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電子管與晶體管功率放大器有什么不同？

發(fā)布時(shí)間： 2016-06-30 10:43:23 關(guān)注量：2044

60年代以前，在聲頻領(lǐng)域占統(tǒng)治地位的一直是用電子管裝置的各種音響設(shè)備，放大器也不例外。60年代后期，特別是70年代，可說(shuō)是電子管不幸的年代。由于其自身的缺點(diǎn)（體積大、功耗高等），使其漸成淘汰狀態(tài)，尤其是在國(guó)內(nèi)更是如此。70年代末期，在國(guó)外電子管又開(kāi)始活躍起來(lái)。進(jìn)入80年代電子管放大器越來(lái)越盛行。特別是高音質(zhì)的音源CD機(jī)發(fā)明后，隨著制約電子管放大器的輸出變壓器技術(shù)的進(jìn)步，電子管放大器能“中和”CD唱機(jī)生硬的“數(shù)碼聲”，電子管放大器的地位在提高。加之老年發(fā)燒友當(dāng)年均領(lǐng)略過(guò)其優(yōu)美的放聲，它的復(fù)出首先得到了這些人的歡迎。在國(guó)內(nèi)外，電子管放大器有時(shí)甚至是一種身份的象征。

晶體管放大器即相對(duì)于膽機(jī)的石機(jī)，通過(guò)晶體管放大。

下面從以下具體幾點(diǎn)來(lái)談這兩種放大器的不同？

1、工作特點(diǎn)與電路結(jié)構(gòu)

晶體管放大器是在低電壓大電流下工作，功放級(jí)的工作電壓在幾十伏之內(nèi)，而電流達(dá)數(shù)安或數(shù)十安。電路設(shè)計(jì)上多采用直耦式(OCL、BTL等)無(wú)輸出變壓器電路，輸出功率可以做得很大，可達(dá)數(shù)百瓦，各項(xiàng)電性能都做得很高。

電子管放大器是在高電壓、低電流狀態(tài)下工作。末級(jí)功放管的屏極電壓可達(dá)到400V-500V甚至上千伏，而流過(guò)電子管的電流僅幾十毫安至幾百毫安。輸入動(dòng)態(tài)范圍大，轉(zhuǎn)換速率快。

電子管放大器均采用分立元件，手工搭線、焊接，效率低、成本高。而晶體管放大器是采用晶體管和集成電路相結(jié)合方式，廣泛使用印制電路板，效率高，焊接質(zhì)量穩(wěn)定，電性能指標(biāo)高。

2、功率儲(chǔ)備與抗過(guò)載能力

高保真放大器動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)做到120dB，這樣才能滿足聲響從輕微到高潮頂峰的需要，放大器輸出不削波，因此放大器要有足夠的功率儲(chǔ)備量。如果音頻電壓的動(dòng)態(tài)范圍為3:1，因功率與電壓平方成正比，所以其功率動(dòng)態(tài)范圍即為9:1。也就是說(shuō)功率為90W的功放，要達(dá)到高保真放音只能開(kāi)到10W。因此，晶體管放大器需要有很大的功率儲(chǔ)備，才不會(huì)出現(xiàn)過(guò)載失真，一旦過(guò)載，其失真幾乎成垂直線上升，嚴(yán)重時(shí)能損壞晶體管。

電子管放大器抗過(guò)載能力遠(yuǎn)比晶體管放大器強(qiáng)。如發(fā)生過(guò)載，其音樂(lè)信號(hào)巔峰只是變得比正常波形圓滑，聲音聽(tīng)不出有多大程度的變壞。而對(duì)晶體管放大器來(lái)說(shuō)，此時(shí)將出現(xiàn)削波，音質(zhì)明顯變壞。

3、開(kāi)環(huán)指標(biāo)與瞬態(tài)特性

電子管功放的開(kāi)環(huán)指標(biāo)優(yōu)于晶體管，不需加深度的負(fù)反饋，不加相位補(bǔ)償電容也能穩(wěn)定地

工作，因而其動(dòng)態(tài)指標(biāo)優(yōu)于晶體管功放。晶體管功放的開(kāi)環(huán)增益量(未加負(fù)反饋前的增益量)往往很大，它的優(yōu)良的電聲指標(biāo)，是依靠加了很大量的負(fù)反饋來(lái)達(dá)到的。為了抑制寄生振蕩，晶體管功放中又常常采用滯后補(bǔ)償，這就帶來(lái)了明顯的瞬態(tài)互調(diào)畸變，嚴(yán)重地影響音質(zhì)。

4、效率、壽命與成本

電子管放大器在質(zhì)量、效率、壽命方面比晶體管放大器不占優(yōu)勢(shì)。電子管壽命較低，使用一兩千個(gè)小時(shí)后某些技術(shù)指標(biāo)明顯下降。而晶體管及集成電路壽命卻要長(zhǎng)得多。另外，電子管放大器耗電多，又常常工作在甲類(lèi)狀態(tài)，更降低了效率，但其不存在瞬態(tài)互調(diào)失真、開(kāi)關(guān)失真及交越失真等有害音質(zhì)的因素。在成本方面，對(duì)同一檔次的放大器，電子管功放一般明顯高于晶體管功放。主要原因是電子管、輸出變壓器成本高及電子管功放生產(chǎn)工藝不易自動(dòng)化、生產(chǎn)效率低等。這在發(fā)達(dá)國(guó)家尤為明顯。

5、放大器與揚(yáng)聲器的匹配

晶體管放大器的輸出內(nèi)阻往往比電子管功放小得多，它的阻尼系數(shù)fd很大，可達(dá)到100-200以上，而電子管功放的fd最大也不過(guò)為10-20。因此功放類(lèi)型不同，應(yīng)搭配不同的揚(yáng)聲器。揚(yáng)聲器出廠時(shí)應(yīng)標(biāo)明fd，以便人們選配。如果把適合電子管功放阻尼系數(shù)的揚(yáng)聲器接在晶體管放大器上，則揚(yáng)聲器的電阻尼過(guò)大，瞬態(tài)響應(yīng)會(huì)變劣,音質(zhì)明顯下降。反之，適合高阻尼系數(shù)的揚(yáng)聲器接在電子管功率放大器上，則由于欠阻尼，音質(zhì)也不會(huì)好。總之，阻尼系數(shù)一定要合適，即要求放大器與揚(yáng)聲器得到合理匹配。

6、音質(zhì)

由于以上提到的以及未提到的種種原因，電子管功放音質(zhì)明顯優(yōu)于晶體管功放。晶體管功放聽(tīng)起來(lái)高頻、中高頻有偏多感覺(jué)，低頻感覺(jué)偏少，晶體管功放聽(tīng)起來(lái)聲音較硬，特別是低頻聲不夠柔和，而高頻聲又顯得尖刺、發(fā)燥，聽(tīng)起來(lái)有時(shí)感到高頻段存在著交越畸變。當(dāng)頻率增高而音量又很大時(shí)，這些現(xiàn)象就更加明顯。但晶體管功放的動(dòng)態(tài)大、速度快，特別適宜于表現(xiàn)“聲音沖”一類(lèi)的音樂(lè)。至于表現(xiàn)槍炮和雷電聲當(dāng)然更優(yōu)于電子管功放了。

電子管功放的音質(zhì)總的來(lái)說(shuō)是柔和動(dòng)聽(tīng)，具體一點(diǎn)說(shuō)，電子管功放低頻聲柔和清晰，高頻聲纖細(xì)而潔凈。

7、選購(gòu)時(shí)的考慮

既然電子管放大器能與晶體管放大器平分天下，那么其必有優(yōu)越性存在。而晶體管放大器采用的新技術(shù)似乎明顯優(yōu)于電子管。因而到目前為止，晶體管放大器在聲頻領(lǐng)域仍然占有明顯優(yōu)勢(shì)，而且由于其自身缺點(diǎn)的存在，而正在設(shè)法減少與回避這些自身的缺點(diǎn)。比如各種場(chǎng)效應(yīng)管的越來(lái)越多的應(yīng)用，甲類(lèi)放大形式迅速地增多等都是與電子管放大器抗?fàn)幍挠行Т胧?/span>

與此同時(shí)，電子管放大器更不甘落后，除以音質(zhì)取勝外，它常常以不銹鋼的銀光裸露的姿態(tài)而招徠顧客，在微弱照明下，電子管發(fā)出一團(tuán)團(tuán)橙紅色的光芒實(shí)在可增加不少溫馨氛圍。

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沈錦飛

1955年出生，現(xiàn)任江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)學(xué)院教授、碩士生導(dǎo)師。主要從事電力電子電路、裝置與電能質(zhì)量控制的研究和教學(xué)工作，發(fā)表學(xué)術(shù)論文30多篇，其中EI檢索5篇，獲得教育部科技進(jìn)步獎(jiǎng)、江蘇省教學(xué)成果獎(jiǎng)、無(wú)錫市科技進(jìn)步獎(jiǎng)，多項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利，主編本科教材；被評(píng)為無(wú)錫市優(yōu)秀教師、市級(jí)先進(jìn)個(gè)人。是中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)會(huì)員、江蘇省電工協(xié)會(huì)自動(dòng)控制系統(tǒng)專(zhuān)委會(huì)委員、無(wú)錫市自動(dòng)化學(xué)會(huì)理事、無(wú)錫市電機(jī)工程學(xué)會(huì)理事。

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顏文旭

1971 年出生，現(xiàn)任江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院教授，碩士生導(dǎo)師。現(xiàn)主要從事電力電子技術(shù)及智能控制、機(jī)電一體化及過(guò)程控制等領(lǐng)域的研究和開(kāi)發(fā)工作，發(fā)表學(xué)術(shù)論文30篇（其中EI收錄6篇），獲專(zhuān)利12項(xiàng)，參加編制十二五國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，省青年科學(xué)基金項(xiàng)目，市級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，主持方塊地毯自動(dòng)包裝生產(chǎn)線開(kāi)發(fā)、2.0MW風(fēng)力發(fā)電變流器、10kV高壓固態(tài)軟起動(dòng)器、船舶壓載水物理強(qiáng)化處理核心技術(shù)...

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