电子管的米勒效应

ID:128130 · 发表于 2016-6-26 01:52

驱动强放管的电压放大管，除了要输出摆幅要大到74V或以上之外，还要输出阻抗低，这是因为强放管的米勒效应(Miller Effect)比较高之故！也就是极间电容之故！
我们知道真空管的极间电容愈大，高频响应就愈差，强放管的各极之间的距离比较大，因此极间电容比一般小型电压放大管要大得多，如果驱动强放管的输出阻抗低，影响的程度就比较小，而三极强放管的米勒效应比四极或五极管更大，因此驱动级的输出阻抗要更低。
强放管的高频响应除了与强放管本身级与级之间电容有关之外，还与前面驱动级的输出阻抗有关，驱动级的输出阻抗愈低，功率管的米勒效应愈可以忽视，因此驱动级除了要输出摆幅大之外，还要输出阻抗低。
其实任何两级放大之间都有这种关系，并不只是功率级与驱动级，只不过是功率管的极间电容较大，因此驱动级的输出阻抗就变得更为重要了。
我们都可以用前一级的负载电阻，与后一级的极间电容，计算出其概略的-3db高频截止点，其公式为：
fc=1/2πRL{Cin+Cgp(1+A)}
=159/RL{Cin+Cgp(1+A)}
其中：
fc=后一级真空管的-3db高频截止频率，单位是KHz。
RL=前一级真空管的屏极负荷电阻，单位是MΩ。
Cin=后一级真空管的输入电容，也就是栅极到灯丝之间的电容，单位是pf。
Cgp=后一级真空管的栅极到屏极之间的电容，单位是pf
A=后一级真空管的增益。
由上式即可知前一级的屏极负载电阻愈低，后一级的Cgp愈小，增益愈低，高频截止点就愈高，换句话说，高频响应就愈好。
那要如何来选择电压放大级(驱动级)的真空管呢﹖当然是要挑选输出阻抗低的真空管，才能获得较佳的频率响应。
怎么样的真空管输出阻抗低，又什么情况之下的输出阻抗低呢﹖
‧真空管的屏极电阻(屏内阻)愈低，输出阻抗就愈低。
‧屏极负载电阻愈低，输出阻抗愈低。
‧电流愈大，输出阻抗愈低。
‧在阴极电阻上用一支电容器旁路，输出阻抗就会大幅降低。
下列方法也可以降低输出阻抗，但不符何「张八点」的原则，因此仅供参考用：
‧并联真空管，可降低输出阻抗。
‧用Cathode Follow电路，可降低输出阻抗。
‧用SRPP电路，可降低输出阻抗。
举两个真空管的例子：
我们可用最常见的两种真空管代入上列公式，来看看频率响应：
例如我们已知300B的极间电容：
Cgp=15pf
Cgf(即输入电容Cin)=9pf
Cpf(即输出电容Cout)=4.3pf
假设我们用一支rp较高的真空管12AX7/ECC83来驱动300B，根据规格12AX7/ECC83的rp为62.5KΩ，一般三极管的屏极负载电阻RL大多设定在屏内阻rp的3～7倍之间，我们取其中间值5倍为屏极负载电阻：
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
试想，在一个没有负回授的扩大机内，放大电路的频率响应只到7.4KHz，这支真空管可以用吗﹖
又假设我们为求较低的输出阻抗，所以取其最低的屏极负载电阻，即rp的3倍为屏极负载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
试想，在一个没有负回授的扩大机内，放大电路的频率响应比输出变压器的频率响应还要窄，这支真空管可以用吗﹖
又假设我们用一支rp较低的真空管来推300B，例如ECC82，根据真空管手册ECC82屏内阻在屏压在250V时，rp=7.7KΩ，如果我们也用7.7KΩ×5=38.5KΩ为RL代入上式：
fc=159/RL{Cin+Cgp(1+A)}
=159/0.0385{9+15(1+3)}
=59.8KHz
这个真空管的频率响应还不错，也由此可知，想要频率响应宽，驱动级就需使用rp较低的真空管。
又假设我们用ECC82屏内阻3倍即7.7KΩ×3=23.1KΩ为RL代入上式：
fc=159/RL{Cin+Cgp(1+A)}
=159/0.0231{9+15(1+3)}
=99.7KHz
可知负载电阻愈低，频率响应宽，但反之负载电阻愈低，失真就愈高，因此我们只能在3~7倍之内选择之。
谈到这里，我们回过头再来谈为什么我不喜欢并联，依上例如果我们采用300B并联的方式以求较大的输出功率，则300B并联之后其极间电容加大两倍，那高频的频率响应又大幅下降，划得来吗？

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