电子管高μ三极和五极管RC耦合放大器

　电子管高μ三极管μ三达30以上，如常用的6SL7μ达70，12AX7则高达100。高放大系数的直接效益是可实现很高的增益，这在音响信号源输出极低的年代里起到了不可代替的作用。二十世纪后，各种电声元件输出电平日益提高，输出信号电平低到1mV以下的器件已经极少见到，即使是原本电声转换率极低的器件，也绝大多数内置半导体组成的放大设备，使光电拾音、磁电拾音的输出电平超过1V以上，此环境下高u放大管负面效应日益显现，使人们不得不重新审视高μ放大管的应用。  

　高μ三级管的μ在30以上，后期开发的型号常达70～100，此举完全为适应上世纪高增益放大器的要求，当时的信号源，电声转换器件输出电平很低，例如M的输出最低可低至uV级。高级唱片拾音器也多在1mV以下，即使要驱动3W的2A3A类放大器，前级电压增益也常在50000倍以上，高u管、五极管的高增益当时几乎是不可或缺的设计。

　无论高μ、低μ三极管，其结构原则相同，由于U的提高，根据u=RixS，则内阻和跨导两者必有其一为高值方可，鉴于S的提高涉及技术水平、阴极发射能力的限制，故小功率电压放大管均采取高内阻的方案(后期开发的高跨导三极管均用于UHF、TV，电子计算机除外)。所以说高μ三极管，同时必有高内阻。根据前文关于低μ、中μ三极管特性的分析，可以确认高内阻必有负面效应。同时，在目前高μ也并非完全必要，名中采用高μ管无非是为了弥补其深度负反馈引起的增益损失，或者驱动低输出的阴极输出器。除上述情况以外，以目前音响输入电平而言，采用高μ管是须谨慎的，为了说明高u管的特殊性，此处仍按负线特性分析其工作情况。

　下图A为常用高μ双三极管6N9P、6SL7的特性曲线族。由图中可直观看出，在6SL7最高板极供电300V时，允许栅负压变动在Ug=-5V以内，如涉及截止区，则Ug应在-4V范围内。为此，图中以Ea=300V，各作出Ra=50kΩ的线AB，和Ra=150kΩ的负载线CB，两种负载条件下的工作点分别为O点和01点，工作点Ia0、Ua0，以及板流Iamax-Iamin如图所注。由下图A中可见高u管工作特点是：

　1.Ug和la动态范围大为减小，由于工作点为Ug=-2V，所以上述Ra=50kΩ、Ra=l00kΩ时输入信号幅度均以2Vpp为限。所以高μ三极管即使用于数字音频放大器的第一级小信号放大，也难免有大信号失真，故负反馈是必不可少的。

　2.Ra值由50k0增大到100kΩ，单级增益由37倍增大到48倍（计算同前），但由于大信号失真的限制，此高增益放大仅适用于输入0.5Vpp以下的弱信号放大中。美国沙尔文公司给出的数据表明，为了使输出信号失真度小于1%，输入信号不宜大于0.1Vpp，THD允许到5%，则可输入0.5Vpp的信号，此为高u放大器无反馈应用的限制。需注意的是，此为Ea=300V时的限制，当Ea降低，负载线的长度缩短，工作点Ug进一步减小，而且负载线斜率变缓，负载线所涉及瞬时板流均处于Ug～Ia特性弯曲处，使非线性失真更大，输入动态受限。使用中继续增大Ra的后果也相近，即使Ea保持不变，另将Ra增大到5xRi以上，负载线跨度虽来减少，但已近似为平行于X轴的水平线，基本负载线处在Ug～Ia截止点附近，极难得到线性良好的放大。沙尔文公司给出12AX7在Ea=l00V，Ra=470k的应用警示例当输入0.lVpp信号时THD为3.2%，信号输入增大到0.17Vpp，THD即上升到5%以上。上述结论说明，在无负反馈条件下采用高μ管，在数码音源放大器中既无必要也属自讨苦吃。

　3．u越高三极管动态范围、栅负压值必然越小，允许失真度下输入信号也越小，6SL7的栅负压以Ug=-2V（Ea=300V）为限，μ=l00的12AX7则Ug=-1.5V，12AU7的μ＜20，Ug=-8.5，因此在CD机中用12AU7，即使无负反馈，输入2Vpp信号，前级失真也不会超出1%0如此结论是否说高μ管就无用武之地了呢?物尽其用，在某些特殊情况下高μ管仍有其优势，在现代的音响中也不能舍弃。

　首先是高μ、高增益放大是负反馈的良好搭档，为提高负反馈，必须有足够的开环增益，如果要在不增加放大级数的条件下得到高开环增益，采用高μ放大管是最佳方案。音响放大电路中某些功能电路完全依靠反馈作用完成其特有功能，如自平衡倒相器、长尾式倒相器，其平衡度取决于反馈量。采用μ值较高倒相管，可保证高度平衡，兼顾到倒相器的动态范围与全机的配合，当采用高μ管6SL7等作倒相时，倒相器宜置于前置级之后，且倒相器后需设置足够动态的对称平衡放大器。如果输出级驱动要求不很高，也可选择μ在30左右的6N7P、6DJ8等中μ双三极管，后期有足够的平衡度且兼具较大的动态。

　阴极输出器的优良特性使之在名机音响中广泛采用，为了弥补阴极输出器的增益损失，高μ三极管也成为其良好搭档。即使阴极输出级本身为了有更低的输出阻抗，μ也极其重要。当电子管μ远大于1时，可以认为阴极输出器输出阻抗Ro≈Ri/μ，所以，采用高μ管可使阴极输出器得到更低的输出阻抗。但是绝不要忘记，千万勿轻易让高μ管介入NDNFB的Hi-Fi放大器。

　高μ三极管的“同党”五极管
　　
　　从性能上说，五极电压放大管属高μ三极管的顶级产品，从放大系数而言，根据五极管的内阻和跨导推算出的μ可达1000以上（业界历来不以μ区分五极管，因为Ri过大，μ与增益的关系已无直接联系，高μ五极管的提法是“外行语”）远高于三极管，Ri也近乎天文数字。

　此条件使五极管可拥有高达200以上的单级电压增益，遗憾的是仅此而已，它也把高μ三极管的负面效应发挥到极致。下图B为五极管6J8、6SJ7的特性曲线族，不难看出，高μ三极管的弱点更甚于三极管，同时线性又远不如三极管（由曲线族看出，同样△Ug为o.5v的变置，Ugl从-0.5V到-1.0V，板流变量比Ug-3V～3.5V将近大过两倍…）。所以，在目前Hi-Fi音响中五极电压放大器已近销声匿迹，即使少数欧洲各机偶有采用，也必将伴有多路、大剂量的负反馈。