小信号双三极管 12AX7
这一期给大家介绍一下吉他音箱前置级和倒相级最常用到的一种小信号双三极电子管 12AX7 。
该型号电子管最早是由美国无线公司 RCA 于1946年开发出来的，正式以型号 12AX7 发售的日期是1947年的9月15日。12AX7最初是作为小型化的6SN7出现的，但是人们发现它在音响方面性能极其优越，并且特别适用于吉他音箱电路。12AX7 是目前少数仍然能够保持生产制造的电子管型号之一。下面这张照片是我国长沙曙光真空电子管厂仿制的12AX7-T ：
一般来说，同一型号不同厂家的电子管虽然有区别，却是可以互相直接代换的。这意味着它们的封装形式和引脚定义肯定是一致的，而且基本参数也不会差别太大。 12AX7 在欧洲同款的型号为 ECC83 ，例如下面照片就是捷克斯洛伐克国营电子管厂 Teslovak 生产的 ECC83 ：
在Fender音箱里面还有一种很常见到的型号7025，可以说它是12AX7 的增强版本。7025在一些极限参数方面高于12AX7 /ECC83 ，但是一般来说这三种型号的电子管是可以直接互相代换使用的。由于7025 极限性能的增强，它可以被允许使用在更严苛的条件之下。
另外7025的麦克效应低于12AX7 ，这一性能对于吉他音箱来说非常有利。所谓麦克效应，就是周围环境的机械振动导致电子管内部器件的振动，从而形成噪音电信号进入电路，再被放大出来。被麦克效应困扰的吉他演奏者，会听到你演奏的音符总是伴随着一种无关频率的幽灵噪音，非常的令人厌恶。另外，如果麦克效应过于强烈，音箱往往会不受控制的啸叫起来，甚至不插吉它的时候也会啸叫。
吉他音箱，尤其是单体Combo音箱中的电子管，时时刻刻处于强烈震动的环境之下，因此7025 较低的麦克效应可以使你的演奏更干净更舒畅。
双三极管 12AX7 /ECC83 各项基本参数：
灯丝供电 12.6V 0.15A 或 6.3V 0.30A
灯丝和阴极最大电压 -200V ＜ Ufk ＜ +100V
灯丝最少加热时间 11s
栅极电压范围 -50V ＜ Ug ＜ 0V
放大系数 μ≈ 90
跨导 S ≈ 1.7 mA/V
最大屏极电压 300V
最大屏极电流 9mA
最大屏极热耗散 1.0 W
举个例子来说明一下如何使用上面这些基本参数。从引脚示意图可以看出 ，这是一个双三极管，就是一个电子管里面封装了两个三极管。该管的 4 、5 、9 三个引脚是灯丝。可以采用 12.6V 给4 、5 两脚供电；或者采用 6.3V 给 9脚 和（4+5）脚供电。
在给音箱购买电源变压器的时候，如果你计划给 12AX7 的灯丝使用 6.3V 供电的话，以前置级加上倒相级共计三个 12AX7 计算，那么你所购买的电源变压器输出给前级的灯丝绕组就必须达到 6.3V 1.0A 的能力以上。
12AX7 基本参数里面有一项，就是灯丝和阴极最大电位差。在普通的放大电路里面灯丝和阴极电压一般不超过几个伏特。但是某些特殊的场合，例如长尾式倒相电路、SRPP电路以及阴极跟随器电路等，阴极电位很高，就必须考虑灯丝的直流电位和它不要相差太大，以免使用中发生电子管内部打火事故。
灯丝加热时间大于11秒这个参数，是采用晶体管（例如1N4007）整流的情况必须要考虑的。刚开机的时候，晶体二极管提供的直流高压几乎是瞬间达到 300V 以上。此时电子管并未达到预热时间，灯丝在冷态受到屏极高压的冲击，会导致阴极材料“中毒”而降低发射电子的能力。如果你有机会在黑暗中观察这个阶段的电子管内部，甚至可以看见蓝色的荧光闪烁！ —— 这是由于一瞬间有太大的电流在电子管内部冲击而产生的。
一般电子管吉他音箱上有一个 Standby 开关 ，可以保障不会出现这种危险。在音箱使用时必须首先检查一下 ，开机之前应该处于Standby 状态 ，在达到预热时间以后再打开 on 高压 。关机时也必须先关闭高压，再关闭总电源。这样做可以有效延长电子管的使用寿命。
栅极电压必须在 -50V 至 0V 之间这个数据说明，12AX7 的栅极在正常情况下，是处于负电压偏置状态的！如果栅极处于正电压的话，短期表现是输出波形发生削波失真；长期处于直流正电压偏置，还会引起屏流过大而烧毁电子管。
事实上，很多音箱都是使用前级失真的。它们的原理就是：前一级输出的交流信号电压幅度，必须高于后一级电子管栅极直流偏置电压的一倍。此时就有可能使后一级三极管栅极电压短时间处于正电压，从而产生削波失真的音色。例如著名的 Soldano Decatone 音箱的 High-gain 重金属音色 ，就是很严重的这种前级电子管削波失真产生出来的 。
再来说一说怎样通过放大系数μ和跨导S 粗略的计算三极管放大能力。
首先计算电子管内阻：
Ri = μ/ S = 90 / 1.7 ≈ 51 kΩ
一般来说屏极负载电阻Ra=100 kΩ，可以用下面公式来估算单级增益
A = μ* Ra /（Ra + Ri）≈ 60
也就是说 ，半个 12AX7 的电压放大率为 60 倍，或者说单级增益 18 dB 。由于12AX7 是双三极管，那么在电路中使用了一支12AX7 的话 ，就可以拥有放大 60×60 = 3600 倍信号电压的能力！这个放大率是相当可观的。
我们看一个典型的 12AX7 单级放大电路，注意屏极负载电阻是 100k ：
最后，来看一张 Fender 音箱的内部照片，也许你一下子没有看到 12AX7 —— 原来他们处于照片右侧，被那两个铝合金罩子给套住了！像12AX7 这样的小信号放大管，使用金属罩可以有效屏蔽电磁干扰，降低噪音，减少麦克效应。