为什么电子管功放机标称功率不大,推力却很大很足?

艺达星辉传媒


之所以出现电子管功放标称功率不大而主观听感却胜过晶体管功放有如下几方面原因:

1.通过实验,我们在闭上眼睛时盲听,可以很容易分辨出哪个是电子管功放发出的声音,音质对比会发现全电子管功放音质比较“耐听”,比较讨人喜欢,而相同功率的全晶体管功放发出的声音比较混浊,高音有背景噪声,干巴发硬,完全没有全电子管功放通透细腻圆润透明的主观听评感觉,这个就是所谓的晶体管声了。不过还是有办法改善这种音质的,比如采用MOSFET全对称结构,并在电流放大环节赋予大电流输出方式,同时克服瞬态互调失真(TID),可以得到比较接近全电子管功放的音质效果。

那么为什么会有这种听音感觉呢?主要是晶体管功放的电路特点造成。

1.1.晶体管功放电路的开环增益设计得比较大,但是其他开环指标却远不如电子管功放,体现在失真度和温度稳定性,晶体管功放用牺牲增益的方式换取电声指标,引入了50~60db负反馈。由这个深度负反馈引起的高频相移产生了TID,瞬态互调失真,是致命缺点。它在高频和强信号时最容易产生,破坏了多数乐器发出的高次谐波,使高频信号输出限幅,听感生硬没有层次感,特别是大音量输出尤为突出。

1.2.晶体管动态范围窄,极易发生过载,非线性失真难以控制,大动态时音质下降。

1.3.现代晶体管制造工艺虽然很先进,可是用于音频输出放大的功率管性能比较高的却屈指可数,它们的高频特性不太理想,要想在整个音频范围内得到好的表现,就要求功率管的fT值能高到1MHz以上,从推动管到电压放大级依次提高至少一个数量级,这在上世纪晶体管功放代替电子管功放初期是无法做到且无法想象的。当V沟道MOS管出现后,晶体管功放的输出指标有了很大改观,优秀功放整机开始出现。随着PCM数字音源的普及,进一步刺激了功率半导体器件的研发,达林顿管、MOS互补对管、甚至UHC功率器件都成了杰出音频功放设计师讨好耳朵的神器,以前只能出现在图纸里的设想一下子被实现,并取得了不俗的成果,感谢所有为大家不懈努力开发优秀晶体管功放器件以及研发优秀电路结构的设计师们,是他们让大家能够欣赏到有灵魂的音乐,一路走下去,我们期待更多更好的晶体管器件和整机面世。

1.4.言归正传,由于晶体管器件的参数离散型原因,即使电路架构用了全互补方式,精挑细选配对原件,却无法避免热稳定被打破,只可能尽量纠正补偿,控制在一个许可范围,再通过冗余功率量来保证这个范围,电路的复杂化又导致新的不稳定性存在,所以,晶体管功放的绝对电声指标始终会有一些缺陷,虽然全对称架构提高了公模抑制比,却无法很好地抑制高次谐波失真,与电子管功放相比较,就会有听感上的主观和各种客观偏差,容易分辨谁发出了晶体管声。

2.

人类听觉声强动态范围在140db,好的音源HDCD输出动态范围可到108~110db。要求最细微和最大声强的信号都可以被觉察,要满足如此大范围动态的功放显然难以实现,代价太大了,因此要求功率储备不小于10倍,但还是不够,例如觉,交响乐的声强差达到了3000倍以上,不可能把一台3000wW功放机用到家里面就为播放1W音乐,所以对于HIFI功放,10倍功率储备可以在保证失真度不超过允许范围的情况下使用,也是这个原因,电子管功放普遍功率储备都在10左右,听觉感受当然会好一些。

4.现代晶体管功放的输出内阻在0.5~0.1Ω之间阻尼系数(fD)高达几十至几百,而电子管功放的阻尼系数小于10。加之常用扬声器用于晶体管功放中就显得阻尼系数偏大,瞬态响应变劣,虽然高品质扬声器fD系数得到改善,但仍然难以满足优秀的机械特性和声学特性,毕竟扬声器只不过是一个能量转换器件,电子管功放在音质方面又一次拔得头筹。

在此还要说一点,音响是一个系统,抛开相互联系单独讲某个部分性能指标都是耍流氓,从器件开发制造到电路架构设计然后到组装工序,还有线材的选择使用都是相辅相成的系统性工程,也不是因为晶体管功放有缺点而放弃研究开发,更不能一律采用电子管功放,只不过就题主提出的问题对比一下,分析一下,两种功放各有优缺点,须理性对待。

由于音响工程师们和器件厂家共同提高,不懈努力,改变善了很多晶体管功放的指标,优秀架构不断涌现,超越电子管功放的作品很多,对于我们来说,应该对默默奉献的人们报以敬意,让我们期待更多优秀晶体管功放的应运而生。

本解答参考中国电子学会科学普及读物编辑委员会――人民邮电出版社《晶体管收音机中的新技术》一书。


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首先电子管扩音机一般都要用输出变压器,是感抗输出,扬声器又是一感抗负载。这就决定了它的功率因素接近一。传输效率非常高,如5Ow以上的功率可9o%以上都传给了扬声器。如果上百W功放效率更可高达95%以上。但用低阻抗的电子管做成无变压器的功放效率就很低了,基本与晶体功放的输出特性一样,推力也比晶体管功放好不到那里!所以负载特性很重要!而且输出变压器电压越高,转换损失越少。比如常见300B电子管管压都3OOv以上,KT88更是高达500V以上。而211,845,813这些管的直流高压都是1200以上!而且屏极交流的负载电压还远高于它们的屏极直流电压!所以反应出的推力是相当的高。再则电子管是高阻压控器件,比晶体管低阻电流控制器件的推动设计线性好,失直是软失真,不像晶体是硬性的削波失真那样易听出来。所以电子管功放测试出3%的失真都比晶体管的0,5的失真难听不到那里!因为电子管的失真多为隅次谐波失真。这种失真像加了一定混响那样讨人喜欢,从而也就能有较多的实效输出。主观上是推力更为强劲了。配图是三十多年前自制的813X4双声道2X15oW扩音机,失真度0,8。现在还在主打位上!只是当年金工能力和工具差点,制作外型一般。



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其实同样的输出功率那么所谓的推动喇叭的功率应该是一样的。我们所讲的功率应该要讲不失真功率,音频放大就是要看不失真功率,晶体管放大是处于低电压状态下的,输出功率大那就些推动管的功率大,在低电压下就是电流大,而大电流晶体管的问题是反偏置电流(反向电流,再通俗点就是漏电流)相应更大,此时对前级的音频波形失真,而电子管的工作状态是完全不一样的,在电压下通过输出变压器转换,此变压器的技术要点就是双线绕制尽量相等(工作在双管推挽下)并力争排列齐整,用E字形夕钢片芯,根据不同匹配多个抽头满足了不同喇叭的阻抗需要。其实晶体管大功率功放后级同样要进行阻抗匹配,否则推动不了或不能进行远距离传输的,我们人耳对"响度“这个是不太敏感的,比方在一个房间内放一个输出3W的音频功放与30W的,功率增了10倍而我们感觉到的响度只是2倍。


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这跟电子管和晶体管的特性曲线有关。

晶体管曲线陡直,超出功率范围波形顶部直接被削掉,从而形成大量的谢波,尤其是奇次谐波人耳很难受的。

而电子管属于电压放大,变压器降压增流,电感性器件对谐波天生具有抑制作用,声音的失真也是偶次谐波。

其实如果能看懂钢琴乐谱就能明白同样的音调组合,不和谐音就很难听。

30年前我就在玩电子管,很多还是到厂家定制的,甲类功放都是自己用烙铁焊的,变压器自己绕的。

同样50W正弦波功率的电子管比乙类晶体管功放失真大10倍,但是很耐听。甲类晶体管功放要好些,但是耗电恐怖。

原因在于音源的动态范围,普通CD的动态范围就能到98分贝,比如听一首歌,歌声可能0.5W声音刚好,而个别伴奏音可能超过200W,这时候就体验到电子管的好处。

随着晶体管的发展,同样成本的晶体管完全秒杀电子管,500W的晶体管总比50W的电子管好吧。

现在玩电子管的纯属怀旧的乐趣,灯泡亮起来的时候感觉音乐在放大器跳动。


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撇去电子管与晶体管(集成电路)的差别,更多的时候,是被商家忽悠了。现在功放的功率,有一种标法为PMPO功率,也就是峰值功率,这与电子管时代以前一直沿用的额定功率有天壤之别。而问题在于,很多时候商家并不明确告诉它这个功放是额定功率还是峰值功率,要你自己去询问!PMPO功率,会比额定功率大10~20倍,所以一个标称PMPO200W的功放,其实额定功率只有十几瓦。一个标称200W的电子管功放,按现代商家的标法,功率可能在2000W以上。


江南布衣叟


电子管功放以它的独特之处,赢得了广大听众的热爱。但是还有相当一部分的发烧友,还是偏好于半导体器件的音响。因为胆机虽然音质好,功率输出大,但是音域窄,高音损失大。听起来有沉闷的感觉。象山涧里的一潭浊水,象田野中轻雾里的鲜花,没有透亮感。石机就不一样了:它有着宽阔的音域,透亮的音色。把高音的透亮、中音的雄壮、低音的混厚,各个层次都表达得淋漓尽致。比如沙拉布莱曼的《斯卡布罗集市》一曲,用胆机放,其效果很平淡。但用高品质的石机放,效果大不一样了:它的高音表达得淋漓尽致,中音有力度,低音很丰满。它会给发烧友有一种冲动的感觉。


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功放的功率,几种说法,1 整机耗电功率,2 最大功率,也就是峰值功率,3额定输出功率,4 不失真输出功率,要想得出功放机的输出功率,看配的杨声器,阻抗,通过计算才能得出。大多数厂家标的是峰值,和整机耗电功率。怎么计算功率机输出功率自已去百度。


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真空管与晶体管相比,一,线性范围较小,因而同样最大功耗的器件,真空管的设计额定功率只能小一点;二,晶体管过载立即烧毁,真空管过载不大时,能忍受一段时间而不造成永久性损伤。大概是这两个原因让你有这个感觉吧。


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这是在音频放大器上功率标注的不同而巳,电子管机(胆机)采用的是额定输出功率,后期晶体管机(石机)采用的是峰值功率,两者同样输出,在标值上相差10多倍,也即说,胆机10w机可相当石机100多w。


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不论什么功放,在二三十平的房间内听音乐,有实实在10W就足够了,而现在是设计难推的箱子,再生产大功率功放,家用严重耗能,我测试过一部号称每声道180W的五声道AV功放,静音功耗90W,开大音量103W,用于发声的功率也就十多瓦!