電子管的米勒效應

ID:128130 · 發表于 2016-6-26 01:52

驅動強放管的電壓放大管，除了要輸出擺幅要大到74V或以上之外，還要輸出阻抗低，這是因為強放管的米勒效應(Miller Effect)比較高之故！也就是極間電容之故！
我們知道真空管的極間電容愈大，高頻響應就愈差，強放管的各極之間的距離比較大，因此極間電容比一般小型電壓放大管要大得多，如果驅動強放管的輸出阻抗低，影響的程度就比較小，而三極強放管的米勒效應比四極或五極管更大，因此驅動級的輸出阻抗要更低。
強放管的高頻響應除了與強放管本身級與級之間電容有關之外，還與前面驅動級的輸出阻抗有關，驅動級的輸出阻抗愈低，功率管的米勒效應愈可以忽視，因此驅動級除了要輸出擺幅大之外，還要輸出阻抗低。
其實任何兩級放大之間都有這種關系，并不只是功率級與驅動級，只不過是功率管的極間電容較大，因此驅動級的輸出阻抗就變得更為重要了。
我們都可以用前一級的負載電阻，與后一級的極間電容，計算出其概略的-3db高頻截止點，其公式為：
fc=1/2πRL{Cin+Cgp(1+A)}
=159/RL{Cin+Cgp(1+A)}
其中：
fc=后一級真空管的-3db高頻截止頻率，單位是KHz。
RL=前一級真空管的屏極負荷電阻，單位是MΩ。
Cin=后一級真空管的輸入電容，也就是柵極到燈絲之間的電容，單位是pf。
Cgp=后一級真空管的柵極到屏極之間的電容，單位是pf
A=后一級真空管的增益。
由上式即可知前一級的屏極負載電阻愈低，后一級的Cgp愈小，增益愈低，高頻截止點就愈高，換句話說，高頻響應就愈好。
那要如何來選擇電壓放大級(驅動級)的真空管呢﹖當然是要挑選輸出阻抗低的真空管，才能獲得較佳的頻率響應。
怎么樣的真空管輸出阻抗低，又什么情況之下的輸出阻抗低呢﹖
‧真空管的屏極電阻(屏內阻)愈低，輸出阻抗就愈低。
‧屏極負載電阻愈低，輸出阻抗愈低。
‧電流愈大，輸出阻抗愈低。
‧在陰極電阻上用一支電容器旁路，輸出阻抗就會大幅降低。
下列方法也可以降低輸出阻抗，但不符何「張八點」的原則，因此僅供參考用：
‧并聯真空管，可降低輸出阻抗。
‧用Cathode Follow電路，可降低輸出阻抗。
‧用SRPP電路，可降低輸出阻抗。
舉兩個真空管的例子：
我們可用最常見的兩種真空管代入上列公式，來看看頻率響應：
例如我們已知300B的極間電容：
Cgp=15pf
Cgf(即輸入電容Cin)=9pf
Cpf(即輸出電容Cout)=4.3pf
假設我們用一支rp較高的真空管12AX7/ECC83來驅動300B，根據規格12AX7/ECC83的rp為62.5KΩ，一般三極管的屏極負載電阻RL大多設定在屏內阻rp的3～7倍之間，我們取其中間值5倍為屏極負載電阻：
62.5KΩ×5=312.5KΩ
代入上式：
fc=159/RL{Cin+Cgp(1+A)}
=159/0.3125{9+15(1+3)}
=7.37KHz
試想，在一個沒有負回授的擴大機內，放大電路的頻率響應只到7.4KHz，這支真空管可以用嗎﹖
又假設我們為求較低的輸出阻抗，所以取其最低的屏極負載電阻，即rp的3倍為屏極負載RL，即：
62.5KΩ×3=187.5KΩ代入上式：
fc=159/RL{Cin+Cgp(1+A)}
=159/0.1875{9+15(1+3)}
=12KHz
試想，在一個沒有負回授的擴大機內，放大電路的頻率響應比輸出變壓器的頻率響應還要窄，這支真空管可以用嗎﹖
又假設我們用一支rp較低的真空管來推300B，例如ECC82，根據真空管手冊ECC82屏內阻在屏壓在250V時，rp=7.7KΩ，如果我們也用7.7KΩ×5=38.5KΩ為RL代入上式：
fc=159/RL{Cin+Cgp(1+A)}
=159/0.0385{9+15(1+3)}
=59.8KHz
這個真空管的頻率響應還不錯，也由此可知，想要頻率響應寬，驅動級就需使用rp較低的真空管。
又假設我們用ECC82屏內阻3倍即7.7KΩ×3=23.1KΩ為RL代入上式：
fc=159/RL{Cin+Cgp(1+A)}
=159/0.0231{9+15(1+3)}
=99.7KHz
可知負載電阻愈低，頻率響應寬，但反之負載電阻愈低，失真就愈高，因此我們只能在3~7倍之內選擇之。
談到這里，我們回過頭再來談為什么我不喜歡并聯，依上例如果我們采用300B并聯的方式以求較大的輸出功率，則300B并聯之后其極間電容加大兩倍，那高頻的頻率響應又大幅下降，劃得來嗎？

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