白菜價GM-100超大膽的再制作
左增軍 / 2025-06-13
今天再提這個超級大膽GM-100，主要現(xiàn)在這管子的價格很親民，也就相當(dāng)于一顆便宜的300B，就可以擁有一個世界上最大且靚聲的GM-100（自然散熱直熱三極管）！可以輕松的做出單端輸出功率100-500W的膽機。這管子除了在音響上使用，基本無他用，所以那邊當(dāng)?shù)剡@管子的價格也就白菜價，國際運費和包裝費用卻遠超過管子成本。對于今天國內(nèi)發(fā)燒友來說，白菜價的GM-100，豈不是比普通三極管香多了？
DIY制作GM-100，說簡單也很簡單，就典型的三級放大的結(jié)構(gòu)就可以。這管子增益很高，也算是很容易推動。假如喜歡，可以在0偏壓下工作，這樣管子完全工作在正偏狀態(tài)，不用“左右”搖擺，看下圖曲線。
經(jīng)過實際測試，在屏壓1500V時，柵極接地屏流約250mA左右，此時屏極微紅，屏耗1500*0.25大約375W，按照常規(guī)電路推動，單端輸出不到100W。這個狀態(tài)的GM-100內(nèi)阻較高，效率低（暫時先不說實際聽感如何，后面再提起），推動電壓不高，但很吃電流，比833可厲害了。如果用陰極推動或MOS管驅(qū)動（也就是超三極管狀態(tài)），可以輸出一兩百瓦。假如只為了追求輸出功率，其實很簡單。有國外的商品GM-100單端機，用6N6直耦推動，說單端輸出170W的高功率，工作在低壓狀態(tài)。
采用陰極輸出或MOS管直耦推動或者說超三極管（Super Triode）狀態(tài)，優(yōu)點是可以提供GM-100柵極所需的較大的電流，可以輸出更大的輸出功率。但也有其缺點，大家根據(jù)自己的情況掌握。安全、穩(wěn)妥、經(jīng)典的方式是用推動牛，假如推動功率足夠大，也可以輸出較大的輸出功率。大家不喜歡用牛推的關(guān)鍵是擔(dān)心頻寬問題~這都什么年代了，還擔(dān)心頻響寬度，找我試試推動牛效果就知道了。
無論是采用陰極推動/MOS管直推，還是牛推GM-100，輸出功率都跟屏壓有明顯的關(guān)系。也就是說就算同樣的屏耗，比如屏壓1500V、屏流200mA，與2000V/100狀態(tài)相比，后者的不失真輸出功率要比前者高出不少。我試驗過1500-3600V屏壓狀態(tài)下各種對比，屏壓3000V左右效果比較理想。但請注意，高電壓引來的弊端也顯而易見，尤其是南方，到了回南天，地面甚至墻壁都是水珠比如海南。這時候高壓絕緣需要很好的處理，變壓器最好封裝，高壓部分裸露點做好絕緣處理，當(dāng)然，最好將機器置于通風(fēng)干燥環(huán)境，甚至強制通風(fēng)后再開機。
最近因為“閑得沒事兒干”，就再次拿起來鼓搗GM-100。“沒事兒干”可以干點別的呀，天天鼓搗這個干嘛？前幾天接到一個電話，看手機，屏幕上明顯的標(biāo)記著“詐騙電話”。反正閑的沒事兒，我就接聽了，先讓對方說了幾句后，我問對方：你的號碼已經(jīng)被標(biāo)記為“詐騙電話”了，為何你還用這號碼詐騙？對方說：我知道啊，但我上班就是干這個的，不打電話我干嘛？是啊，人家就是干這個的，我又犯不著勸他“從良”。
每個人都有自己的專業(yè)或者擅長，甚至是自己賴以生活的“脊梁”，你做什么不做什么完全靠自己決定。這不，鼓搗GM-100，反正元器件、材料手頭都有，再做一番更詳盡的測試、實驗也無妨。電源、輸出變壓器有現(xiàn)成實驗用的大功率、多抽頭的，方便各種調(diào)試測試。下面首先從高壓電源說起：
對于普通發(fā)燒友，我一般建議用晶體二極管橋式整流，主要因為簡單省事雖然安全系數(shù)不高。限于目前整流管的耐壓等級，用于1000VAC以上的整流二極管或整流橋比較少，1N5408耐壓1000V，我去年做833單端，用4顆組成橋式整流用于1330VAC，也不保證絕對安全（串聯(lián)保險管）。用1508、2510之類高壓全橋倒是可以，國產(chǎn)雜牌的不建議用。
這種三肯的2X062H、HVR-1之類的微波爐用的高壓二極管，用起來相對安全一些，我做1500V以內(nèi)的高壓實驗用的電路，用這個管很多年，還沒損壞過，只是內(nèi)阻較高。
我一般不建議用倍壓整流，倍壓整流優(yōu)點是對高壓牛的要求降低，可以采用較低的繞組電壓，獲得一倍或N倍的直流高壓輸出，對二極管耐壓等級要求也降低。一般用二倍壓就可以。倍壓整流分半波倍壓和全波倍壓，由于負載電流比較大，最好用全波倍壓方式，如下圖：
高壓整流因為繞組電壓較高，相對浪涌電流較大，所以跟電子管整流一樣，第一級濾波電容也不能隨意加大，否則燒毀整流管的不是電壓而是電流。相比之下，晶體管的“耐受”能力很差，瞬時的過流就會燒毀，而且基本上都是短路，這就可能導(dǎo)致燒毀其他元件比如變壓器。所以高壓部分加裝保險管是有必要的。但是加裝的這個保險又導(dǎo)致高壓裸露而帶來一些負面影響，需要妥善處理。我在之前的《超級膽機王GM-100》文章中也聊過，晶體管整流，最好用單繞組全橋整流方式，這樣對二極管耐壓要求較低，變壓器繞組也簡單、容易制作，最好不要用全波整流，這樣不僅二極管耐壓翻翻，變壓器繞組制作難度也增加一倍多，首先耐壓高出一倍。而且要保證滿足低紋波等電源特性，需要采用王字骨架（或達到這種效果的方式）繞制平衡對稱的兩個高壓繞組，這樣變壓器窗口利用率又降低一些。
對于高壓膽機的電源整流，整流管可以串聯(lián)應(yīng)用，以獲得高耐壓要求，比如很多DIY友用2-4只5408串聯(lián)組成全橋。二極管串聯(lián)的方式，最好所用的二極管特性參數(shù)挑選一致的，首先壓降可以用數(shù)字表簡單測試出來。至于并聯(lián)均壓電阻，根據(jù)自己的愛好選擇。并聯(lián)小電容，理論上可以減小尖峰電壓的沖擊，實際使用根據(jù)自己身邊環(huán)境定奪。
相比之下，我還是建議大家采用“平衡對稱雙繞組電感”的方式，安全性會有一定的保障，我在去年的文章介紹是用于膽整流，同樣也適合晶體管整流。只是橋式整流需要用2個相同的“平衡對稱雙繞組電感”。
另外有一些成品機使用多段高壓整流“串疊”而成，每一段大約300V多，這樣整流后大約有400V多的直流電壓，正好采用常見的400-450V耐壓等級的電容，這種等級的電容，成本比高壓電容低很多。這種結(jié)構(gòu)雖然有其一定缺點，但靈活方便。想要多少高壓，就串聯(lián)多少段相同的整流電路就行。且安全性比較高，對所用整流管的一致性要求不高，也可以用簡單的成品橋，制作上相對簡單一些。注：這兩張圖片標(biāo)注的電壓，只是理論數(shù)值，實際當(dāng)中會根據(jù)負載電流等參數(shù)上下浮動一點，主要取決于實際電容量大小、負載電流大小。
任何事情有利也有弊，我看問題不僅看到好的一面，也要看其不足的一面，很多人只說好的一面，不足的不提或者自己也不知道，因為他的眼里只關(guān)注好的東西，其他的“不從大腦過”，屬于“視而不見”，并非“故意隱瞞”。
對于高壓整流，我比較喜歡用汞膽866/872之類。866、866-A基本相同，是國外型號，同類管有866Jr（866的初級型號，無屏帽）、VT-46A（軍工型號）、3B28、CV32、RG3-250A、2V/400A、GU12。典型參數(shù)是：燈絲消耗2.5V/5.5A，最大反峰電壓2500-3500V，最大整流電流為250-500mA，不同型號會有所不同，但是基本都夠用。唯3B28更好用，耐壓較高、耐沖擊電流較大。（注：本文部分圖片來自網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系我立刻刪除）
866對應(yīng)國產(chǎn)型號是EG1-0.3/8.5，國產(chǎn)型號很有意思，直接反映了應(yīng)用參數(shù)，就是最大反峰電壓8.5kV，整流電流最大0.3A。參數(shù)相比國外管子上弱了一些，壽命當(dāng)然短一點。
872也是國外型號，同類管872、CE-872A、ESU872、GL872A、RK872A、VT-42A（軍工型號）、CV642、4064B、AH217等。額定反峰電壓10kV，整流電流1.25A，最大5A。燈絲耗電較大：5V/7.5A，相當(dāng)于兩個845的燈絲耗電，這無疑是加重電源部分的成本和重量。而且，進口的872，在國外網(wǎng)站的價格是幾百美元一只，成色不好的也要幾十上百美元。
872對應(yīng)國產(chǎn)型號是EG1-1.25/10，也就是代表整流電流1.25A，電壓10kV（70度高溫后降到5kV）。相對來講這個管子的參數(shù)就大了很多，用于833、GM-100高壓整流，余量很足，發(fā)燒友正常使用個幾年沒問題。
國產(chǎn)的866/872，原來有大量存貨，價格很便宜，這幾年幾乎也沒有多少了且價格上漲很多。我看中汞膽內(nèi)阻非常低，符合高壓膽機電源的特點，聲音好聽，且安全性較高，除了壽終正寢，一般不會像晶體二極管那樣“脆弱”輕易損壞。只是因為壽命低，尤其是866，弄不好幾百、上千小時就要更換，且需要預(yù)熱才能工作（這一點是必須的，否則直接燒毀）。而且對于天氣寒冷的北方，預(yù)熱時間要再延長，而南方稍好一些。我從全面看問題，分析利弊：若要論聲音好聽，肯定要選866/872之類汞膽。對其缺點和不足，我做了多重改進，比如采用“平衡對稱雙繞組電感”串入汞膽后面，用時間繼電器（一般需要8分鐘延時，這種時間繼電器也很便宜，十幾塊錢一個，很適合個人DIY）控制高壓變壓器的延遲接通，第一級濾波電容不大于1μF等保護措施，可以有效延長汞膽使用壽命，經(jīng)客戶反饋，872正常使用2-3年是沒有問題的。這管很便宜，多備幾只備用就可以了。有優(yōu)點也有其缺點，看自己注重那一面。
汞膽是半波整流單二極管，一般用2個做全波整流。也可以4只組成橋式整流，優(yōu)點是不僅降低了電源變壓器的繞制要求，對汞膽的要求也降低了，可有效延長汞膽壽命。
國外的U19（CV187、CV 1508、U23、10E/520）也是高壓半波整流管，屬于發(fā)燒友喜歡用的管子。最大反峰電壓2500V，最大整流電流250mA，燈絲4V/3.3A。這些都不是汞膽，不需要延時供電，使用起來非常簡便。
國產(chǎn)的EI-0.1/30也不是汞膽，也是一個不錯的選擇，內(nèi)阻比較高、抗沖擊電流能力超強，壽命比866、872高一些（有客戶的GM-70單端使用10多年沒換過管子）。只是因為其內(nèi)阻很高，很多人不喜歡用它。
假如屏壓在1500V左右，也可以考慮用805、211/845、甚至813之類廉價管做高壓整流。有人可能說這些管子都不是整流二極管呀，咋用做高壓整流呢？其實，三極、多極管不都是從二極管發(fā)展出來的嗎？讓它“返祖”也一樣好用啊！況且這些國產(chǎn)管子有的很便宜，只要把除了陰極以外的其他極都接在陽極上、耐壓足夠、陰極放射電流足夠就可以。這類管子方便好用，也不需要特意的高壓延時，正常使用就可以。市場上國產(chǎn)管價格不高，成本不是問題，問題是你怎么考慮。
以上這些高壓整流管都是單二極管，不像5U4G之類內(nèi)部是雙二極管。全波整流需要2只，加上電子管燈絲耗電不容忽視，比如U19，4V/3.3A，866是2.5V/5A，這還算省電的，872是5V/6.75A，如果用805之類，則是10V/3.25A（以上都是管子手冊給出的數(shù)據(jù)），這樣就給整機增加一定的功率消耗，可能變得“笨重”，且成本要高，不利于膽機的“小型化”，“靈巧”就談不上了。各有各的利弊，根據(jù)自己的要求選擇。很多時候我們選擇其一，然后會找出各種理由美化自己的選擇，再找出未選項的種種缺點甚至“硬生”添加某些內(nèi)容~阿Q精神就沒必要了。
還有，用膽整流，重要的問題是變壓器需要有平衡對稱雙電壓（耐壓翻倍），否則性能將打折扣。這樣變壓器的體積重量又升高了。綜合以上因素，用膽整流，除了聲音好一些，其他都是“弊端”，所以很少人采用。有的也只是用一只整流膽串連在高壓輸出回路，做高壓緩沖用，這樣只是緩沖、延時輸出高壓，跟膽整流沒有半毛錢關(guān)系。那位說，聲音好聽就得了，是什么不重要，搞技術(shù)的人太認真，那么多講究干嘛？對于懂得人，這些道理一說就通，知道其中利弊。不懂得人，我說的對還是錯，都是幾個文字而已，或者都是“亂說”、“瞎說”。你這么說，人家還那么說呢，對錯誰知道，都是瞎忽悠。
我呢，思維模式并沒有考慮讀者您如何想，我只是按照我自己的想法，把自己腦子里的一些東西倒出來。搞音響，是為音樂服務(wù)的。樂者樂也，君子樂其道，小人樂其欲。我覺得這句話應(yīng)該這樣說：君子樂其本道，小人樂其欲道。因盜亦有道，故欲有欲道。君子務(wù)本，本立而道生，這是本道。這個東西本來應(yīng)該怎么做就怎么做，假如都是按照“大眾”需求，你想用什么電路、什么元件就想辦法滿足你，沒有對錯概念（誠然，我們的消費者有可能懂得比專業(yè)技術(shù)人員還要多，但可能只是少數(shù)，很多消費者關(guān)注的大多是一些表面的東東），如果一味的按照客戶的需求出發(fā)，其實這就是欲道。包括過分的大數(shù)據(jù)推送，你看到的都是你喜歡的，慢慢的你就會沉迷于自我的圈子，被動的被自己束縛。每個人都行在自己的道上，只是道道不同罷了。君不見很多似是而非的東西被說的頭頭是道。
回來接著說電源部分，我用872整流，第一級電容用兩個0.47μF/6000V薄膜電容并聯(lián)。為了安全，我用了雙繞組平衡對稱電感，接在872后面，這樣可以絕對保證汞膽的安全，就算用866都完全可以。后面又用了Π型濾波，這樣可以保證電源紋波系數(shù)滿足要求。第一級濾波電容容量小一點，避免對汞膽872的潛在損壞。我就利用手頭的470μF/450V的電容串聯(lián)來滿足實驗條件，比如4個串聯(lián)就等于470μF/4=總?cè)萘?17.5μF，耐壓450Vx4=1800V。8個串聯(lián)就是470μF/8=58.75μF，耐壓450Vx8=3600V。Π型濾波后面我用了相同的配置，擔(dān)心電容量不足，用了2組并聯(lián)，這樣電容容量變?yōu)?17.5x2=235μF（理論值）。（很簡單，我就不上圖了）
接下來，GM-100用1500V，0柵壓狀態(tài)，大約屏流260mA，看到屏極有部分面積比較紅。用2A3-40JJ（相當(dāng)于300B）推動，推動牛的比值取1：0.5。此時最大不失真輸出功率不到100W/8Ω。反復(fù)檢查推動級2A3狀態(tài)，并沒有到達極限。后來改用6P3P（這個管子首先說便宜，手頭有很多，做實驗損壞了也不心疼）三極管狀態(tài)陰極直耦推動（參考超三極管用法），負壓用-220V左右，陰極電阻5.1k。這個時候，最大不失真輸出功率可以達到150W左右。輸出功率得到了明顯提升，本來此時的GM-100就完全工作在正柵流狀態(tài)，柵極能提供足夠的柵流就可以導(dǎo)致GM-100屏流加大，令輸出功率提高。
因為是用1kHz連續(xù)信號測試，發(fā)現(xiàn)高壓電壓起伏較多，輸出150W時，高壓跌落到1400V內(nèi)。這明顯是內(nèi)阻高導(dǎo)致的，問題在哪里？整流管872正常整流電流，手冊給出輸出1.25A電流這應(yīng)該沒問題，那就是濾波電容容量不夠了。我試著再并聯(lián)一組470μF/450Vx4，有改善但還不行。后來干脆就用大家伙，ROE金色電解電容，4000μF/450V，這樣4個串聯(lián)就是4000/4=1000μF，去掉原來的470μF/450Vx4。這家伙體積比較大，但是電源特性得到明顯改善。最大功率輸出狀態(tài)電壓幾乎不跌落，且這次可以輸出最大不失真160W以上的功率。這就證明電源電壓的穩(wěn)定還是很重要的，尤其是對于三極管功率輸出。這里并沒有給出因為電壓跌落導(dǎo)致的、瞬變信號的交叉干擾失真等因素。
大家可能注意到，我做實驗用的高壓變壓器功率為2000W，高壓繞組最大3300Vx2/0.5，可滿足不同高壓狀態(tài)下的實驗測試，是專門為GM-100做實驗繞制的。有放心的電源做保障，感覺只要濾波電容足夠，直流高壓輸出可以做到很穩(wěn)定。輸出功率在150W時，測得1500V上有400mA左右的電流（靜態(tài)時為260mA）。當(dāng)輸出功率在160W以上時，直流高壓又跌落較多，不能再實驗下去，我需要再改電源供應(yīng)。
這里呢先說一下屏壓不穩(wěn)，對放大器性能包括聲音的再現(xiàn)產(chǎn)生的影響。下面我用直觀的、夸張的圖片，顯示當(dāng)電壓跌落后，信號的動態(tài)范圍是如何壓縮的：
這里可以簡單的理解為A3、A1的比值之大小，為音樂信號的動態(tài)范圍。上圖我們可以看到，因為大動態(tài)的音樂信號，導(dǎo)致屏壓降低，然后輸出的音樂信號的動態(tài)范圍被壓縮了。這個時候具體到聽感上，起碼我不喜歡。我喜歡真實、自然的音樂表現(xiàn)，動態(tài)起伏較大，會帶來活靈活現(xiàn)的享受。但動態(tài)壓縮或許也是一件“好事兒”，因為失去大信號的“直沖”、加上因此而出現(xiàn)的一些失真，聲音變的柔和~腳軟，或許有的人就喜歡，有的人可能在意，接受不了。
說到這里，順便再插一句：好的音樂，其瞬時變化的信號的動態(tài)范圍是很寬的。還是用個不太恰當(dāng)?shù)摹⒑唵沃庇^的方法說明，比如好的、自然音樂信號，前面信號的幅度為0.1V，現(xiàn)在可能是0.5V、1V甚至更高（信號寬度可能從零點幾秒到幾秒）。假如為了聽的清楚，0.1V輸入時的音量設(shè)定到1W，此時放大器的電壓增益為28.3，0.1Vx28.3=2.83V，2.83²/8Ω≈1W。那么，在信號為0.5V時，輸出功率為：0.5Vx28.3（放大器的電壓增益不變）=14.15V，14.15²/8Ω≈25W。假如信號為1V時，1x28.3=28.3，28.3²/8Ω≈100W。這只是音樂信號從0.1-1V的變化，輸出功率從1W變化到100W（雖然是短暫的、瞬時的，你也得出來的啊）。實際上早期好的唱片，音樂信號的變化范圍是很寬的。比如《1812序曲》，其大炮的聲音是非常考驗音響設(shè)備的。一部好的膽機，無論是電路設(shè)計，還是推動牛、輸出牛的搭配都要跟得上，不能按照靜態(tài)的最大輸出狀態(tài)來設(shè)計。否則，輸出的音樂動態(tài)就會受到壓縮。就拿典型的300B純甲類單端，連續(xù)輸出功率為8W，假如是用來推耳機，或者推動高靈敏度的音箱在小面積的環(huán)境使用，平時音量只開到8-9點鐘，或者說平時只用在輸出功率的1W左右狀態(tài)，那么輸出牛的就用個頭很小的單端牛就ok。如果平時用到輸出功率在3-5W甚至7-8W，那么就需要使用較大的輸出牛。否則，電路設(shè)計的再好，音樂信號“跳騰的再高”，也只能卡在“喉嚨”內(nèi)，出不來的。這就是為何有的膽機膽機聽起來平平的（太平公主），有的膽機聽起來推力很大（武功高深）。
