本文是一篇廣告文,目的為推銷本人設計的etracer真空管測管機,內容偏頗不客觀,請謹慎閱讀。

臉書的etracer英文群組裡,有網友問到測管機有需要到750V高壓嗎?難道不能測到400V,再從那裏外插曲線嗎?乍聽之下似乎言之成理,不過仔細思考似乎又覺得哪裡不太對勁。以此類推,那測管機有需要做到400V嗎?做到200V其餘外插不是更簡單?阿,那乾脆做到100V好了,省了高壓麻煩。

用膝蓋想也知道,外插一定比內插不準確,畢竟是用過去的經驗,預測未來的趨勢,就跟股市一樣,多少人股海浮沉,獲利者希,即可知外插之不可信,報告完畢。

當然,站長不會這麼馬虎,一定會提供大家一個滿意的答案,不然etracer最大的賣點750V高壓是要賣鬼?在此提供兩種實際的真空管故障模式,說明高壓不足的話會有些問題管會被誤判為正常。

第一種故障模式是真空管在高屏壓下的曲線異常,以下是兩隻Psvane 300B的測試曲線,圖一是正常的管子,圖二是有問題的管子,各位看出哪裡不同了嗎?

圖一,正常的300B

 



圖二,有問題的300B

從圖二的曲線裡可以很清楚的觀察到負壓-120V的曲線太早爬起來了(此例中其實負壓在-40以下就開始不正常),以西電原廠300B的資料(圖三),閘極負壓在-120V時,屏極電壓必須要超過400V,屏流才會慢慢爬起來,西電原廠手冊曲線圖僅有X軸為閘極負壓之曲線圖,與一般X軸為屏壓的曲線圖不同,因此在此也用JJ生產的300B特性圖(圖四)來比較,由JJ的特性曲線圖裡也可以得到閘極負壓為-120V時,屏極電壓必須超過400V,電流才會慢慢增加的結論。


圖三,WE原廠300B特性曲線

 


圖四,JJ 300B原廠曲線圖

 

有趣的是,這隻曲線與眾不同的300B,若是以一般的測管機測量,測試結果都是好的,一般的測管機如TV-7之流測試電壓都很低,本來就無法在理想工作點下測試例如300B或是KT88之類的大功率真空管,更無法看到這個現象。

那麼,曲線太早爬起來有什麼ˊ關係嗎?何必大驚小怪?其實問題也不大,畫個負載曲線就可以很容易看出來了,圖五是300B的典型工作點(370V/90mA)搭配2.5k屏極負載阻抗的負載線在正常的Psvane 300B可以得到的結果,而圖六則是有問題的300B在此工作點下的ˊ負載線,觀察圖六可以看到實線部分的曲線和虛線部分長度差很多,這個差異是因為曲線間隔負壓越深間隔越小的緣故,直接造成的影響就是輸出功率變小,以及正負半周放大率不均造成的偶次諧波失真,例如在此工作點下,良好的真空管(圖五)在5% THD時可以輸出超過8W,而有問題的真空管僅能能輸出不到7W,失真卻比正常的真空管大約一倍。

 
圖五,正常的Psvane 300B負載線,輸出8.4Watts時THD 5.35%

 



圖六,不正常的Psvane 300B負載線,輸出6.8Watts時THD 10.63%

 

在臉書的討論裏,網友Kent Leech表示他也使用Audiomatica Sofia測管時也有遇到類似的現象,並指出這種現象早在20年前Sound Practice(美聲實作)就有人討論過。站長找了一下資料,這篇文章的作者是J.C. Verdier,發表在SP 第十六期,文章標題是Kinky Triodes: Testing the 300B。Kinky的意思是古怪的,這篇文章的ˊ內容就是討論一些不同300B間可測量到的特性差異,例如麥克風效應,以及用Audiomatica Sofia測管機測試300B屏流曲線。Sophia的高壓可以到700V,因此可以看到這種曲線提早爬起來的問題。圖七是正常300B的測試曲線,左圖滿刻度250mA,右圖則是把電流滿刻度放大到5mA,以觀察在0mA附近時的電流變化。圖八是有問題的300B測試曲線,可以從圖八的右圖看到電流在屏壓升高時很快地就爬起來。根據J.C. 的說法,他認為這個現象是因為閘極繞組本身有瑕疵,或是與屏極或燈絲間組裝不完美所造成,不過以J.C.的量測結果,他說最嚴重的那支300B,看起來似乎也沒有我量到的這麼誇張。


圖七,正常的300B曲線圖,摘自Sound Practice Issue 16

 

圖八,不正常的300B曲線圖,摘自Sound Practice Issue 16

第二種真空管故障模式是高壓短路。這種故障模式待測物在低壓時測試正常,一旦屏壓超過一個數值,即可觀察到屏流瞬間大增。根據Robert T. Tomer所著的"Getting The Most Out of Vacuum Tubes"一書,此種故障應該是真空管內絕緣材料上累積的雜質,在高壓時形成屏極到各極間的短路造成的。Emission Labs 的Jac van de Walle在他介紹Sofia測管機的文章裡也指出了這種真空管故障模式,他認為這種短路是因為真空管漏氣造成,節錄他的說法如下:"a tube that appears good at 250V will short circuit at 500 Volts. This can happen if the tube is gassy."`。 全文可見以下連結:http://www.jacmusic.com/Tube-testers/Sofia/Sofia-Index.htm

若是這種高壓短路的真空管插在音響擴大機裏,這部擴大機在小音量時工作正常,當音量轉大或是音樂裡的爆棚樂段出現時則會立刻出現雜音。

那麼,以上兩種故障模式要如何才能才看得到的問題呢?答案已經呼之欲出了~~就是測試電壓要夠高,以圖五中300B來說,最大輸出時屏壓接近550V,因此屏極測試電壓最好能設定到600V以上,以保證在真空管的電壓輸出範圍內動作正常。要注意圖五僅是300B 單端輸出的一種架構,若是電路採用Class AB或是Class B屏極上的電壓可能會更高。

我在etracer的軟體裡增加了一個Corner Test的功能,可以讓使用者設定四組獨立的極限測試條件,例如我們在測試300B時,可以設定屏極電壓為400V、閘極電壓-120V時,屏極電流必須小於2mA,這樣就可以很輕鬆的過濾出第一種種曲線有問題的第一種故障模式。第二種高壓短路問題也可以利用Corner Test功能,設定一個高壓的工作電壓,然後限制量測到的電流不可高過一個ˊ數值來篩選。以300B為例,我的設定是屏極電壓700V、閘壓-160V時,屏極電流應小於200mA,這個電流值是正常新管的兩倍,超過它就算是好管也該警告用戶此管測值與眾不同。

以上兩種Conrer Test測試條件,均已加入etracer的常用真空管設定檔內,放眼天下測管機,能抓出這種問題管的,除了已停產的Sofia,就只有etracer了,這可是有錢也買不到的功能。