论功放的晶体管与电子管之争

石机与胆机 作者：孙宇翔

这里的“石”是说晶体管，一种电流放大有源器件，“胆”是指电子管，一种电压放大有源器件，石、胆的放大机理不太一样，不过它们在电路中的作用完全相同，都可以将电源提供的直流电转换为与输入信号波形相同的交流电输送给下一级或给喇叭，也就是相当于把小信号给放大了，由于它们在电路中的工作和传输方式各有特点，由它们构成的音频放大器即所谓的石机和胆机，在性能和听感上也就有了一些差异。

第一个差异反映在对温度的容忍程度上。胆要正常工作必须给阴极加热，温度达到七、八百摄氏度以上才有大量电子发射出来，只要周围通风良好靠自身就可以维持热平衡。石则相反，非常害怕温度升高，因为每升高一度都会促进电流更快增加，如果不能把温度抑制在一定范围内，轻则严重失真重则立马烧毁，所以我们看到石机内部都很复杂，多出的部分其实就是在做控温或与之相关的保驾护航工作，可以想象它们对声音能没负面影响吗？答案是肯定的，这在一定程度上也冲抵了石机低失真的优势。

第二个差异反映在供电和传输方式上。胆本身需要建立高压电场才能接收电子，因此供电电压都在百伏以上，像845这样的大功率胆更是超千伏，不过由于内阻很大使得工作电流较小，即使用于功率输出最多就几十毫安，因此胆机从输入到输出基本上都是在围绕电压放大做文章。石则相反，电子的传递不需要外部空间而是在材料内完成，工作电压通常几十伏已算高的了，而工作电流相对较大，由于内阻小对电流变化特敏感，所以石机里多半都是在围绕电流放大做文章。

第三个差异反映在输出的方 式和特性上。胆机的输出级几乎都接成共发射极形式，好处是有不错的电压和电流放大能力，这对胆机来讲很重要，缺点是输出阻抗大，加上胆自身的内阻就很大，带来的问题是无法与阻抗只有几个欧的喇叭直接匹配，需要阻抗变换，所以我们看到胆后级无一例外都有输出变压器。另外，这种输出方式还带来一个最佳负载阻抗问题，偏离了这个值，就不能在更大输出功率和更低失真之间取得平衡，所以胆机的输出端子都对应有喇叭的阻抗值，输出变压器会通过不同的匝数比保证反映到电路输出级的阻抗都为最佳值，也就保证了输出功率不改变。但是我们知道喇叭的阻抗并不恒定，标称8Ω或4Ω只是喇叭低频端首个最小值，全频段里会随频率升高而升高，极端情况还会大大小于标称值，反映到电路里显然就是偏离了最佳值，这个时候你已经不可能再去改变匝数比了，所以胆机的输出特性是除标称值外，阻抗出现偏大偏小一般都会使输出功率下降而失真增加。

石机则与此差异很大，功率输出级几乎都接成多管并联共集电极（射随器）形式，这种方式虽没有电压放大作用却有可观的电流放大能力，输出几十个安倍也不成问题，而且输出内阻极低可直接匹配喇叭。另外，这种输出方式还有一个特点是输出电流可以随负载阻抗的减少而增加，如果内阻足够小的话甚至能够同比的例增加而电压保持不变，这就意味着输出功率会随阻抗的减半而翻倍，当然随阻抗的加倍输出功率也会减半。

第四个差异反映在声音的听感上。胆机线路简单直接，这点与好声原则相符，但是胆本身失真大效率低的缺点，还有音频变压器频宽窄、磁滞效应等问题又可能抵消了前面的优势，好在其中的失真多为2次谐波，还有其独特的输出特性等，多少让胆机挽回些面子，听感上用唐道济（《电子管声频放大器实用手册》作者）老师的话说，胆机有一种特有的音色，这种稍带甜味的平滑而泛音丰富的音色，听起来非常悦耳。石机的长处则在于大电流、宽频带和低频的控制力，尤其在处理大场面时，层次感和清晰度等均优于胆机，不过也许是得益于现在制作工艺，胆石之间在听感上已有趋同的迹象，我不知道这是好是坏，但我还是相信有特色才有会生命力。

石、胆机之间的差异如果不深究的话差不多就这些，做为一款音频放大器，广义上讲应该都一样，但仔细品味后必须承认它们各有千秋，至于如何选择我觉得主要应该看二点，一是看它们的负载，也就是音箱的情况，比如效率高的音箱搭配胆机更易于优势互补，阻抗偏高的音箱搭配胆机更易于功率输出，反之则更适合搭配石机；二是看喜好什么样的声音风格，喜欢大系统大场面当然首先石机了，如果更偏爱有味道的声音应该试试胆机，通过换胆还能增加可玩性，比如换后级胆能改变声音的力道，换前级胆能改变音色等。提醒一点是胆机小毛病可能多些，这与它的工作环境和胆本身性能不稳定有关，推挽胆机还需要经常调整上下臂的平衡等，好在胆机的绝大多数毛病都不是致命的，这点与石机也正好相反。

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这里不是挑起“胆”“石”之争，介绍下电子管和晶体管功放的区别

电子管对于大多数人来说很陌生

“胆”机是电子管机在港台地区的俗称，素以声音“暖”见长，晶体管机则以“刚”著称。

晶体管机的长处在于大电流、宽频带，低频控制力、处理大场面时的分析力、层次感和明亮度等要比电子管机优越，但电子管机的高音较平滑，有足够的空气感，具有一种相当部分人所喜欢的声染色，尽管声音细节和层次少了些，但那种柔和而稍带模糊的声音却是美丽的。

晶体管放大器的谐波能量的分布，直至十次谐波以上几乎是相等的量，其高次谐波量减少极小。电子管放大器的谐波能量的分布，则是二次谐波最强，三次谐波渐弱，四次谐波更弱，直至消失。

可见，电子管放大器引起的主要是偶数的二次谐波，这种谐波成份非常讨人喜欢，恰如添加了丰富的泛音，美化了声音，而晶体管放大器产生的谐波中，奇次谐波份量相当大，这就会引起听感的不适。

此外，当放大器处于过载状态，发生削波时，电子管的波形较和缓，而晶体管则是梯形的平顶状，造成声音严重恶化。所以电子管放大器的音色一般比较甜美温暖，特别是中频段更是柔顺悦耳，这也是电子管放大器得以在70年代末东山再起，与晶体管放大器分庭抗礼的原因（当时，初期CD机的声音较冷硬，正需这种放大器作补偿）。

但是晶体管也能制成线性度很高的放大器，它具有极高的指标，而且功率场效应管的传输特性极似电子管，制成的放大器失真特性与电子管相似，效率则更高。

由于电子管的内阻大，晶体管的内阻极小，因此电子管放大器的阻尼系数远比晶体管放大器低，对扬声器的控制能力不强。此外，电子管放大器需用高压电源、效率低、热量大、抗震性差、体积大、成本高、瞬态反应慢、低频及高频上段较薄弱、寿命较短等都是它的

可见电子管虽有其特有优点，但它比晶体管优秀则是一种误解，更没有必要把它们对立起来。电子管机和晶体管机孰优孰劣是个见仁见智的问题，它们各有所长，也各有所短。

电子管功放“长”这样

相信大多数音响爱好者都听过Hi-Fi器材中的一个名词“前胆后石”，采用前胆后石设计的Hi-Fi功放效果要比单纯的“胆机”或“石机”的效果要上不少，可究竟什么叫“前胆后石”呢？

要彻底阐述“前胆后石”的概念，就要先从功放的放大原理来入手，在功率放大器的设计中，设计者将其内部分为前级放大和后级放大，所谓前级放大，其主要作用是对信号源传输过来的节目信号进行必要的处理和电压放大后，再输出到后级功放。控制选择切换哪一路音源信号接入功放，哪一路音源信号与功放断开；

而后级放大则是单纯的功率放大部分，它的作用就是尽可能原原本本地放大来自于前级的信号，我们对后级的要求是，放大倍数尽可能高，而放大后信号的失真程度应尽可能低。除放大电路外，后级放大器中还设计有各种保护电路，如短路保护、过压保护、过热保护、过流保护等。

理解了前、后级放大的概念之后，我们再来看看“前胆后石”中所指的“胆”和“石”，其实这两者所指的都是功率放大器中所使用的功率放大部件。

“胆”指的就是电子管，采用电子管放大的“胆机”所发出的声音高音亮丽、中频饱满、低音醇厚且富有弹性，这种较为“温暖”的声音特点是在回放纯音乐或人声、等音乐时最为人耳所喜爱的，但是电子管功放最大的弊端就在于其声音“速度感”不强，在播放节奏较快的音乐时并不能让人十分满意；

“石”指的就是晶体管，采用晶体管的放大器被称为“石机”，石机最大的特点就是“速度感”较强，输出功率强劲，但在声音的温暖度上不及“胆机”，音乐回放效果相比起“胆机”显得生硬，并不是十分耐听。

理解了上述两种概念后相信大家对于采用“前胆后石”理念设计制造的功放的优点也有了些许认识，在功放的前级放大部分采用电子管放大声音信号，能够使输入的声音信号具有良好的声音表现和高动态范围，具有音色自然、逼真的特点。

而在后级功率放大部分采用晶体管放大则能够保证输出的声音信号的速度和功率，这种设计能够集两种放大技术的优点于一身，Hi-Fi发烧友自然会对采用这种设计理念的功放产品情有独钟。

晶体管功放一般“长”这样，这个也是比较早期的样子

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