电子管和晶体管的音频特性

活在音间

电子管和晶体管的音频特性<br><br>电子管器件又称真空管器件，诞生于1904年。在传统音响领域的音频放大器中，<br><br>电子管大量被使用。如果仅从电子技术的角度来看，我们能从电子管和晶体管的<br><br>对比中发现不同之处。

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1.电子管放大器是一种“电压”放大器，而晶体管放大器可以认为是一种“电<br><br>流”放大器，他们的工作机理是有所区别的。<br>   2.电子管的信号失真特性远远大于晶体管，电子管放大器中，信号的偶次谐波<br><br>失真大，奇次谐波失真小（晶体管则恰恰相反）。<br>   3.电子管放大电路具有相对较高的过载能力，当输入信号的瞬时峰值（包括正<br><br>负峰值）过载时，电子管不会出现明显的削波，而只是让峰值的尖端变圆，这样<br><br>的圆滑作用，可以保持信号的相对完整。相对地，晶体管则会出现直接削波。另<br><br>外，当晶体管在超过极限参数使用时，会在瞬间损坏，而电子管却可以正常工作<br><br>，对性能印象不大。<br>   4.电子管的输入、输出抗阻高，说明它对前级的影响小，可以更好的保证前级<br><br>电路的工作状态；输出阻抗高从电路原理上讲不是好事，因为在功率输出时它需<br><br>要用变压器进行阻抗变换，造成成本上升，不过变压器的存在对音色往往有积极<br><br>的一面。<br><br>

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音色即声音的特点，由声音波形的谐波频谱和包络决定。声音波形的基频所<br><br>产生的听得最清楚的声音称为基音，各次谐博得微小振动所产生的声音称为泛音<br><br>。而在泛音当中（通常泛音的多寡与强弱决定了音色），唯有二次、三次谐波产<br><br>生的泛音强度相对较大，直接影响到听觉感受。人耳对于偶次谐波是欢迎的，基<br><br>音的偶次谐波越多，表现出的听觉感受就越柔和，温暖，醇厚。而对于奇次谐波<br><br>来说，人耳则很排斥，基音的奇次谐波成分越多，表现的听觉感受越刺耳。电子<br><br>管具有的特性恰恰符合人耳的喜好，对声音进行许多修饰。因此，我们会更喜欢<br><br>电子管音频放大器的声音，也就是俗称的“胆味”。<br>   对于声音波形的不同包络，人耳的感知能力也不同，人耳感知的能力随着包络<br><br>的变化性增强而增强。简而言之，就是人耳对于曲线的声音波形感知能力超过直<br><br>线的声音波形。而电子管过载失真产生的是曲线波形，晶体管产生的是直线的削<br><br>波。这样，人耳就能感知更多的电子管声音信息，细节也变得丰富起来

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晶体管（包括分立器件电路和集成电路）功放的电声技术指标（主要是静态指<br><br>标）已明显超过电子管功放，但事实上晶体管功放的音质却不如电子管，总觉得<br><br>声音硬一些，特别是高频发刺，发燥，其中存在着一种“晶体管声”，或“金属<br><br>声”。<br>    电子管功放与晶体管所需的功率储备根本不相同，后者需要很大的储蓄功率<br><br>量。电子管的过载曲线比较平缓，而晶体管功放在过载点后非线性畸变迅猛增加<br><br>，对信号产生严重削波。换言之，对于同等功率的功放而言，电子管功放可以保<br><br>证回放的音质，晶体管的音质相比之下显得较弱。<br>    另外，晶体管功放得开环增益量往往较大，开环指标往往不如电子管功放，<br><br>而它的优良电声指标是依靠施加很大的负反馈达到的。为了抑制寄生震荡，晶体<br><br>管功放往往采用滞后补偿。这使得晶体管功放存在着发生明显瞬态互调畸变的机<br><br>会，造成音质变坏。<br><br>

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电子管放大器的核心部件是电子管，电子管放大是通过控制栅极上的电压变<br><br>化，从而改变由阴极到阳极上电子束大小而实现的。我们可以改变电子管的阳极<br><br>电压对电子束加速或减速，在外加电场不断变化的作用下，电子束大量电子的频<br><br>繁碰撞增加了运动的复杂性，某一信号在某一时刻作用下脱离阴极的电子束，当<br><br>到达阳极时速度和其浓度已非原样，而且在栅极信号电压作用下，电子束达到阳<br><br>极时一致性变差，最终表现为换能速度慢，听觉上表现为一种软态。而晶体管放<br><br>大器则不同，晶体管放大时通过基极控制由发射极到集电极的载流子量来实现放<br><br>大的，相对电子管来说，由发射极到集电极的载流子是基本不需要“渡越时间”<br><br>的，集电极电压也是影响不了载流子的速度的（晶体管的恒流特性），这一点可<br><br>以从电子管和晶体管的特性曲线上看出，同时，由发射极到集电极漏掉的载流子<br><br>是极少的，声音在听觉上不会有软化、柔和的表现。<br>     电子管音频设备音色温暖、醇厚，具有平滑波性的特征，可以降低多媒体音<br><br>频设备的数码味，使声音顺滑；而且中频表现突出，在播放人声，乐曲时具有晶<br><br>体管和集成电路无法比拟的感染力；不过，播放大动态音乐就不是电子管音频设<br><br>备的强项了。

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