解讀300B戀癖!300B膽管知識十問

節選自臺灣音響論壇雜誌371期

作者為音響論壇編輯部全體

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本文將為你介紹

一、300B的起源

二、300B的工作方式

三、為何300B被發燒友喜愛

四、300B是否值得去玩

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早己停產的WE 300B真空管二手行情甚至不斷攀升，成為Hi End音響產業最昂貴的放大元件!

在Hi End音響領域，始終有一小群玩家著迷於單端直熱式三極體擴大機的獨特魅力。一般音響迷可能難以理解這些玩家的心態，因為此類單端管機的輸出功率通常極微，搭配的喇叭極其有限，適合重播的音樂類型更是很不全面。雖然在線路架構上，單端直熱管機的確有其獨到之處，直熱式三極體的設計雖然古老，但卻是結構最簡潔的真空管型態，理論上音樂訊號的放大最為直接。單端放大架構具備純A類全波放大特性，可以免除推挽放大的交越失真與相位誤差。極簡線路則適合搭配無負回授線路，進一步降低音樂信號的相位失真。

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本次專題特別從300B的歷史背景與技術特性，探究300B身為直熱式三極體的特殊之處，以及300B單端管機的優勢與限制。

這是三極真空管的基本結構，位在核心的燈絲(Heater)加熱包在燈絲外圍的陰極(Cathode)釋放游離電子，電子穿過網狀的柵極(Grid)， 奔向最外圍施加正電壓的屏極(Anode)。

《一》何謂三極體?

三極體可說是真空管的最基本型態，所謂的「三極」，代表真空管內部有三個「極」。 這三個極分別是燈絲陰極( Cathode)、 柵極(Grid)，以及屏極( Plate或Anode)。 燈絲陰極通常位於真空管的中心，屏極通常位柵極則位在陰極與屏極之間，通常是由螺旋狀的細線圈構成。

三極體的三個極如何工作?首先，當燈絲被加熱後，燈絲上的電子就會游離而出，散步在真空的玻璃管中。此時如果我們在屏極接上正電壓，游離電子就會受到吸引力而奔向屏極。至於柵欄的作用，就類似控制電子流量的「水龍頭」，當我們在柵極接上音樂信號，讓柵極的電壓隨著音樂信號而改變，真空管的電子流量就會隨著改變，成為音樂信號放大的元件。

為什麼真空管內部必須是真空狀態的呢？為了消除電子與空氣分子相撞而產生的阻力，提高電子放射與傳送的效率。

西電WE 300B

《二》既然有三極體，是不是也有二極體呢？ 

真空管的源頭，最早可以追溯到愛迪生。1880年，愛迪生在他開發的燈泡中多放了一個電極，還放了一些箔片，結果發現當這個電極接上負電時燈泡內的箔片竟然會翻騰漂浮，愛迪生當時並不知道這個現象的原理。一直到1901年，歐文:理查森才發現這是電子激發所造成，並且以這個定律獲得1928年諾貝爾物理獎。

1904年，發明電磁學右手法則的弗萊明發明了二極體，通常作為整流管使用。1906年Lee De Forest博士成功研發出三極體，才引領世界進入電話通訊與無線電放大時代，在人類的科技發展史上有著劃時代的重要意義與成就。

美國Manley  Neo-Classic 300B RC 

《三》三極體與四極管、五極管又有何差異?

三極體有寄生電容過大、輸出阻抗太高 、效率不佳等問題，所以後來進化為四極管與五極管等型態。四極管在三極體的控制冊極之外，增加了簾柵極，用於降低控制柵極與屏極之間的電容。五極管又增加一個抑制柵極，進一步降低屏、柵極之間的電容。

雖然五極管的特性更好，但是三極體也有內阻較低、線性較佳、構造簡化等優點，所以至今依然受到許多管機玩家喜愛。不過真空管設計不能只看管子，整體線路的搭配也很重要，只要線路設計與元件使用得當，不論三極體或五極管擴大機都可以發出好聲。

《四》什麼叫做直熱式三極體?

所謂「直熱式」，代表燈絲與陰極合一，當燈絲加熱，電子就從燈絲直接釋放，300B就是直熱式三極體的代表型號。這種設計的缺點是容易直接受到燈絲電壓與溫度變化而影響特性。燈絲由交流供電時，還容易感染交流哼聲。所以後來衍生出「旁熱式」結構，將燈絲與陰極獨立設置，燈絲負責加熱陰極，游離電子則從獨立的陰極釋放。

圖左是直熱式三極體的基本結構，燈絲與陰極合一

圖右則為旁熱式三極體，燈絲與陰極獨立設置

旁熱式真空管的陰極體積與儲熱量都遠大於燈絲，所以受到燈絲溫度變化的影響較低，工作穩定度比直熱式高。但是有一派玩家認為直熱式比旁熱式少了一個會汙染聲音的結構，音質可以更為純淨。除此之外，旁熱式因為是間接加熱，所以開機後需要等待一段時間，真空管的工作溫度才會達到理想狀態。

瑞士NAGRA 300B

《五》除了300B之外，還有其他直熱式三極體嗎?

直熱式三極體其實有許多選擇，比較知名的型號中，輸出功率比300B低的有71A (0.7瓦)、 VT25 ( 1.5瓦)、 45/245 (1.5~2瓦)、 2A3 (3.5瓦)、 PX4 (4瓦)、 50 (4.5瓦)。輸出功率比300B高的有211 (20瓦)、845 (25瓦)。 還有輸出功率更高的發射管如GM70 ( 30瓦)、 805 (40瓦)、810(50瓦)等等。

《六》既然有推力更強的直熱式三極體，為何300B仍是單端膽機的最愛？

在上述直熱式三極體中，輸出功率比300B低者，的確有不少管子的音質比300B更甜美迷人，但是推力實在有限，只適合搭配靈敏度超高的號角喇叭。輸出功率比300B高者, 雖然喇叭驅動能力強上許多，但是動輒超過1,000V的屏極電壓，在線路設計與裂造上，難度與成本都高出許多。相較之下，單端300B管機的8瓦輸出功率，只要聆聽空間不要太大，搭配靈敏度90dB以上的喇叭，就能得到頗為全面的表現。它的屏極電壓適中，內阻特性與輸出變壓器也能取得較好的匹配。所以在音質、推力、價格、線路等因素綜合考量之下，300B的確是最適合作為單端放大設計的直熱式三極體。

美國Cary 300B

《七》只有WE300B才能展現300B的真正聲音韻味?

300B是西電Western Electric公司在1938年所開發製造的真空管，所以WE 300B的確是300B的元祖，不過影響300B單端管機聲音表現的因素非常多，從工作點的設定，到輸出變壓器的設計.使用真空管或晶體整流、燈絲採用直流或交流供電，到元件用料與配線布局，每一個環節都會影響300B單端管機的最終聲音表現。

簡單的說，300B單端管機的線路雖然簡單，但是卻能敏銳的在聲音表現上反映出線路設計上的細微差異。300B真空管雖然很重要，但是其他環節的搭配也有很大的影響。當年WE製造的Model 91或86等。300B管機雖然是參考標準，卻不是唯一代表300B的聲音。如何呈現300B的風味，端視各家設計者的音樂品味與調音偏好而定。

《八》300B膽機的聲底濃厚，但是速度偏慢?

事實上剛好相反，我曾經探訪過許多管機廠家，一致的觀念是，真空管的反應速度其實比晶體放大元件還快。為什麼?因為真空管中的電子隨時處於游離狀態，所以可以立即依據音樂訊號的變化而反應。真正設計得當的管機，聲底其實是極其透明，而且反應速度極快的。

美國地下音響雜誌「Sound Practices (美聲實作)」主編Joe Roberts還曾說過，300B因為結構簡單，比輸出功率較大的五極管更能直接反應音樂訊號的瞬時變化，只要搭配靈敏度夠高的喇叭，一樣可以展現充足的動態。有的300B單端管機聲音的確較為溫暖舒緩，原因之一可能是設計的調音偏好，原因之二也可能是喇叭靈敏度太低，300B單端管機根本控制不住，聽起來就會有速度遲緩慢拖的感受。

《九》300B管機的喇叭端子常見4歐姆與8歐姆輸出兩種，該如何選擇使用?

一般喇叭的原廠標示阻抗通常只是平均值，不一定代表喇叭在實際重播音樂時的阻抗變化狀態，所以到底適合接在4歐姆或8歐姆喇叭輸出端子?最好的辦法是實際聆聽，根據AudioNote的建議，只要聽感上全頻段最為均衡，動態表現最好的，就是最適合的連接的喇叭輸出阻抗。接到不正確的端子會不會傷到喇叭或擴大機呢?對於具備輸出變壓器的管機而言，不論接哪一個喇叭輸出都不會出問題，無需擔心接錯喇叭端子。

英國Audio note Quest 300B

《十》300B的使用壽命有多長?

真空管的確是壽命有限的元件，不過大多數真空管只要品管良好，通常都很耐用。許多時候，真空管損壞並不是管子本身的問題，而是工作點設定的太高，或是變壓器與濾波電容出了問題。除此之外，300B因為是直熱式設計，燈絲在高溫狀態下變得較為脆弱，此時不宜移動或碰撞膽機，否則燈絲可能會因此斷裂。

根據資料，300B在正常狀況下，使用時間可以長達40000個小時，假設一天開機聆聽四小時，可以使用超過27年之久，當然，這是理想狀態下。如果以一對WE 300B二手行情臺幣10萬元計算（折合人民幣大概23000元），聆聽一小時成本只要2.5元（折合人民幣大概0.5元），稱的上是很划算的投資了。

截圖來自鹹魚

隨著使用時間的增加，真空管的特性會慢慢退化，不過老實說，這個過程十分緩慢，聽感上不太容易察覺，所以也不需要太過擔心。一般而言，真空管壽命將盡時，高音清晰度會變得較差，推力也會變弱。如果你察覺到這些跡象，代表真空管真的老了。

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