CN109889167B - 一种直热型电子管交流点灯底噪控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出灯丝交流点灯的热交变为产生这一特定噪音的根源，采用的针对性解决方案使直热型电子管交流点灯底噪得以有效控制，采用经过对正弦波在相位匹配后进行全波整流，并取适当数值的滤波电容，模拟灯丝材料的热惰性造成的灯丝热交变与工频全波整流信号的相位滞后偏移，提高噪音抵消效果，理论上可以实现零噪音控制，采用的降噪方案概念清晰，效果确切，方法简单，成本低，在直热型电子管交流点灯底噪控制领域具有技术上的重大突破，针对目前该领域底噪控制的边缘技术而言，纠其本质原因，从根本上解决了直热型电子管交流点灯的底噪问题，使胆机行业在音色音质的表现上具有突出的进步，上了一个新的台阶。

Description

一种直热型电子管交流点灯底噪控制方法及装置

技术领域

本发明涉及电子管音频功率放大器领域,尤其是涉及一种直热型电子管交流点灯底噪控制方法。

背景技术

电子管音频功率放大器(胆机)因其音色较晶体管音频放大器(石机)更醇美，所以为广大音响发烧友所钟爱；在胆机中又按照阴极加热方式的不同分为旁热阴极(旁热型)和直热阴极(直热型)两种类型的电子管，旁热型电子管阴极由电气隔离的灯丝间接加热，直热型电子管阴极即为灯丝，在两种类型电子管做功率放大的胆机中，音色表现又以直热型较旁热型胆机更优，因此直热型胆机被誉为胆机的高端类型；在直热型胆机中，还可以按照功率电子管灯丝供电方式分为交流供电(交流点灯)和直流供电(直流点灯)两种形式，在主观听音的音色方面，交流点灯的胆机好于直流点灯的，且对电子管的工作寿命有利，这已是音响届普遍的共识。同时,胆机的噪音控制是音响界始终为之努力的工作，一般可分为旁热型电子管和直热型电子管两大类降噪处理技术，目前通用的处理方法对于旁热型电子管在技术上已经很成熟，比如元器件的总体布局考虑、元器件焊接工艺与一点接地原则、干扰杂波的屏蔽技术、灯丝平衡接地与阴极相对电位控制、电子滤波与前级电子管灯丝直流供电等，剩下的就是制作者的技术水平与经验。

直热型电子管交流点灯好处众多，但是灯丝即为阴极的交流供电干扰会产生与灯丝材料热惰性具有一定相关性的低频本底噪音(底噪)，这种干扰通过采用上述通用降噪方法是无效的,且采取目前已有的各种降噪措施都很难针对性奏效.尽管旁热型电子管也存在灯丝交流供电的热交变影响，但是灯丝只是起到给与其电气隔离的阴极加热的功能，阴极温度受灯丝热交变影响很小，因此，阴极相对于直热型电子管具有良好的热惰性，由此在功率放大级产生的底噪可以忽略。

目前虽然也偶有针对直热阴极电子管交流点灯的降噪的研究，比如提取底噪信号加到前级电子管栅极的负反馈处理方案，采用超出人耳听觉极限的高频交流点灯等方式等，但实现方案存在电路设计复杂与效果的不确定性，未见对于直热型电子管特有底噪形成原因的本质性分析和在常规技术条件下具有普遍实用价值的确定性有效方案。而且现有胆机的降噪技术虽已十分成熟，但是罕见有针对直热型胆机交流点灯特有底噪的系统研究，更多是采用现有技术的精细化控制来尽可能降低噪音，偶见有针对这种特有噪音现象的概念性分析与思考，但是由于对噪音形成的本质原因分析与判断存在误区，比如：50Hz交流电的二次谐波干扰、灯丝平衡降噪处理后遗留的倍频信号干扰等，未见有对灯丝热交变产生噪音的本质性原因分析，因此采取的降噪处理方案具有盲目性和效果的不确定性。因此大多国内外商品直热型胆机都采用直流点灯来回避这一矛盾。

发明内容

为了解决上述技术问题,本发明公开了一种直热型电子管交流点灯底噪控制方法，它包括采用交流电全波整流来获得针对灯丝热交变同频率的抵消信号，并采用滤波电容来模拟灯丝材料热惰性差异带来的灯丝热交变与工频全波整流产生的相移，最后通过相位匹配将抵消信号经可调电位器和分压网络直接施加到输出端。

进一步地，所述滤波电容的容量与灯丝材料热惰性正相关。

进一步地，所述交流电全波整流采用全波整流器，经4只1N60P锗二极管进行全波整流。

本发明另一种直热型电子管交流点灯底噪控制方法，包括将正弦波全波整流的抵消信号反相注入末级功率管栅极，或经相位分析注入前级电子管栅极，经放大回路与灯丝热交变信号产生抵消作用。

本发明再一种直热型电子管交流点灯底噪控制方法，包括采用固定偏压的方式，即通过适当减小偏压供电全波整流滤波电容的方式，使得给栅极提供偏压时保留一定数值的纹波。

本发明一种直热型电子管交流点灯底噪控制方法，包括采用直热二极管仿真直热三极管产生热交变。

本发明公开了一种直热型电子管交流点灯底噪控制装置，它包括交流绕组、全波整流器、滤波电容、可调电位器、固定电阻和输出端；所述交流绕组与全波整流器的交流输入端连接；所述可调电位器、固定电阻和输出端串联组成分压网络；所述滤波电容与分压网络的并联电路与全波整流器直流正负输出端连接。

进一步地，所述全波整流器由4只1N60P锗二极管连接而成。

进一步地，所述滤波电容为0.5-2.5微法。

进一步地，所述输出端为输出绕组。

有益效果：本发明针对背景技术中存在的问题，提出灯丝交流点灯的热交变为产生这一特定噪音的根源，采用的针对性解决方案使直热型电子管交流点灯底噪得以有效控制，采用经过对正弦波进行全波整流，并取适当数值的滤波电容，模拟灯丝材料的热惰性造成的灯丝热交变与工频全波整流信号的相位滞后偏移，提高噪音抵消效果，理论上可以实现零噪音控制，采用的降噪方案概念清晰，效果确切，方法简单，成本低，在直热型电子管交流点灯底噪控制领域具有技术上的重大突破，针对目前该领域底噪控制的边缘技术而言，纠其本质原因，从根本上解决了直热型电子管交流点灯的底噪问题，使胆机行业在音色音质的表现上具有突出的进步，上了一个新的台阶。

附图说明

图1为直热型电子管交流点灯底噪消除电路原理示意图。

W:可调电位器(可调电阻)；R:固定电阻；C:无极性或电解电容器；图中虚线框内为常规胆机输出变压器电路部分

具体实施方式

本发明基于产生这一特殊噪音的机理研究出发，提出直热型胆机功率电子管灯丝在交流供电时热量变化产生的热交变，受阳极高压作用在放大回路中形成与热交变同步的电信号干扰是产生噪音的本质性原因。50H交流电对灯丝供电时，正弦波的正负半周均会对灯丝实施加热，因此产生的热交变频率为单向100Hz，而50Hz交流电进行全波整流同样会产生单向100Hz交变信号，本发明的核心是提出通过直接采用工频交流电全波整流来获得针对灯丝热交变同频率的抵消信号，并采用取值很小的滤波电容来模拟灯丝材料热惰性差异带来的灯丝热交变与工频全波整流产生的相移，最后通过相位匹配将抵消信号经可调电位器直接施加到输出端来实现降噪目的。

除以上方法外，还有另外三种方法可以基于同一采用噪音信号抵消的原理降噪：

1.将正弦波全波整流的100Hz抵消信号反相注入末级功率管栅极，或经相位分析注入前级电子管栅极，经放大回路与灯丝热交变信号产生抵消作用来达到降噪目的。

2.对采用固定偏压方式的可以通过适当减小偏压供电全波整流滤波电容的方式，使得在给栅极提供偏压时保留一定数值的100Hz纹波，达到从栅极注入抵消信号的同样作用。

3.采用直热整流管模拟直热功率管产生仿真的灯丝热交变信号，经相位分析和调整后形成抵消信号去降低功率级底噪。

图1所示为直热型电子管交流点灯底噪消除电路原理示意图，实验电路经过交流绕组供电，进行全波整流，取电容滤波,用于模拟灯丝热交变相移，通过可调电位器调整后，再通过电阻与输出绕组组成的分压网络直接作用在胆机喇叭输出端，使产生的模拟信号与底噪信号反相叠加，达到抵消底噪信号的目的，由于分压网络电阻远大于胆机输出阻抗，因此分压网络对音频输出产生的影响完全可以忽略。

实施例1

300B胆机对比实验,开启300B胆机预热1分钟，音量关到最小，胆机处于静音状态；使用示波器测试8欧姆喇叭输出端口波形，此时显示50Hz工频正弦波波形，此时调整灯丝平衡电位器，使50Hz波幅由高(20mv左右)到低(10mv左右)变化，之后随着波幅继续降低，波形由50Hz逐渐变化到100Hz等幅，此时平衡电位器已经调整到平衡点，100Hz波形即为热交变，也是300B胆机的底噪(约8mv)产生的原因,主观听觉底噪明显。

对比例

将实施例中的300B胆机按照本发明图1所示降噪电路装置正确连接完毕，开启12V交流电源，采用桥式全波整流器，经4只1N60P锗二极管进行全波整流，0.5-2.5微法电容滤波，调整电位器W(即可调电阻)，使100Hz波形波幅最小，使用毫伏万用表测试输出交流电平为1.5mv左右，此时从喇叭上主观听觉底噪已经极低，达到正常听音要求。

实施例2

211电子管工作点采用固定偏压方式调整，负偏压采用80V交流电全波整流获得，取较小的10微法电解电容进行滤波(常规电路采用100微法电解电容滤波)，供给211电子管偏压，由于保留了一定的残留100Hz交流纹波，抵消了211电子管灯丝100Hz热交变，实测的211胆机底噪最低达到1mv左右，底噪降低到完全实用要求。

实施例3

采用5Z2P直热整流管仿真300B直热三极管产生100Hz热交变，实验机器底噪由9mv降低到3mv，效果显著。

本发明明确定义了灯丝热交变是直热型电子管特有噪音形成的本质原因。提出直热型电子管特有噪音来源于灯丝在50Hz工频交流供电时产生的100Hz热交变，并在阳极高压作用下串扰到放大回路。提出采用工频50Hz交流电全波整流来获得与灯丝热交变同频率的100Hz信号，经分压直接注入胆机输出端抵消噪音信号的方法。采用适当数值的滤波电容，模拟灯丝材料的热惰性造成的灯丝热交变与工频全波整流信号的相位滞后偏移，提高噪音抵消效果，理论上可以实现零噪音控制，采用的降噪方案概念清晰，方法简洁，效果确切。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种直热型电子管交流点灯底噪控制方法，其特征在于：将50Hz正弦波交流电做灯丝供电时产生的100Hz灯丝热交变进行抵消，采用交流电全波整流来获得与灯丝热交变同频率的反向抵消信号，并采用滤波电容来模拟灯丝材料热惰性差异带来的灯丝热交变与工频全波整流产生的相移，最后通过相位匹配将反向抵消信号经可调电位器和分压网络直接施加到输出端或末级功率管栅极以对灯丝热交变进行抵消，或经相位分析注入前级电子管栅极，经放大回路与灯丝热交变信号产生抵消作用。

2.根据权利要求1所述底噪控制方法，其特征在于：所述滤波电容的容量与灯丝材料热惰性正相关。

3.根据权利要求1所述底噪控制方法，其特征在于：所述交流电全波整流采用全波整流器，经4只1N60P锗二极管进行全波整流。

4.根据权利要求1所述底噪控制方法，其特征在于：包括采用固定偏压的方式，即通过适当减小偏压供电全波整流滤波电容的方式，使得给栅极提供偏压时保留一定数值的纹波。

5.一种直热型电子管交流点灯底噪控制装置，应用如权利要求1-4任一所述底噪控制方法，其特征在于：它包括交流绕组、全波整流器、滤波电容、可调电位器、固定电阻和输出端；所述交流绕组与所述全波整流器的交流输入端连接；所述可调电位器、固定电阻和所述输出端串联组成分压网络；所述滤波电容与分压网络的并联电路与所述全波整流器直流正负输出端连接。

6.根据权利要求5所述直热型电子管交流点灯底噪控制装置，其特征在于：所述全波整流器由4只1N60P锗二极管连接而成。

7.根据权利要求5所述直热型电子管交流点灯底噪控制装置，其特征在于：所述滤波电容为0.5-2.5微法。

8.根据权利要求5所述直热型电子管交流点灯底噪控制装置，其特征在于：所述输出端为输出绕组。