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基本架構簡介

etracer PC控制軟體主要有七種工作模式,切換方式為利用圖形區下方的七個標籤頁選擇。

前三個標籤[快速掃描]、[完整掃描]與[極端條件]提供三種基本的測試功能。[快速掃描]提供待測物在一靜態工作點附近的基本參數,這個測試類似傳統測管機如Hickok TV-7的測試方法。[完整掃描]提供在不同閘極偏壓下的屏極電壓-屏極電流曲線,如同真空管規格書上的曲線圖。[極端條件]測試待測物在極端電壓條件下的電流特性。

[測試組合]模式讓使用者可以任意組合上述三種基本測試模式,並加入待測物偵測與燈絲加熱計時,適合大量測試同一種真空管。

[燈絲陰極漏電]模式可測試燈絲到陰極之間的漏電流。

[基本參數]與[負載線]可以對完整掃描的資料作即時分析。

 快速掃描模式

快速掃描模式是用來快速測試一隻真空管在某個直流工作點下的動態參數,測試時間僅需10秒左右,此模式類似傳統測管機如Hickok TV-7。此測試所提供的測試結果包括靜態電流、屏極交流電阻(rp)、互導率(transconductance或gm)以及電壓放大率(μ或mu)。此後三個參數有數學上的關係:μ=gm×rp,因此僅需量測此三參數中的兩個,就可以推算第三個。etracer 軟體量測的參數為gm與rp。測整流管時由於沒有控制閘,因此僅有rp有意義。量測五極管時由於rp與μ通常都很大(>100kohms, >1000 V/V),量測誤差也大,因此通常僅需參考gm值。下圖為一12AX7快速掃描的結果:

12AX7快速掃描例

完整掃描模式

完整掃描提供如真空管規格書裡完整的曲線圖,此圖顯示不同閘極偏壓下屏極電壓與屏極電流的關係。若待測物為五極管,簾閘流也可以透過右Y軸座標顯示。

在[完整掃描]分頁可以設定HV1、HV2與NEGV三組電壓的起始與結束電壓,以及每格間隔,間隔越小掃描時間越久,間隔越大曲線越粗糙,建議間隔值HV1在10V至50V間。HV2與NEGV的間隔值視待測真空管而定。完整掃描的資料可以存成CSV檔案,供進一步分析或是配對,曲線圖形也能以高解析度的JPG或是PDF格式儲存,以下為幾個完整掃描的例子。

 6C45三極管完整掃描例

 


Telefunken EL156五極管,簾閘極偏壓250V

 

極端條件測試

極端條件測試的設計目的,為測試待測物在極端電壓下是否正常動作。有些真空管在低電壓的測試條件下也許測試值為正常,但在極端高壓下卻產生異常的電流讀值,這些真空管實際在電路裡工作時會有不正常動作的可能。本模式目前全世界僅有etracer能夠提供。若想進一步了解極端條件測試的重要性,請參考下列文章:

為何你需要一台高壓750V的測管機?

在[極端條件]分頁下共可設定四組條件,本公司提供的大部分三極管與五極管設定檔已使用前兩組設定,一組是用來測試截止區(Cut-off region)電流異常,一組是用來測試高壓短路異常,另外二組設定可由使用者自行規劃。下圖為一12AX7極端條件測試之結果。

極端條件測試例

測試組合

測試組合分頁提供使用者一次執行三種基本測試任意組合(快速掃描、完整掃描與極端條件)之功能,執行順序為完整掃描→快速掃描→極端條件。此功能可讓使用者大量測試同種真空管。本分頁更提供自動待測物插入偵測與倒數計時功能,進一步簡化測試步驟。測試結果可以選擇不同的ˊ輸出格式,或產生PDF報告,輸出檔名包含序號,序號在每次測試完畢後會自動加一。使用者也可以選擇在測試開始與測試結束時撥放音效。下圖介紹測試組合的使用介面:

測試組合使用介面介紹

 

燈絲-陰極漏電流測試

燈絲-陰極漏電流測試利用HV1與HV2對待測物陰極供電,量測陰極到地的漏電流,由於燈絲電源的一端已接地,此量測結果也代表燈絲到陰極間的漏電流。此功能在etracer設計之初並未考慮,受內部的ADC(類比/數位轉換器) 限制,etracer無法提供精確到uA級的電流讀數,量測電流的精確度最佳僅為10uA左右,因此本測試設計為通過/失敗型態。下圖為一燈絲-陰極漏電流測試結果例:

燈絲-陰極漏電流測試例

基本參數顯示

在完整掃描資料存在的情況下,切換到[基本參數]分頁,程式會即時在滑鼠游標指到的地方顯示待測物的基本參數:屏極電壓、屏極電流、閘極電壓、互導率(gm)、電壓放大率(mu)以及屏極內阻(rp)。使用者可選擇後三項參數要顯示哪幾個。

300B基本參數顯示例

 

負載線分析

在完整掃描資料存在的情況下,切換到[負載線]分頁,使用者可以對待測物進行負載線分析,此分析假設待測物為單端共陰極輸出,負載電阻接於待測物屏極。對於負載線的參數設定,可以在分頁下方的參數設定區設定,也可以透過滑鼠直接在圖形裡設定。圖形裡負載線是由相連的兩條直線所構成,一條為實線,為使用者可設定的部分,也代表弦波信號的一半,一條為虛線,為程式根據實線設定所計算出的另外一半負載線,也代表弦波訊號的另一半。實線的兩端有兩個圓圈,當滑鼠移動至圓圈上方時滑鼠游標會變成十字型,代表可以拖動這兩個圓圈。負載線中間的圓圈代表靜態工作點,端點上的圓圈決定負載阻抗(斜率)與訊號擺幅,以滑鼠拖動這兩個圓圈時,分頁下方的參數設定部分也會跟著更新,若是透過參數設定更新負載線設定,圖形裡的負載線也會隨著更新。若是負載阻抗已知(例如給定輸出變壓器初級組抗),可以勾選[鎖定負載阻抗],如此以滑鼠拖動負載線設定時負載線的斜率會維持不變。

分析結果會顯示在分頁的最下方,程式會計算出閘極負壓,閘極峰對蜂推動電壓,屏極峰對峰交流電壓,輸出功率,以及以快速傅立葉轉換為基礎的諧波失真分析,輸出到第七次諧波。

300B負載線分析例