真空管到底是什麼?

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真空管的歷史最早可以追溯至1904年,當時世界上的第一支真空管被成功製造出來,其後作為電子零件被廣泛應用在各個領域, 包含了廣播、電視、錄音,甚至世界上第一部電腦也應用上了真空管,可以說當時不管什麼電器都離不開真空管。

不過隨著時代演進,在半導體技術成熟後,電晶體以低成本、常壽命、高效能和小體積等優勢,迅速取代了真空管以往的統治地位。 不過在音響的使用上,真空管仍然以其獨特表現被眾多樂友所追捧,其中就包含了華克! 華克是個十足的老派真空管鐵粉,也因此我們旗下的產品皆以真空管為主,接下來就讓我們慢慢看看真空管有什麼獨到的地方吧!
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為甚麼在音響領域內,真空管不只沒有被電晶體完全取代,甚至還能與電晶體分庭抗禮呢?
這正是因為背後的失真特性所導致。
首先我們來談談「諧波失真」-
訊號在傳輸或處理過程中,會因為系統中的「非線性」特性,導致輸出的訊號波型造成扭曲。 而這非線性特性是物理上不可抹除的,因此不論真空管或是電晶體,皆無法繞過諧波失真這道難題!

雙三極體真空管-ECC88

而在這諧波中,基礎頻率的3、5、7倍等奇數倍頻率稱為「奇次諧波」;2、4、6倍等偶數倍則為「偶次諧波」。
由於人耳並不是公正的裁判,我們對於「偶次諧波失真」的包容性遠遠高於「奇次諧波失真」。反映在聽感上,我們會認為偶次諧波失真的聲音聽起來既圓潤又溫暖;而奇次諧波失真則是生硬且尖銳。 而真空管的訊號放大處理恰好會產生豐富又悅耳的偶次諧波失真,而電晶體則傾向於產出奇次諧波失真。 因此即便電晶體以其高效能特性帶來了強大甚至可怕的瓦數輸出;真空管仍舊憑藉著得天獨厚的優勢,成功護住了這方江山。

當然真空管之中有著多極管這類具有大推力的種類,同時也可以透過靠著推挽或並聯設計等方式獲得更大推力,
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接下來我們看看真空管是如何將訊號放大的
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在這裡我們介紹的是具放大功能真空管中,結構最為簡單的三極管,其內部具有「燈絲」、「陰極」、「控制柵極」、「陽極」這四項結構。
並且管內必須為真空環境,如此電子的穿梭才不會受到干擾,也是因此才得名「真空管」。
而真空管的工作方式則有四步驟-
1.熱離子發射:燈絲通電後發熱並加熱陰極,加熱後的陰極會釋放出電子
2.正負相吸:在陽極接上高壓電後,帶有負電的電子會被陽極所吸引;而這將在兩極中形成電流
3.電場控制:兩極中間的控制柵極會通上負電壓,由此排斥少部分電子,並藉此穩定電流大小
4.訊號調變:將訊號輸入至控制柵極,由於訊號本身是交流電因此電壓會在正負之間反覆擺動,而這個擺動將會影響柵極本身的固定電壓造成「同步擺動」;結果就是兩極間穿梭的電流會受其影響產生與輸入訊號相應的大幅度擺動。
5.能量轉換:而若是我們在陽極處增加一枚「負載電容」,在這串擺動電流經過電阻後,它就會變成與原始訊號擺動相同,但是強度經過放大的電壓訊號了。
而這就是真空管將訊號放大的過程!

直熱式三極管-211

所有具放大功能的真空管都是依此工作模式將訊號放大,而多極管便是在這之間加入更多網柵,以增加功率。
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而每種真空管除了功率與效率不同外,發燒級樂友們最津津樂道的就是真空管的性格了!
首先就是三極管,線性表現優異,聲音細膩順滑且情感豐富!

直熱式三極真空管-2A3

以及多極管

(包含束射式四極管與五極管)

驅動能力強勁,速度感優秀,能克服大動態範圍的音樂

束射四極真空管-KT170

其中每個類別的管也都有各自的差異,比如同樣是三極管,2A3更擅長高音、300B則是人聲大師,而這也是真空管最好玩的地方,每一隻管的性格迥異,百花齊放!
在未來,華克仍將堅持我們對真空管的熱愛,並持續推出各類真空管擴大機!
最後歡迎各位有興趣的樂友們聯繫華克或各地經銷商,我們會滿懷熱情為您服務!