控制内置三极管(为什么老机的三极管不能随便换？)

Posted 2023-05-27

篇首语：有志不在年高，无志空长百岁。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了控制内置三极管(为什么老机的三极管不能随便换？)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

控制内置三极管(为什么老机的三极管不能随便换？)

最近有位爱好者跟我探讨他‬维修‬春雷3T9换中放‬‬管后‬‬遇到的奇怪‬问题。3T9是‬上无三厂‬的名机‬，有多个型号，据我所知有3T9, 3T9A, 3T9B和3T9C，都属于大型台式机，3波段12晶体管，锗硅‬混合‬。他这台是3T9B，带中放宽窄带调节，电路形式类似于传说中的3P5，他提到更换第一中放管后，窄带模式下某波段有啸叫声，而宽带模式就基本正常，其他波段也基本正常。这个换管‬问题很具有代表性，我也曾经遇到过德国‬罗兰氏‬老晶体管机更换晶体管后出现奇怪问题的情况。本文分享下我对中放啸叫‬自激问题的理解，稍后再分析下这台3T9B的电路特点。

理想‬的‬中放级与‬实际对比

收音机的中放级‬其实属于窄带放大器，带宽为20Khz左右。中放是超外差机的核心部分，决定着整机的灵敏度和选择性，音质‬等‬。一般调幅机都有两级中放，总‬增益‬50db左右‬，通过中周实现级间阻抗转换耦合。理想的中放级幅频特性曲线应该为几字形，也就是对于‬通‬频带内的‬各‬频率‬增益一致，时延‬ 相位变换‬‬关系一致‬‬，将‬带外信号‬衰减到‬0。实际‬电路中 ‬中放‬级‬通常‬有‬两级‬，也就是‬有至少‬‬三只‬单‬调谐‬中周‬，双调谐得的‬话‬中周‬‬会‬更多‬，整个‬中放‬通道‬的‬幅频‬特性将会‬更加‬复杂‬，曲线‬顶部‬不能‬达到‬纯‬‬平‬而是‬山丘‬形‬，越‬偏离‬谐振‬中心‬增益‬越低‬，从‬检波‬角度‬看‬也就是说‬对于‬中频‬‬‬边带‬不同‬频率‬的‬增益不再‬相同‬‬，或多‬或少‬的‬存在‬频率‬失真‬和‬相位‬失真‬。频率‬‬失真‬过大‬将‬导致‬解调‬的‬声音‬失真‬不好听‬。相移‬失真‬过大将‬增大‬发生‬自激‬的‬可能性‬。所以‬一台‬好的‬收音机‬，电路‬设计‬必须‬考虑‬杜绝‬这种‬情况‬的‬发生‬，同时‬在‬线路板‬设计‬和装配‬‬工艺‬上‬，也‬要‬布局‬科学‬合理‬，做好‬屏蔽‬，避免‬杂散‬电容‬或者‬中频‬不良‬辐射‬反馈至‬前级‬‬导致‬啸叫‬自激‬。中放级‬还要‬受‬AGC控制‬，‬避免‬强‬信号‬时候‬‬放大器‬过载‬进入‬非‬线性‬区‬出现‬更大‬的‬失真‬，所以‬中频‬放大器‬尤其是‬第一级‬中放‬不‬太‬‬追求高‬‬增益‬，必须在‬稳定性‬和‬增益‬之间‬寻求‬最佳‬的平衡‬。

中放啸叫自激的形成机理

啸叫自激本质上是中放通道‬内发生了正反馈而引发了振荡，这个振荡频率或者它‬的谐波与变频级混频产物又发生复杂交互‬混频作用从而产生了更多‬干扰频率，这些‬频率如果落在中频带通内就会通过检波电路解调出来，也就是很难听的啸叫自激干扰声。

一个放大电路发生正反馈变成振荡器要满足两个必要条件：相位条件和幅值条件。放大器输出信号的一部分通过某种渠道反馈回输入端，如果这个反馈使得输入信号变强，就是正反馈，反之为负反馈。从相位上看正反馈信号与输入信号同相即0°，负反馈为反相即180°。满足相位条件的同时，如果反馈量足够大，足以抵消电路的内部‬损耗，也就是满足幅值条件，振荡就会持续‬下去‬‬。对于收音机中放电路来说，这种反馈是很‬有害的，必须加以抑制，也就是至少要破坏振荡的相位或者幅值条件之一。通常‬这种‬不良‬反馈‬是‬由于‬器件‬失效‬变劣尤其是‬晶体管‬和‬电容‬，例如‬三极管偏置‬不对‬，电流‬过大‬引起‬增益‬太高‬；三极管‬射极‬的‬负反馈‬旁路‬电容‬漏电‬将‬导致‬交流‬增益‬过大而‬‬自激‬‬，或者‬线路板‬布局‬不合理‬分散‬电容‬大‬或者中频‬‬谐波‬辐射串入‬天线‬‬等等‬。

为啥三极管不能随便换？

现代‬三极管制造‬材料‬工艺‬都‬比‬几十年前‬大幅提高‬，穿透‬电流‬，特征频率‬，β值，结电容‬，噪声‬系数‬等‬重要‬‬参数都‬‬大大‬优于‬‬老‬管‬。其中‬β值也就是‬三极管‬的直流‬放大‬倍数和‬结‬电容对于‬收音机‬来说‬‬是‬比较‬关键的‬指标‬。‬例如老‬高频小功率硅管‬3DG6的β值多数在50-60，现代硅管‬9014，9018管子则动辄200-300。不少人‬觉得‬放大倍数‬大‬的‬管子‬意味着‬灵敏度‬高‬啊‬，所以‬想当然‬直接‬代换‬上去‬但是‬反而‬没啥‬效果‬甚至‬变得‬更差‬。这恰恰‬是‬‬因为我们‬忽略‬了‬管子‬参数‬特性‬不同‬，新‬管‬不‬适合‬老‬电路‬。例如‬‬同样的偏置下，根据‬晶体管‬模型‬公式‬，β大的管子输入阻抗将‬变大，输出阻抗变小，因此与前后级阻抗匹配关系就会改变，不再‬符合‬原‬设计‬导致‬功率传递‬效率‬下降‬。阻抗匹配‬对于‬高频‬电路‬是‬至关重要的‬，所以阻抗不匹配‬即使‬‬倍数‬高‬的‬管子‬也‬无用武之地‬，并不能‬带来‬灵敏度‬提升‬。

其次‬，更换‬管子‬还‬将对放大电路的频率特性有直接影响。有这么一种现象就是换了‬管子‬后‬发现‬收到某些‬台的时候基本‬正常，但‬某些高端‬或者‬低端‬‬台‬却有‬‬啸叫自激，问题‬并非整个波段内都有‬。究其原因，在收到台时（强台‬或者‬刚好‬位于‬统调‬点‬的台‬）三极管前后的谐振电路都是呈阻性的，不会或者‬极少‬有附加相移，不满足‬自激条件‬。但是由于实际‬的‬统调‬‬跟踪‬曲线‬并非‬严格‬平行‬，在‬三点‬统调‬点‬以外‬很多‬频点‬‬，实际‬的‬中频‬是‬略高‬或者‬略低‬于标准‬中频的‬，这时候‬即使‬收到台‬，基极和集电极回路也不会‬呈‬纯‬阻性‬，或多或少‬会呈容性或者感性特性‬，容性和感性对于中频带‬内‬频率‬的相移特性‬是不同的，除了大部分‬频率‬符合‬设计的标准180°相移（假设‬中放‬为‬共射极接法‬），还会产生附加相移，也就引起了不稳定性，意味着‬某些频率下可能引起正反馈。

有些收音机统调跟踪不好或者元器件质量差，布局‬不合理‬，设计‬安全‬余量‬少‬，日久天长‬器件‬衰减‬受潮‬，这个正反馈‬隐患‬‬‬就‬会被‬放大‬‬‬。此外‬电源‬内阻太大，不同的晶体管工艺导致PN结电容不同，这个电容也‬会引起内部反馈，所以很多老机在三极管BC极之间设计有几个pF的中和电容，就是起‬相位‬补偿‬作用‬抵消内部结电容的有害反馈。

正确使用不同功能的管子

9018的输出特性曲线

9011的输出特性曲线

此外‬不同‬管子‬的‬输出‬特性‬不同‬，在‬不同‬偏置‬下‬增益‬变化‬率‬是‬不同‬的，所以‬细心‬的朋友‬会‬发现‬同样‬都是‬高频‬硅管‬，有些‬管子‬厂家‬推荐‬用于‬高放‬混频‬，有些‬管子‬定义为‬‬中频‬专用‬管‬，就是‬为了更好‬的‬‬适应‬工况‬。例如‬中频‬专用‬管‬9011，它‬的‬增益变化率‬‬‬会‬随着‬基极‬电流‬增大而‬减缓‬，这对于‬防止‬阻塞‬和‬自激‬很‬有‬帮助‬，也就是‬自带‬AGC特性‬。‬由于‬管子‬的‬输出‬特性‬不同‬，原机‬的‬AGC工作‬点‬可能‬不再‬适用‬，从而‬导致‬增益‬控制‬不优化‬，这点‬也‬值得‬注意‬。现代管‬的‬参数指标‬无疑‬是‬优于‬老‬管的‬，但是‬再好‬的管子‬也要与‬外围‬电路‬配合‬才能充分‬‬发挥出‬‬优势‬。

同样‬功能的‬晶体管‬与‬电子管‬机‬，前者‬电路往往‬‬要‬复杂‬一些‬，后者‬就‬简化‬不少‬。其中‬一个‬原因‬就是‬为了‬补偿弥补‬‬晶体管‬这些劣势‬，而‬电子管‬从‬原理‬上‬决定‬了‬它‬不存在‬或者‬极少‬存在‬晶体管‬这些‬特有‬的问题。