電子管的測試及老化裝置

1、電子管的測試及老化裝置林敦 無線電與電視2000年第7期電子管（真空管）是一種魅力常在的電子元件，問世幾十年后的今天仍然保持頑強(qiáng)的生命力。除了音響類產(chǎn)品中膽機(jī)倍受青睞外， 電子管在儀器、工業(yè)設(shè)備和顯示終端領(lǐng)域里也有廣泛的應(yīng)用，電視機(jī)的顯象管就是電子管的一種。了解電子管的技術(shù)參數(shù)以使其 正確和穩(wěn)定工作，對保證產(chǎn)品的技術(shù)精度和質(zhì)量，是非常重要的。“換電子管就像換電燈泡一樣簡便”，在電壓放大或單端功率放大的膽機(jī)電路中，我們可以換插任何一只電子管，只要是同型 號的電路都能工作如常一一電子管在這里表現(xiàn)了它大智若愚的風(fēng)范。我們深入求索就知道原因有二，其一是電子管器件參數(shù)的精 確度高：電子管的電氣參數(shù)由其內(nèi)

2、部電極的幾何尺寸精度所決定，現(xiàn)代機(jī)械制造工藝水平很高，制造的電子管的幾何尺寸非常精 確，這決定了其參數(shù)的一致性好，故在上述電路中電子管可以免調(diào)試而工作良好。其二是電壓放大或單端功率放大都采用自生偏 壓放大形式，見圖1所示。自生偏壓電路具有直流負(fù)反饋的功能，電子管的柵極負(fù)壓Ugk是由陰極電阻上的電壓Uk提供的。當(dāng) 我們換一個電子管后，假如此時陽極電流變大了，Uk就會增大，而Ugk=Uk，柵極負(fù)壓Ugk增大了，反過來抑制了陽極電流的 增大量，使之保持在一定的范圍之內(nèi)。當(dāng)然這個負(fù)反饋的功能是有限的，只有器件的參數(shù)在一定的精度之內(nèi)才可實現(xiàn)。晶體管的 參數(shù)分離性比較大，已逾越雷池之外，這種即插即用的功能

3、難以實現(xiàn)。惟有電子管才能和自生偏壓電路相處得如魚得水。而在推挽功率放大器中，電子管卻又表現(xiàn)出它一絲不茍的精神。因為推挽功率放大器中大都使用固定偏壓電路，此電路無自動 穩(wěn)定工作點的負(fù)反饋功能。推挽電子管必須兩兩配對。雖然電子管的參數(shù)的一致性指標(biāo)比較好，但仍然還有一定范國普通10% 以內(nèi)）的誤差。DIY發(fā)燒友在制作膽后級時遇到的一個技術(shù)難題就是電子管的檢測和配對的問題。按Hi-Fi的要求，推挽電子管產(chǎn)生的上下各半波形應(yīng)該完全相同，波形交接的曲線要連續(xù)平激無交越失真），為此高品質(zhì)放大 器對推挽電子管的配對要求頗高。在推挽電路中，有益聽感的偶次諧波失真被抵消，存在的只是奇數(shù)諧波失真。如果推挽電子管的對

4、稱度不良，極大損害音質(zhì)的 奇次諧波失真就增大，音質(zhì)變劣。如果推挽電子管配對不好，兩管的陽極電流不相等，輸出變壓器的鐵心將被直流磁化，在大動態(tài)時鐵心磁通密度將趨于飽和， 會產(chǎn)生大功率輸出時的低音頻失真。工作不良的推挽功率放大器，因其本身包含著可觀的非線性失真和相移失真，是不能指望依靠負(fù)反饋來改善音質(zhì)的，強(qiáng)行施加 大環(huán)路負(fù)反饋，會帶來瞬態(tài)互調(diào)失真大增，對音質(zhì)更是雪上加霜。反之，在一些高品質(zhì)的放大器中，精確的配 對能使整機(jī)的開環(huán)失真下降幅度達(dá)一倍之多， 從而成功地制造出超塵拔俗的無反饋功率放 大器。RiukCgI RPUc電子管的檢測與配對是如此重要，但我們采購 到的電子管即使是了(軍)級也鮮見提供

5、技術(shù) 參數(shù)資料，只能按制作資料或電子管手冊上的 參考值大概使用。發(fā)燒友大都從市面購得推挽 配對管，價格比普通管子貴RiukCgI RPUc本文提供一個簡單實用的電子管測試裝置自生偏壓電路固定偏壓電路圖1兩種偏壓方式對比I I電路(Tube Tester)，見圖2自生偏壓電路固定偏壓電路圖1兩種偏壓方式對比I I圖2中的四個束射四極管就是待測的功率放大電子管。M2是直流毫伏表，它通過測量陽極回路上1011取樣電阻的降壓來讀出 各個電子管的陽極電流，滿度1000mV相當(dāng)于100mA的陽極電流。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)位于第5檔時，它改為測量陽極工作電壓Ub+， 可選最大量程為500V，此時量程電阻RM=500

6、xR0。R0是電壓表MA的內(nèi)阻。按推挽功率放大電路對電子管的基本要求，應(yīng)該挑選靜態(tài)工作點和動態(tài)跨導(dǎo)S都相同的一對電子管。檢測電子管的靜態(tài)工作點 的做法是：按照電路圖給定的數(shù)值，調(diào)整本裝置的柵極負(fù)壓，挑選出靜態(tài)陽極電流接近的對電子管；檢測管子的跨導(dǎo)S值的做 法是：因為S的定義是AI/AU，即柵壓變化1V時，陽極電流的變化的AI(毫安值)。在圖2中，調(diào)節(jié)電位器Rp以改變柵極的負(fù) 偏壓，可以得到系列的陽極電流AI值，從而求得系列的S值。在這里用直流工作條件測定的S值，與實際音頻工作條件下是等 效的。般常用的八腳功率管(P型，國外稱GT型)，如EL34(6CA7)、6P3P(6L6G)、 6P6P(6

7、V6GT)、 KT88、KT100之類功率五 極管和束射四極管，封裝管腳的功能都是相同的，因此都通用同一管座，即按圖2的電路可通用于大部分八腳功率電子管。而Z 類(小7腳和小9腳)和其他三極管類型的電子管的管腳的功能不統(tǒng)一，要測量此類不同的電子管，就要視實際而更改管座。本裝置電路簡潔可過目成誦，制作成本低，是膽機(jī)DIY們理想的儀器工具。所需的元件僅為一個60VA的電源變壓器和幾個電 子管管座，電路圖上的M1、M2兩個表頭也可省去，改用萬用表顯示。本裝置的直流工作電源由220V市電直接白耦升壓取得， 目的是節(jié)省100W以上的變壓器消耗功率。由于直接使用市電，裝置操作使用的安全是非常重要白化裝置的

8、公共母線不能接金屬 機(jī)殼，必須保證電源的中性線與裝置的接地母線連接的可靠。機(jī)座的外殼最好也要絕緣。圖2只能提供一個固定的陽極工作電壓，功能當(dāng)然有限，但把本設(shè)計思想延伸開展，就可以得到更多的用途。1N40071N4007圖2簡單實用的電子管測試裝置電路擴(kuò)展的一例如圖3,此電路可提供6種或更多的陽極工作電壓，配合柵極電壓的變量，能測定詳盡的陽極電流一柵極電壓特性 曲線族及其他曲線族，得到數(shù)據(jù)之精確比電子管手冊更為詳盡。圖中是使用切換開關(guān)來改變陽極工作電壓的，也可以使用單相可 控硅來實行無級調(diào)壓。使用此檢測裝置能令電子管的內(nèi)在品質(zhì)昭然若揭，有了這樣正本清源的技術(shù)曲線資料，安裝和調(diào)試的工作 就駕輕就熟

9、了，卓爾不群的優(yōu)質(zhì)膽機(jī)將脫穎而出。功能延伸的又一例如圖3虛框內(nèi)的附加電路，是作為激活舊示波管、顯象管或電子管的陰極發(fā)射能力之用途的，比如可作為“電 子管壽命測試復(fù)活”一文（本刊2000年第三期）中“激活法”的實施電路二虛圖中把待激活電子管（示波管或顯象管）的燈絲電壓由 原來的6. 3V提高到9V，使陰極在更高溫的工作條件下發(fā)射電子G同時給第一柵極加上1060V左右的正電壓，用電位器Rp 控制第一柵極的正向電流約為10mA，歷時10分鐘，一至二次，能使陰極表面已鈍化的發(fā)射物質(zhì)被重新激活。圖中穩(wěn)壓電源輸出 的燈絲電壓是由零開始緩慢上升的。這樣可避免冷態(tài)下燈絲直接加入過高電壓可能被燒斷的危險。穩(wěn)壓電

10、源中的調(diào)整管Q用中大 功率達(dá)林頓管，或用兩只普通晶體管組合成達(dá)林頓管使用。復(fù)活陳膽老管是一種美好的愿望，不過實話實說，電子管工作的陰極熱發(fā)射是一種不可逆的物理化學(xué)過程，此“激活法”很難 使長期使用而衰老的電子管重?zé)ㄇ啻海珜Χ嗄昃弥貌挥脤?dǎo)致陰極材料鈍化的電子管有很好的效果。本裝置還可以對電子管實行老化預(yù)置功能。我們知道，由于陰極材料熱發(fā)射的初始特征，新的電子管在使用之始，性能非常不 穩(wěn)定，參數(shù)的漂移大，音頻功率放大管的表現(xiàn)使重放的音質(zhì)不堪入耳。實踐證明這種現(xiàn)象要在通電工作十小時以上才慢慢轉(zhuǎn)向改 良和穩(wěn)定。因此我們可利用本裝置，模仿電子管實際的靜態(tài)工作條件，對新電子管進(jìn)行通電老化，這樣能大大縮減

11、膽機(jī)生產(chǎn)線產(chǎn) 品的調(diào)試時間，使產(chǎn)品的技術(shù)精度和穩(wěn)定性得以提高。在合理使用的前提下，電子管的壽命很長，三四十年代的古董收音機(jī)今日 風(fēng)韻尚存的例子也不少，但無論多長壽畢竟也是日漸衰老的。實際上各個電子管熱絲溫度和陰極材料都有一定的差別，故在其工 作壽命期間內(nèi)，各個管的衰老速度是不等的。無論當(dāng)初調(diào)試得如何精密配對，使用日久后的技術(shù)指標(biāo)的差異也會逐漸增大。電子 管設(shè)備在使用一個長期時段后，可利用本裝置對電子管重新檢測配對，對維持設(shè)備的精度和性能很有好處，能使膽機(jī)音響青春常 駐。20 20w100kX2SkZIW10k/2HlOk/ZW10mA1N4007；47kZlN圖3此電路可提供6種或更多的陽極工作電壓tubediy. net圖3此電路可捷供6種或更多的陽極匚作電壓lOOOmV1NS408X2220V-5OV-0V0.22； iI vi切鐘電rm20 20w100kX2SkZIW10k/2HlOk/ZW10mA1N4007；47kZlN圖3