[发明专利]热电子管测试仪

说明书

技术领域

本发明涉及用于测试热电子管（thermionic valve）的设备。本发明特别但不唯一涉及用于测试在包括乐器的模拟放大器的音频放大系统中使用的热电子管的设备，其中所述乐器例如是但不限于包括电贝司的电吉他。

背景技术

尽管用于音频信号放大的固态技术有所发展，但是对热电子装置的配置而言，专业市场继续存在，在该热电子装置中通过控制真空管（evacuated valves）中的电子流量来实现放大。功率管被优化以相对较小的控制栅极信号在阳极产生大的电流摆动，并且该大的输出电流用于通过耦合变压器驱动扬声器。这样的热电子管装置通常被称为电子管或真空管，而在此将被称为热电子管。为了在高质量音频放大器中获得最佳性能，可以使用具有三个、四个、五个或更多个有源电极的热电子管。

在吉他放大器中，电子管被过度驱动，远超过它们的推荐操作条件已成为标准惯例。这会导致的音频信号的失真，该失真被视为增强整体音效，而放大系统实际上变为乐器的一部分。虽然在暂时超出热电子管的规定操作条件时热电子管是非常耐受的，但是热电子管可能并确实会“损耗（wear out）”，在吉他放大器中将热电子管驱动为达到甚至超出它们的正常操作条件会导致该热电子管迅速劣化而降低其使用寿命。

通常在被称为A-B类（class A-B）的状态下操作电子管放大器。热电子管的A类模式操作包括将偏压信号施加至热电子管的控制栅极（位于阴极和阳极之间的电极）以使该热电子管对输入的音频信号的正半周和负半周两者响应。在B类模式中，使用电子管对，其中一个电子管处理输入的音频信号的正半周，第二协作电子管处理输入的音频信号的负半周。A/B类模式是A类的线性和B类的节能特性的平衡。

在B类模式和A/B类模式中，电子管对以完全相同的量放大撕裂信号的各半是很重要的，因为这对放大后的最终重建信号的质量有很大影响。而且，电子管对中的每个电子管中的电流应该精确相同，因为任何失衡都会导致净直流电流在输出变压器初级绕组中流动，这将由于变压器铁芯饱和而引起输出至扬声器的信号的失真和音频输出功率的降低。虽然一对电子管可以在制造后立即配对，但是它们可能会在使用中以不同的速率劣化而导致它们各自的性能之间的差别。

任何热电子管电路的一个重要特征是它的偏置。施加至电子管的控制栅极的负电压会限制或阻止电流在阳极和阴极之间流动。该施加至电子管的控制栅极的负电压被称为偏压信号，并用于控制在无音频信号状态（另外也被称为静态）下的电流的量。在A/B类模式中，在静态下，允许相对少量的直流电流在每个电子管中流动以将放大信号的失真降至低水平。允许流动的静态电流的量对于维持最佳操作条件是很重要的：太多的电流会导致谐波失真、增加阳极中的散热、减少音频输出功率、以及减少电子管的使用寿命。太少的电流也会导致谐波失真，并且在极端条件下可能会导致称为阴极中毒的状态，该状态也会减少电子管的有效使用寿命。

有两种常用的偏置方法：阴极偏置或自动偏置、以及固定偏置。固定偏置倾向作为在高功率放大器和吉他放大器中的优选方法。通过固定偏置，外部负压电源与放大器的电子管的每个控制栅极相连，并且使用微调电阻器手动调节该负压电源。一般地，外部负电源对放大器中的多个电子管是共用的，以便对每个电子管施加相同的手动调节。通常地，在最初制造放大器时就最初决定了偏置的最佳水平。

英国专利GB 2462368记载了一种定期调节施加至热电子管的控制栅极的偏压信号的水平以维持该热电子管在使用寿命内的最佳性能的方法和设备。该方法包括在静态时测量阴极和阳极之间的输出电流；将测得的电流与优选电流值比较；以及调节栅极偏压以调节测得的输出电流直至其与优选的电流值相匹配。然而，在该文件中记载的方法和设备不提供测试热电子管而仅提供调节施加至该热电子管的控制栅极的偏压信号以维持最佳性能。

英国专利GB 481601记载了适合于热电子管的常规测试和执行这些测试的测试仪。该测试仪具有一排接口和一系列卡片，其中每张卡片具有不同的打孔配置。这些孔与该测试仪中的各个接口相匹配，这样每张卡片提供用于特定测试的不同系列的接口的入口，并且阻挡进入所述特定测试中不需要的任何接口。