都有相同工作電壓電流及溫度。

Q:5.如何辨識新舊膽?
A:其實好難。一般來說細膽的水銀化大,大膽的水銀邊變灰濛都是用了長時間的結果。有些情況是水銀淡而少卻不是舊膽,所以不能一概而論。當膽在長時間工作後,壽命將盡時,音量會較低.高頻較濛。

Q:6.各款300B膽是否一定可以用在各款品牌的300B放大器上?
A:基本上可以互換,但卻又不是必然。基本上300B的屏對陰極電壓不可超過360V,但後來的西電300B已能把屏對陰極電壓提昇至390V,若那部300B放大器是為著390V的新規格來調校把屏對陰電壓調得超越360V,而用家在換膽時把不得超過360V規格的300B直代便容易造成燒膽情況。多年前曾經試聽Jadis和Audio Note的300B Mono Block後級,嘗試換膽聽,把Audio Note機上的300B插在Jadis機上,哪知一開電源全膽散發異常強烈的光芒,而立即關機,想來是電壓過高之故,若不及時關機此膽必燒。

Q:7.為強放管設計的自給偏壓跟手動調節的固定偏壓Fixed Bias在聲音上有何分別?
A:自給偏壓的聲音較陰柔,效率較低。人手調校的Fixed Bias分析力較強,起落清爽,效率較高。Audio Space的MINI系列擴音機全都是用上自給偏壓,而售價較高的大機卻用上固定偏壓,也可以推想得到固定偏壓較靚聲。

Q:8.7DJ8/PCC88的燈絲工作電壓是7V,可否直代6DJ8(6.3V)?
A:應該要另行調校。縱使是7DJ8在開始時可以工作,但長時間工作有陰極中毒的可能。Thomas以前的V30B膽也曾經試過燈絲/陰極中毒,想來兩者的情況基本想同。是陰極在長時間電壓電流不足下工作,於是表面產生一層氧化物阻礙電子飛脫而出,久而久之氧化層越積越厚,聲音也越變越衰。當氧化層厚至使電子全完不能射出,膽便報消。

Q:9.今天的中國大陸膽水準如何?有何佳作?
A:現在大陸有三間廠製作真空管,是天津{存真}fullmusic、湖南長沙{曙光}Shuguang、柳州{桂江}。存真和桂江精於生產300B,水準甚高.曙光的水準也很高,當年MC275所用的原裝KT88就是它們的製作,名重一時的金獅KT88是曙光傑作,金龍膽也是曙光的製作。大陸可以產生出好膽來,當日300B大比併中金龍4300BLX的出色表現使人至今難忘。最近聽過了Fullmusic網屏300B波膽驚為天人。最近在互聯網上看到一篇300B的比較,指出曙光以Valve Art為名的300B-C60非常靚聲,而Vaive Art更有一款超越了4300BLX的6300B製作。

Q:10.如用膽功放的4歐姆輸出推8歐姆阻抗揚聲器,又或是以8歐姆輸出推4歐姆阻抗揚聲器結果如何?可有危險?
A:以4歐姆輸出推8歐姆揚聲器的聲音是高頻較濛、低頻較肥。以8歐姆輸出推4歐姆揚聲器的聲音是高頻較清、低頻較薄。用有輸出變壓器設計的膽後級進行以上兩種接駁基本上無問題,沒有危險。但若是用沒有輸出變壓器的OTL或OCL設計,揚聲器的阻抗就不能低過後級註明的輸出阻抗了。

Q:11.何謂Buffer膽?
A:Buffer膽的作用是緩衝,是沒有放大功能的。以Audio Space Line3.1四膽前級為例,輸入級的12AX7是用作訊號放大;輸出級的12AU7是用作緩衝Buffer,作用是保持抵阻抗和穩定的表現。

Q:12.何謂Driver膽?
A:Driver推動膽是用來推動在他之後的強放管,輸出電流一定要大,阻抗要低,放大率則不需大。強放管是需要強大電流來起動的。因此我可以瞭解到Driver膽會是6SN7、12AU7而不是放大率更高的6SL7、12AX7。以Audio Space近期作品AS-300B和AS-88A為例,輸入級是放大率高達70的6SL7,第二級是放大率只得20的6SN7。6SN7在這裡提供出Driver級所需的強力推動功能,以大電流低阻抗來推後面的強放管300B或KT88。


300B管機的科學與藝術 劉漢盛整理

我是一個Audiophile,或者說已經是Audio的Mania。請原諒我不喜歡用大家慣用的「音響」與「音響迷」這二個名詞,多年來我的內心深處仍然無法接受Audio被譯成「音響」二字,但卻又找不出更適合的字眼來表達。為了忠於Audiophile的哲學,所以我寧願用Audio與Audiophile。

植基於理性與科學的狂熱

而說到Mania,許多人都誤解我對300B的狂熱,以為我是懷舊派。加上我所使用的喇叭是Jensen G610C Imperial,更讓人以為我早已與時代脫離。很少人記得我的架子上有Cello Audio Suite前級,也很少人知道我對300B與Jensen G610C Imperial的狂熱,完全是基於以科學的角度去分析、觀察與實際的使用體驗之後才產生的;那是植基於理性與科學的狂熱,而非盲目的懷舊。

300B為直熱式三極管,世界上有哪種功率管比它的構造更簡單、更直接、更美?以下,我們先來看看美國地下雜誌「Sound Practices(美聲實作)」主編Joe Roberts在1993年創刊號中所寫「動手裝一部300B擴大機」中的結語。

300B的美感無與倫比

「300B擴大機擁有簡潔的訊號路徑、純A類的放大方式、無負回授、沒有相位反轉的問題、單端輸出的基本架構完全保留了偶次諧波,當然也維持了自然的諧波比例。其音色迷人來自完美的泛音結構,它重組音樂的功能奇妙,細節清晰的浮凸出完整的微弱動態表現。聆聽複雜的合奏時,每件樂器的旋律可以有很清晰的詮釋,並構成完整之節奏感。它或許會被擔心力道無法推出排山倒海之勢,然而它的動態反應絕對可以讓你刮目相看。它能表現出漂亮的音質以及無比精確的掌握能力,這是任何高功率擴大機所望塵莫及的。

這種器材絕對有夢幻似的魅力,即使聽最令人詬病的CD,同樣可以讓你感動得汗毛直豎。其營造音樂情境之能力,簡直可以用神奇來形容。在喇叭搭配得當時,你可以完全忽略音響之存在,幾乎就等於置身現場。此時你已身歷其境而非冷眼旁觀。換句話說,閣下會有『我身處興奮與激動裡頭』的感覺,這種參與感是其他器材永遠追不上的。」

300B管機需要高效率的優質喇叭

以上是Joe Roberts將單端300B管機與束射功率管Beam Power Tube Amp做比較總結時,所提出的令人神迷嚮往之言。在Joe Roberts的結語中,我們可以知道從科學的角度來看,300B的年齡雖然已經超過半個世紀,但仍然是最好的功率管。時下流行的五極管只不過是輸出功率比較大而已,它們結構的複雜反而破壞了訊號放大的直接,與快速的暫態反應。如果300B管機能夠配上優秀的高效率喇叭,它一樣能夠發出驚人的音樂動態。Joe Roberts就說:

「距離300B的誕生近六十年後,Western Electric所設計之管機終於開始有機會走入一般人的生活中。Cary Audio生產300B單端輸出的擴大機,其中的輸出變壓器與扼流圈(Choke)還是由美國變壓器名廠Magne Quest/Peerless的Mike Le Fevre所特別設計製造的。對絕大多數的Audiophile來說,300B擴大機似乎已經不虞匱乏。真正的挑戰是,如何讓這些輸出功率僅有個位數字的擴大機推出理想的效果。」

W.E. 300B管機很少走入尋常百姓家

或許各位會奇怪,為何W.E.所設計的300B管機要在近六十年後才走入一般人的生活中,難道當初的W.E.擴大機並未在一般人家裡使用過嗎?其實,W.E.是美國西方電子公司於1927年所成立的子公司,全名是Electric Research Products Inc.,經營販賣、租賃與技術服務之工作。當年的W.E.器材都是連同喇叭、擴大機等出租給戲院的,並不是賣給家庭消費者。二次大戰後,由於時代變遷,這些戲院用的器材慢慢退役。當時有些日本人在美國從事Audio的生意,也有人在W.E.任職工程師,他們識寶,將這些退役的器材大量且低價(多數以美金一元成交)收購運回日本。近二十多年來,300B在日本炒作之聲不斷,「夢幻銘器」之名詞被廣泛用於「Stereo Sound」雜誌中就是最佳寫照。

以前的規格不符今日需求

六、七十年前的器材能夠符合今天的要求嗎?這是許多人的疑惑。我們來看看1927年推出的W.E. 555 Receiver驅動W.E. 15A號角喇叭(15A指的是那個號角的型號,號角裡面負責發聲的驅動器型號就是555)、以今日儀器測試所得的規格:由75Hz至7.5KHz之間為平坦的頻率響應曲線(當時AIEE所訂定的廣播器材規格為100Hz-8KHz),不過75Hz-5KHz為最佳狀態,超過5KHz逐漸下滑,7.5KHz之後急降,65Hz-75Hz就產生極度之失真,而喇叭的靈敏度則為105dB/m/w。

從以上的規格中,可知當時的器材在頻寬上絕對不符今日之需求,如果「食古不化」,那絕對不符Audiophile追求理性與科學的精神。而我對300B管機所採的態度就是服膺「古之『復』與新之『創』」的道理,以「古」的簡潔直接線路架構,配合上「今」之零件與寬頻輸出變壓器,再以現今對Audio表現之要求來對待300B管機。

研究300B管機要從Model 91開始

W.E.在1927年所推出的器材與300B並沒有關係,真正開始與300B有關的是在1936-1946年間所推出的Model 91與Model 86擴大機。其中Model 91使用一支300A真空管,Model 86使用二支300A真空管,這二型擴大機當然也是只租不賣。關於Model 91這部一代名機,Joe Roberts有著以下的敘述:

「將W.E.譽為音響界的巨人並不為過,而Model 91則又是W.E.的經典之作。如果你對古代的三極管輸出擴大機有濃厚興趣,不管是為了它的歷史意義、還是優越的聲音表現,都請從深入瞭解Model 91開始。因為Model 91就代表了這個電路架構的年代,刻劃這一代的完整歷史。」

為何我用Jensen G610C喇叭?

除了深入瞭解Model 91以作為研究300B管機的開端之外,Joe Roberts所言找到一對優秀的高效率喇叭來搭配300B管機,更是追求夢幻銘器之聲不可或缺的要素之一。許多人都知道我用Jensen G610C Imperial喇叭(它的效率有103dB),但是對於為何我會用它的心路歷程並不瞭解。早在1953-1957年間,我家隔壁有一家電機行,加上當年有幾位發燒人的影響,使得我認識Jensen喇叭更早於JBL與Altec。而當年正是Jensen最輝煌的時期,它的威名一直深植我心,G-610單體的售價至今仍排第一更證明了它的不朽。

Jensen G610C Imperial喇叭是發明以永久磁鐵取代暫態磁鐵(Field Magnet)的Peter Jensen之力作。在他1935年這項重大發明之前,喇叭必須靠著擴大機系統的供電才能充磁,這也是老W.E.擴大機與喇叭必須成套使用的原因,否則就無法發聲。事實上,我會追求Jensen G610C Imperial,除了心儀它的威名之外,也是因為Jensen G610C Imperial乃源於美國三○年代間W.E. 555驅動器所衍生出來的直接傳承產品。

在直熱式三極管盛行的年代,RCA與W.E.都是發展有聲電影設備的主要廠家,他們各自為有聲電影發展出完整的錄放音系統,從麥克風到喇叭一應俱全。當時,以W.E. 555 Compression Drive驅動器為主的號角系統,成為那時劇院之聲最重要的角色。因此,如果要研究W.E.,除了去找到完整的老古董機之外,最有意義的就是去找Jensen八○年代重新發行的Jensen G610C Imperial同軸型三音路喇叭。在這個喇叭上所使用的中音號角與W.E. 555只有一點點改變,那就是Peter Jensen將振膜的材質由鋁質改成電木(Phenolic)成型之薄片。玩家如果手癢,可以拿W.E. 555的鋁質振膜換上Jensen G610C Imperial,其樣式尺寸完全一致。

為G610C找尋絕配擴大機

當我動心想要擁有憧憬多年的Jensen G-610 Imperial喇叭之時,就已經意識到自己必須設法面對過去、現在與未來之挑戰,去找到與之絕配的擴大機。喇叭到手之後,當時我曾考慮用Mark Levinson No. 20純A類後級,但是因為無法忍受其高溫與體積而作罷,只好先以No. 23代替。後來輾轉得到EAR 549,這是Tim de Paravicini最高段也是最後一回之製作,用它驅動Jensen G610C Imperial不但遊刃有餘,其高S/N比也令人讚嘆不已。

至此,雖然自認已經功德圓滿,但我仍不忘想一親W.E. 300B SE之芳澤。因為Jensen G610C Imperial乃集美國Audio技藝結晶於一身的好喇叭;它既為五○年代之佳作,又於八○年代重新上市,且新的Jensen G610C Imperial分音器已經重新設計以符合新的要求,出自五○年代同一位設計者之手。既然如此,為Jensen G610C Imperial搭配一套優秀的300B管機就成為我的願望。

追求300B的文藝復興

看到這裡,讀者想必已經瞭解我所用的Jensen G610C Imperial喇叭是八○年代重新修改過的銘器,而我所追求的300B管機也是符合現代Audio精神與需求的擴大機。在此,我要再次強調,我不是追求舊的300B管機,那個時代的東西我會參考,主要是去研究當時他們是怎麼在用300B的。也就是藉由「復古」的研究去找出「創新」的路子。

事實上,我所謂的「復古創新」也就是在追求一種文藝復興的精神,我想要復興的是從三○年代到九○年代之間,這失落的300B管機黑暗時代,在這漫長的五、六十年間,真正好的300B聲音幾乎沒有機會進入一般Audiophile家中。我的意思不是市面上沒有300B管機,而是真正製作嚴謹、能夠淋漓盡致發揮300B優點的器材少之又少。因為如此,導致許多人對300B管機產生錯誤的認知,以為它無法發出龐大的動態。

300B能再生Live的氣氛

事實上,300B的輸出功率雖小,但是如果用單管時,它的動態範圍很廣(雙管時動態就減半了)。此外,我們在重播音樂時,最需要的就是要有Live的感覺,而Live的感覺就是從現場音樂的規模與泛音結構氣氛中得來。這些,都是300B的長處。

為什麼300B會有這些優點?其實道理很簡單,因為它的放大原理、線路結構都非常直接簡潔,就像一個人沒有束縛般,可以跑得很快。如果放大原理複雜、線路疊床架屋,這就好像把一個人綁手綁腳,他怎麼能跑得快?而如果用二支300B管來推一個聲道,也就好像二人三腳跑步,再怎麼樣也無法跑得像單管機那麼快那麼好。所以,我認為最好的300B管機就是直熱式、單管、單端輸出的擴大機。

發人深省的智慧之言

有關300B機的詳細實作,我將在下一期向讀者們公佈我的經驗。但是,對於台灣許多Audiophile之於300B管機的不當胸襟,以及雜誌Reviewer對它的許多評論,我想Joe Roberts有一段話值得我們反省。

在Sound Practices第二期「出刊者的話」中,Joe Roberts說:「音響技術(Audio Technology)過去八十年來的發展成果,可以說是人類本世紀的最大成就。享受Audio科技的結晶固然是一種快樂的事,但如果能充分掌握箇中訣竅,以技術背景建立自我的獨立判斷能力,豈不更大快人心!不過,說來容易,這種能力之培養需要時間,也需要對Audio發展的過去、現在與未來有深刻的洞悉才得以成道。要知道,Audio的世界是何等的廣泛。當然,如果閣下誤信廣告,迷信名牌,那Audio的世界將是何等的狹隘!」

他又說:「玩Audio的基本態度就是要有開闊的胸襟,有時候說到激動處不免想吐出一句話 ?Audio市場就是謊言充斥的地方,到處充滿了欺騙。與其受人欺騙,不如開放心胸接納不同的Audio哲學與風格。」

對於300B管機,我除了秉持開放的胸襟來接受不同的Audio哲學與風格之外,美國Audio史上重要人物Paul Klipsch所說過的一段話也是我深深服膺的。他說:「It must be understand that audio and loudspeaker manufactures are both art and science. 」一點都沒錯,Audio是藝術與科學的結合,我們不應當以不實、誇大與扭曲之動人言詞來瞎捧300B管機;也不應以反科學態度的假藝術觀來作不切實際的Review。

附錄:W.E.公司從1927年至1946年間介入有聲電影事業的歷史

1927年 - W.E.子公司Electric Research Products Inc.成立,專門經營販賣、租賃、技術服務的工作,並發表All Talky(Disc方式)Picture 「Jasicha」。音響系統為W.E. 555型Receiver+W.E. 15A Horn揚聲系統,開Voice of Theatre風氣之先,同時W.E. 4A Pick Up正式實用化。

1929-1935年 - 專用於劇院之擴大機有Model 42A(二支211E管或二支205D),以及95036G(二支300A)。

1936-1946年 - 新型的Reveiver W.E. 549問世,與W.E 555並肩服役。此時W.E.也發展出更堅固耐用的高性能擴大機,即Model 91(一支300A)與Model 86(二支300A)。銘器W.E. 288於1946年開始生產。電子管功放的調整

電子管功放(膽機)的線路比晶體管機簡單,容易製作成功,並且有較好的音樂重播效果,特別是在感情表達方面更是專長,所以膽機復起以後很受發燒友的青睞。膽機最重要的特點就是膽味,閣下所焊的膽機是否也具有溫暖、醇厚、順滑、甜美的膽味呢?如果沒有,聲底和晶體管機差不多,或比晶體管機還硬、還乾澀,或自制的膽前級、緩衝器接入放音系統中,放音系統音色的改變並不像媒體所說的那樣「立桿見影」時,就應該測量一下各管的工作點,是否工作在最佳狀態上,否則就要進行認真、仔細地調整。只有各電子管工作在最佳工作狀態,才能發揮線路和每隻膽管的魅力,達到滿意的放音效果。

工作點未調好的膽機,除了音色表現不佳以外,還有音量輕和失真的現象出現。一台放大器音質的好壞,影響的因素雖然很多,但最終還是決定於製作的水平。發燒友在製作器材時,一般是根據手中積攢的膽管和元件,再選擇優秀的線路或按照名機的線路按圖索驥,進行銲接,元件的規格、數值雖然與線路圖上的要求相差不大,但由於元件的排位,走線的長短、銲接的質量,或其它方面的差異,如B+電壓的高低等原因,都會影響到放音的表現,所以焊出的膽機,不一定是膽味濃濃的。沒有膽味不要緊,只要通過適當、合理地調整、校驗,使放大器各級膽管工作在最佳狀態,便能達到放音的要求。

膽機調整工作的內容,除了將噪聲降低至可以接受的程度和更換輸入、輸出耦合電容的牌號或容量,以改變音色以外,最重要的是調整屏壓、屏流和柵負壓,使膽管工作在合適的工作點上,使放音系統放出好聲,而這一點正是一些文章中談得較少或用很簡單的二句描述帶過去了,要不就是「不需任何調整」就可以工作。如果膽管沒有進入工作狀態,再換名牌電容,膽味也不會出來。

調整膽機時,要根據電子管手冊上提供的數據,作為電路的依據,無電子管手冊時,要尊重線路圖中所給的參數數值或附加的膽管資料進行。三極管的工作點由屏壓和柵負壓決定,屏壓確定後可調整柵負壓來調工作點,束射管或五極管的屏壓升高到一定程度後,簾柵壓的變壓會對工作點有較大的影響,因此可調整簾柵壓和柵負壓來選定工作點。

降低膽機噪音和更換耦合電容調整音色的方法,一些文章已有介紹,本文不再重複,這裡就調整膽管工作點的方法談一談體會。

一、 柵負壓電路

調整膽管的工作點時,經常會涉及到柵負壓,因此首先將柵負壓電路說一下。電子管是電壓控制元件,三大主要電極(燈絲、柵極和屏極)是要供給適當電壓的,供給燈絲的稱甲電,供給柵極的稱丙電,供給屏極的稱乙電。柵極電壓一般是接的負壓,習慣上稱「柵負壓」或「柵偏壓」。為了使膽管工作穩定,柵負壓必須用直流電來供給。按膽管的工作類別不同,柵負壓的供給有二種方法:一種是利用電子管屏流(或屏流+簾柵流)流經陰極電阻所產生的電壓降,使柵極獲得負壓,則稱自給式柵負壓,一般用在屏流較穩定的甲類放大電路上。另一種是在電源部分設一套負壓整流電路,供給柵負壓,稱作固定柵負壓,主要用於屏極電流變化大的甲乙2類或乙類功率放大級。使用自給式柵負壓,膽管比較安全,採用固定式柵負壓時,當負壓整流電路發生故障,膽管失去柵負壓後,屏流會上升過高而燒壞膽管,因此沒有自給式柵負壓工作可靠。

自給式柵負壓產生的過程如下:當電子管工作時,屏極和簾柵極吸收電子,電流從電源高壓的負極經陰極電阻RK、屏極、輸出變壓器初級線圈和簾柵極的電流一起到高壓的正極,成為一個負荷回路,當電流流過RK時,RK就產生一個電壓降,RK兩端的電壓,在地線的一端為負極,在陰極的一端為正極。這樣,陰極和地線間就有了RK所產生的電位差,柵極電阻R1將柵極和地線連接,所以柵極和陰極間也就有了RK所產生的電位差。由於不同的電子管所需要的柵負壓不同,陰極電阻的阻值也不同,如6V6的陰極電阻300Ω,而6L6的陰極電阻170Ω。陰極電阻的阻值可用歐姆定律求得:陰極電阻=柵負壓/放大管電流(屏極電流+簾柵極電流)。當柵極輸入信號時,屏流立即被控制而波動,陰極電阻上的電流也就是波動的,所產生的電位差也是波動的,陰極電阻上電壓波動的相位恰巧和輸入的信號相反,因而減弱了輸入信號,這種情況通常稱本級電流負反饋,這種作用減低了本級放大增益。引起陰極上電壓波動成份是音頻交流成份,所以一般在陰極電阻上並聯一隻大容量的電解電容,將交流成分旁路,陰極電阻的直流電壓就比較穩定了。

還有一種產生柵負壓的方式,稱接觸式柵負壓,這種柵負壓是電子管自己產生的,當電子從陰極奔向屏極時,經過柵極,如果柵極上沒有任何負壓時,電子經過柵極就沒受到拒斥,則在奔向屏極的路上就不時碰到柵極上,碰到柵極上的電子就由柵極電阻R回到陰極,電子流動方向是從柵極到陰極,所以電子流過R時產生電壓降,柵極是負端,陰極是正端,因為碰觸到柵極的電子很少,造成的電流還不到1μA,雖然R的阻值很大,以10MΩ計算,但所產生的電壓不過1V左右。這種柵負壓供給的方式見得較少,只能用在輸入端小信號放大電路,輸入信號小於1V的放大級,如拾音器輸出只有幾mV,用此柵負壓電路很合適。

二、 電壓放大級的調整

電壓放大級擔負全機的主要放大任務,不能有失真,所以要求工作在甲類狀態。甲類狀態時,它的工作點在柵壓-屏流特性曲線的線性段的中間,此時,柵負壓是放大管最大柵負壓的一半,工作電流應在放大管最大屏流的30%~60%之間為宜,不應過小。

調整方法很簡單,只要調整陰極電阻的阻值即可,首先將電流表(最大量程稍大於該管最大屏極電流,如6SN7屏流為8mA,可用10mA的電流表)串在陰極回路中,,電流表正極接陰極電阻,負極接底盤,若陰極電阻無旁路電容,為了避免電流表和接線對該級工作狀態不發生影響,最好在電流表兩端並聯一隻100μ/50V的電解電容。若陰極電阻RK有旁路電容,也可以將電流表串入屏極電路中。然後改變RK的阻值或V1的屏壓,使V1的工作點達到最佳狀態。也可以用測量陰極電阻RK兩端電壓的方法,再用歐姆定律(A=V/R)算出電流。

不同的放大管所需要的工作電流不一樣,如6SN7可調到3~4mA,膽管屏流增大,聲音溫暖、豐厚,但噪聲也會增大,噪聲是電壓放大級的重要指標,噪音不能大,所以在調整時一定要噪聲和音色兼顧。具體到某一台膽機上,屏極電流調到多少為宜,也可以通過邊調邊聽音來找到一個音色最佳的工作點。

當屏極負載電阻R2的阻值用得比較高時,失真小,但這時必須整流輸出有較高的電壓才行,有條件者,可以將RK和R2用不同的阻值組成幾組試聽,找出噪音小,聲音醇厚、豐滿而通透度又好的一組組合換上。

柵負壓應大於輸入信號電壓的擺動幅度,如用6SN7作電壓放大,輸入信號來自CD機,CD機輸出電壓為0~2V,則6SN7的柵負壓應調到-3V以上。如12AX7、6N3管的柵負壓設計為-2V,若輸入信號電壓較高,可以在輸入端設置信號衰減分壓電阻,使輸入信號電壓適當降低,保持不失真放大。

12AX7是音樂化的膽管,一般都喜歡用它製作前級放大器,使整個系統的音樂感更好,在調整工作點時要注意,因為12AX7的屏流很低,最大才12mA。

三、 倒相級的調整

調整倒相級的目的是要輸出端的上、下二個輸出信號對稱相等,以減小失真。

此電路是公認的好聲電路,國內外有相當多的名機採用此種電路,電路中V的屏極與陰極輸出電壓相位相反,而且流過R2、RK的音頻電流相等,所以只要R2和RK相等,則屏極和陰極的輸出電壓大小相等,因而得到相位相反、振幅相等的輸出信號,因此一般線路圖中都要求此兩隻電阻要數值相同並配對使用,但實際上由於輸出阻抗並不相同,使負載上的輸出電壓也不是相等的,所以用同一阻值的負載不一定是最佳狀態,因此要採用略有差別的阻值,無儀器測量時,可以通過試聽是否有明顯的失真來判斷。本刊1997年舉辦膽機製作大獎賽時,採用的電路中RK的阻值取43k,稍大於R2(36k),可以得到對稱的輸出,減小失真。

陰極耦合倒相電路,又稱長尾式倒相電路,這個電路的頻率特性非常平坦,也是很多名機採用的倒相電路,一般要求兩個屏極負載電阻(R1、R2)也要相同,如果測得上、下兩個輸出電壓振幅差較大,或放大器有失真,經調整各管的工作點,失真未能徹底消除時,可試將RK的阻值加大5%~10%左右,可能失真就會小些。

四、 功率放大級的調整

甲類功率放大級,功放管的工作點是在柵壓與屏流特性曲線的直線部分,柵極的輸入信號的擺動不超過負壓範圍值,超過時將發生失真。甲類功率放大的特點是工作電流在強信號或弱信號輸入時,保持不變,工作穩定而失真低,利用這一特性可檢驗功放級的工作點是否合適。檢驗時,將電流表串在功放管的屏極回路中,當柵極有信號輸入時,如果功放管的屏流升高,則說明柵極負壓過低,若屏流降低,則表明柵負壓過高,必須調整到屏流變化最小為止。屏流的大小要適當,屏流大時,音質聽感好,失真小些,屏流小時,對膽管的壽命有利,可根據需要來調整。

調整時要注意,不要超過功放管的最大屏耗,甲類工作狀態時,功放管的屏壓×屏流等於它的靜態屏耗,超過後屏極會發紅,時間一長就會燒壞功放管,一般要求膽管用到極限值的參數不得多於一個,更不能超過極限參數,屏流一般調到最大屏流的70%~80%為宜。

調整方法是調整陰極電阻R5的阻值,R5的阻值是根據放大管的柵負壓、屏流和簾柵極電流的總和而定的,6V6的屏流可調到30mA左右(最大屏流為45mA),陰極電壓10V,屏壓280~300V。當屏壓較高時(300V以上),簾柵壓的變化對屏流的影響較大,可適當的調整簾柵壓和柵負壓選取工作點,有條件者可以將簾柵壓採用穩壓電路,使功放管工作更穩定。

推挽放大級的調整是使兩隻推挽功放管要平衡,兩隻功放管的柵負壓和屏流要相等,柵負壓不相等時,調整柵負壓電位器RP,屏流不一樣時,將屏流大的功放管陰極電阻加大或再串上一隻電阻,如果屏極電流相差較大,說明功放管不配對,應換一隻功放管。有的線路圖上,功放管陰極接一隻10Ω電阻,它是為了檢查功放管的工作狀態的,調整時只要測量此電阻的電壓降,就可以知道屏流的增減。

調整屏流時,還應該注意B+電壓的變化,如果屏流較大時,B+電壓降低很多,則說明電源部分的裕量不夠或電源內阻較大,濾波電阻阻值大,扼流圈的線徑細或電感量大,可減小濾波電阻阻值或將去功放管屏極的B+接線,改接到濾波電路的輸入端,這時雖然B+的紋波較大,但對整機的交流聲影響不大,仍可以在能夠接受的水平。

五、 負反饋的調整

線路有了負反饋後,會減少諧波失真,但會影響到瞬態表現變差,因此負反饋量不宜過大,一般有6dB左右為宜,調整方法是改變負反饋電阻的數值,反饋量的大小根據放音效果如音場、定位、人聲的甜美、音樂感等來決定,以耳聽滿意為準。如果負反饋電路剛一接通,放大器便發生叫聲,這是反饋的極性接反了,只要將負反饋的連接線改接在輸出變壓器的另一端上,此端改為接地即可。有的負反饋回路並聯一隻小電容,這只電容如果數值選擇不當,可能會引起失真或自激,因此,發現此現象時干脆去掉它。

經過上述方法的調整,各電子管已經進入最佳的工作狀態,再放熟悉的唱片,放音效果一定會不同,膽味會增加不少。


結論:
甲類單端放大器可以說是音響放大器中最早出現的工作模式,特點在於線路架構簡單,放大波型完整,以一個正弦波輸入可以獲得一整涸正弦波輸出,以音響系統來銳極為理想。但這類放大器同樣面對著輸出功率與效率極低的問題,難以應付日益大食的喇叭組合,再加上原件的損耗速度也相當厲害,所以在出現有推挽放大器之後就長期處於半興不衰的地步了。大家都曾知道,日本音響發燒圈中相當盛行以幾瓦數單端機配以高效率喇叭(尤其是大號角喇叭),而且特別鍾情於[西電]之類古董真空管產品,取其音色醇美再結合上號角的質感動人。當傳出西電的300B復產,這一片單端的熱風就直接的在各地中燒滾起來。單端是否最為吸引的放大方式呢?我不敢妄下判斷。以音響的角度去看,暫時似乎尚沒有絕對完美的器材出現,大家都得知除了器材本身的質素以外遣得考慮其他配搭的重要性,否則英雄無用武之地也是枉然。日本人在細地方玩大型號角的習慣,以前我個人信受一位前輩的看法,認為日本式塔塔米式居所加紙牆等造成天 然上的龐大吸音率,唯有依靠號角大能量以消解問題,細瓦數膽機則避免在太小的環境下造成太大的低頻輸出量所引起的低頻共鳴罷了。日本人處事是嚴謹的,就這樣發展出他們一套的系統出來。但這一套的說法是否有誤,就當得時常檢視了,否則近年不會在世界各地也捲起單端的熱潮。較早之前支持單端放大器的有Cary的CAD 805,最重要的要算是那部採用211膽輸出的mono block後級,因為以300B結合211單支輸出膽支付起五十瓦功率不是易事;另外要數的要是Audio Note了,最重要的我不會想它超貴的Ongaku,反而要重視它價位內的Conqueror 300B後級,以及價錢十多葛的Ankoru。前者對於喇叭的選配性是受到很大的限制的,八瓦的功率大概可能只可以考慮自己的喇叭或是La Scala,但後者的七十瓦就似乎無往而不利,大概是看不出那一對喇叭特別難得到它的。在Ankoru中,它採用了一支7044單端推動一支2A3以交連牛連結推動兩支單端並聯的845,能夠獲得高達七十瓦的輸出功率,所以較一般的845機都有更高的驅動力,而在試用時,我更從Ken Kessler的文章中學到轉用300B可以取得另類的音色效果(但請注意,2A3與300B並非互換管,就橙絲電壓已有明顯的大分別)。玩單端放大器其實不應該貪功率大,應該學習體會細小的美感,未知小焉知大呢?但時常面對現代大食的喇叭,又怎能不對大功率投以欣羨之心呢?當你享受著300B甜美動人的音色之時,可會想到能夠獲得同樣音色而又驚天地的效果呢?我就時不時想的了,Ankoru的價錢始終很高,但我還會說它是一部相當best buy的後級。 現在可有機會以平宜很多的價錢取得同類型架構的單端後級,這就是Antique Sound Lab。這個牌子可謂名不經傳,並無甚名氣,認識的人也不會太多,產品的價查它名下的機種與機款卻多如牛毛,一時也被它弄得一頭霧水,不知如何是好。由細細件的前級到單端合併機、再來一些2A3以及300B的推挽機,再到相當大型上百瓦的845推挽後級都有,說誇張一點真的是個膽機總會的牌子。這次推出的是以805輸出為骨幹的單聲道後級,論整體的結構,多少與Audio Note的Ankoru有點相似。首先,它採用一支12AX7作訊號輸入放大以驅動一支6L6以單端連接交連變壓器驅動805作輸出,與Ankoru的7044推2A3交連變壓器推845不是亟亟為近似嗎?而且,交連變壓器的使用也不是家家廠商肯用以投資的。 一般我們遇到所謂好聲的真空管後級,最大的好聲功勞來自那隻輸出變壓器,而大部份的放大器都是以推挽操作,除了因為功率輸出問題之外,其中很大原因也在於那隻輸出變壓器。一隻推挽式變壓器從使最大輸出能夠達到上百瓦功率,它的靜態電流可能只維持在三四十微安培,損耗是相漢少的,靜態熱力損耗也少,引致在設計時可以較忽略這方面的考慮,但單端用輸出變壓器可不同了,國為處於甲類狀態,除了真空管的熱力散失極大之外,變壓器的損耗也會變得相當嚴重,舉例說:一部輸出有二十瓦的300B後級靜態時大約只有三十至五十微安培,而一部輸出只有八瓦的300B後級在靜狀時那顆300B的靜態電流就已經高達六二至八十微安培,如果使用同樣直流阻抗的變壓器的話,使用單端放大形式的後級所引致的熱耗就會高三四倍。熱力耗損本來不要緊,但這些熱力存積在變壓器內卻會增力阻力而引致其它方面不良的影響,頻律的線性問題等當然產生極為負面的影響。很多膽後在開著了一斷時間後聲音變得鬆軟無力往往就是變壓器的內阻處理得不好所造成的問題,這一點是推挽類所沒有的,而且會長久地直接負面的影響到表現,這

個問題的複雜性在此不談(對不起,我唔識嘛!)。可以說,單端放大器線路雖然比推挽的簡單得多,但所需工藝及成本卻高出不少,變壓器的問題常是惱人的。Ankoru令人佩服的還有那驅動膽與輸出膽之間的交連變壓器,一隻的輸出變壓器成本已經夠高,還要加多一隻交連用變壓器更可以說是百上加斤。Antique Sound Lab以同樣製作足可贏得最大的嘉許。一般真空管的操作是以電壓驅動,所需要驅動電流近乎於零,但211、845之類直熱式三極管卻因為輸入之阻抗很低而需要頗大的驅動電流,若以原子粒直接驅動的話,問題自然不大,但若以操作電流不甚大的真空管驅動的話,就會令驅動端的負載變得太大,令增益大減,使得中有動彈之力,交連變壓器就是將電壓驅動力大,電流驅動力小的真空管放大訊號以變壓方式轉化為電流量大的訊號力以驅動末端。它所需要的同樣是低內阻及線性的頻律響應,而要造到損耗小頻律響應高的話成本自然也不菲,困難程度不比一般輸出變壓器容易,很多公司避而不用主要原因有二,一是技術上做不到,一是成本太高不願投資,通常我們只能在最貴的放大器中才會見到這些用於內部交連的變壓器,除了之前的Ankoru之外,當然還有Marantz的Project T-1。對於這部Antique Sound Lab來說,使用內部交連變壓器無疑是其中最大的賣點。 不過,我對於它採用6L6而非更具吸引力的300B就令我感到有點失望,始終300B還是單端熱潮中的領導者,而且也是音色的固執者,雖然6L6亦是重音色的好膽,但它所被人談論的廣泛性還是有所不及。而輸出膽,它則用上了較為冷門的805。大體上,211,845以至805在音響上的應用都相當接近,大家都同樣是三極管,同樣適用於高於一千伏特工作的功率管,可以以單端提供高達三十至五十瓦的功率(有些廠商愛取輸出較小而可能更靚聲的十來喇叭來說極為合適。然而,我個人則認為過於保守了)。對於所需功率不太大的喇叭來說極為合適。然而,我個人經驗知它們幾支三極管雖然特性相似,但聲音本質卻有多少距離,211底子較為險柔,845則相當剛強,而805則有點介乎於上兩者之中間,剛中帶柔,有它較為獨特的個性。 12AX7主音樂感,6L6也重美態,再加上中間路線的805理應結合出相當優美的聲音出來,果然,這部Antique Sound Lab所重播出來的聲音直播的甜滑,嬌美動人,算得上是單端膽機中的一部傑作,單憑原裝跟機的真空管就已經達到極高的可聽性,單端輸出高達五十瓦只收一萬四千元一對實在超值令人難以置信。LS3/5A一向受膽,很多人更認為無膽不歡,KEF也出LS3/5A,而且還有鋼琴木版,但這一對我卻認為應該改用大瓦數原子粒機方適合,因為它的速度好動態佳線條更明朗爽快;用這部Antique Sound Lab推動想不到也難得的有上佳的動態和能量感,雖然造不到驚人的氣勢與場面,但已足夠教聽開普通單端機的人另眼相看——原來山外有山。大致上這部Antique Sound Lab可以推動一般的書架式喇叭以至中高效率的座地喇叭,諸如LS3/5A,ProAc Tablette,JPW Ruby(這個牌子的Ruby系列表現出色而且價位相宜,香港代理的零售價更可能是全球最平,值得大力推薦),甚至是Sonus Fabre等等,大致上都勝任愉快,說誇張一點它彷彿為高級喇叭仔而設,估計所有的喇叭仔差不多沒有問題,當然,它的價錢也適合配用一般的喇叭仔呢!若是遇到了大喇叭的時候,它雖然沒有Ankoru對大喇叭的掣動力,但也有它拿手的一面,尤其 當面對細喇叭時更有手到拿來的感覺,就算是遇上難推 大食的大喇叭時亦能有不失的氣魄,在極大音量下仍沒 有不平衡的問題出現,整體自然而順暢,低頻仍保持上 佳的線條,通透度良好。若是硬要和845比較它無疑略欠 剛強,但比起幾瓦的放大器它又展現出難以匹敵的力度,而且,它少見的擁有頂級音響的氣度。在Von Schweikert VR66之監聽下竟覺堂煌,場感理想,不覺勉強,這點是絕大部分細瓦數單端膽機都無法造得出來的,因為在力度上以外還要關乎於控制力與平衡力的良好性,根本上九十分貝的座地喇叭是叫大部分五十瓦或以下的放大器投降的。而從VR6中亦可以體會到它在分析力方面也有相當級數。或許那具有監聽性的喇叭還是較合Antique Sound Lab的個性呢!聲聞這對我們談論了很久的Von Schweikert在香港終於有代理了,相信在不久的將來大家就可以接觸到它全線的產品了。而論大家最想知道單端放大器最重要的音色方面,Antique Sound Lab底子是暢順型,聲底不會太厚,整體平滑,透徹,在柔弱中流露出嬌美的一面,性質上可以用喇叭中的屏風式來比較,低頻不會太多,性格不會太過剛強,但音樂粒子卻極之密集,中頻迷人但又與傳統動圈式截然兩樣,喜歡透麗音色的朋友可不要錯過,可惜是剛剛沒有屏風鋁帶或靜電工喇叭在手,否則可能又是另一境界。硬要找它的缺點可以說是明剛不足,但暗勁卻還是不俗蝗,起碼公主也能善服得到。因為Marantz 7的關係,德律風根的12AX7被炒得天文數字,連帶同型號的真空管也相當昂貴,但這一支把守著這部Antique Sound Lab頭關的真空管卻不可因此而想要換,將之換上表現,再有非常大的進步,但我會較為看重Mullard的表現,價錢也相宜一點,想想看,以十份一的價錢買到Audio Note Ankorn近似架構的放大器,那區區的換膽費用相信也不算得什麼了。

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  • Ted
  • CD 等音響器材輸出是只有 AC 成分而沒有 DC, 所以 CD 輸出應該是 0.775Vrms, 1.0V Vpp, 也就是 -1.0 ~ +1.0V. 如果是 0-2V 就有 1V DC, 商品檢驗應該是不能通過的. 請參考
  • Peter  Huang
  • 真正的聲音
  • 悄悄話