收信放大管的基礎知識

收信放大管基礎知識

在二極管的陽極和陰極之間加裝幾個電極（柵極）就成了多極管。若加裝一個電極就成為三極管，加裝二個電極成為四極管（通常為束射管）。加裝三個電極成為五極管。這些多極管的主要用途是收信放大、檢波、振蕩、變頻、調頻、調制、解調等。

一、三極管

1.三極管的放大作用

圖1是收信放大管的結構及符號圖，柵極用符號g表示，柵極具有控制陽極電流ia的作用。由于柵極與陰極之間的距離較陽極與陰極間的距離近得多，所以柵極對陰極發射電子的影響也較陽極的影響大得多，即是說柵極控制電子的能力要比陽極大得多，柵壓ug有多少量的變化，就能引起陽極電流ia發生較大的變化，這就是三極管具有放大作用的原因。

圖1三極管結構及符號

2.三極管的靜態特性曲線

（1）陽極特性曲線，指柵壓ug為常數時，陽極是電流ia與陽極電壓ua的變化關系曲線，采用圖2的線路可測出在極管陽極特性曲線，圖3表示6N8P的陽極特性曲線簇。

圖2、測量三極管靜態特性曲線的電路

從陽極特性的曲線簇可以看出：

1）它的每條曲線形狀和二極管的行性曲線相似，柵壓愈負，曲線愈向右移。這是因為柵壓為負進，只有當陽極電壓增加到能夠抵消在陰極附近產生的排斥電場以后，才會產生陽極電流。

2）特性曲線的大部分是彼此平行的直線，間隔也比較均勻，但在陽極電流較低的部分，曲線顯得彎曲。

3）從圖中還可以看出，柵壓電流可變化4毫安，若柵壓保持---8伏不變，要使陽極電流變化4毫安，則陽極電壓應變化40伏才行，這說明書柵壓對陽極電流的控制作用是陽極電壓控制作用的20倍。

（2）陽柵特性曲線，指陽極電壓為常數時，陽極電流ia與柵壓ug的變化關系曲線。

仍用圖2測量陽柵特性曲線。只要把陽極電壓ua固定在某一數值上，然后一條陽柵特性曲線，在不同的陽極電壓下作出很多條曲線就組成特性曲線簇。圖4為6N8P陽柵特性曲線簇。

圖3、6N8P陽極特性曲線

圖4、6N8P陽柵特性曲線

從曲線簇可以看出：

1）在陽極電壓為定值時，隨著負柵壓的增加，陽極電流減小。當負柵壓增加到某一個數值時，陽極電流減小到零，這時稱為陽極電流截止，對應的柵壓稱為截止柵壓。

2）陽極電壓越高，特性曲線越往左移，這是因為陽極電壓越高，要使陽極電流截止的負柵壓也越大。

3）從圖中還可看出柵壓變化對陽極電流的變化影響很大。

3.三極管的參數

（1）跨導

跨導的定義是：在陽壓保持不變時，柵壓ug在某一工作點上變化一個增量△ug，將引起陽極流ia相應地彎化一個增量△ia，比值△ia/△ig稱為跨導，用符號S表示，即：

S=[△ia/△ig|ua（固定）]（毫安/伏）

跨導具有電導的性質，其物理意義是：在陽壓固定不變的條件下，當柵壓變化1伏時，陽流變化了多少毫安。它表明柵壓控制陽流的能力，跨導越大，柵壓控制陽流的能力就越強。

電子管的跨導可以從已知的陽柵特性曲線簇上求出。特性曲線的不同部分的跨導值是不一樣的。曲線越陡（即斜率越大）跨導就越大，所以在特性曲線的直線部分，跨導最大，而且各點跨導差不多相同，因此，電子管手冊中給出的跨導，都是指直線部分的跨導值，一般三極管的跨導值約為2～10（毫安/伏）

（2）內阻

內阻的定義是：在柵壓保持不變時，陽壓ua在某一工作點上彎化一個增量△ua，將引起陽流相應地變化一個增量△ia，比值△ua/△ia稱為內阻，用符號Ri表示，即：

Ri=[△ua/△ia|ig（固定）]（歐姆）

當ia為毫安，ua為伏時，則Ri為千歐。

內阻的物理意義是：在柵壓保持不公的條件下，陽流變化1毫安，陽壓需要變化多少伏，這表明了陽極對陽流的控制能力，內阻越小，陽壓控制陽流的能力就越強。

內阻也可以從陽極特性曲線上求出，由于電子管的陽極特性曲線不是直線，所以曲線上各點的內阻值也不相同，曲線越陡（即斜率越大）時，內阻越小，曲線越平直（即斜率越小）則內阻越大，一般三極管內阻值為500歐至100千歐之間。

（3）放大系數

放大系數的定義是：陽壓變化一個增量△ua為了保持陽流不變，柵壓ug必須相應地變化一個△ug，△ua與△ug比值的絕對值，稱為放大系數，用符號μ表示，即：

μ=△ua/△ug|ia（固定）

放大系數沒有單位，它表明柵壓對陽流的影響比陽壓對陽流的影響大多少倍，一般三極管的放大系數在5～100之間。

（4）三個參數之間的關系

電子管的三個參數S、Ri和μ三者之間有一定的關系，這個關系可用下式求得：根據Ri的定義：Ri=△ua/△ia，因為增量△ua與△ia一定是同符號的，所以

Ri=△ua/△ia=|△ua/△ia|

又根據S的定義：S=△ia/△ua增量△ia與△ug也是同符號的，所以

S=△ia/△ia=|△ia/△ug|

把Ri與S相乘可得

RiS=|△ua/△ia|×|△ia/△ug|=△ua/△ig=μ（倍）

則μ可以寫成

μ=RiS

這個方程稱為電子管的內部方程。它表示電子管的三個參數之間的相互關系，即放大系數等于內阻與跨導的乘積。

4.三極管的極間電容及其影響

電子管的電極是由金屬制成的，并被介質-------真空所隔開，因此，各電極之間存在著電容，這些電容叫做極間電容。

三極管有三個極間電容，如圖5所示，柵極和陰極之間的電容Cgk叫做輸入電容，陽極和陰極之間的電容Cak叫做輸出電容，陽極和柵極之間的電容Cag叫做跨路電容，各個極間電容量大致在1～20皮法范圍內。

圖5、三極管的極間電容

電子管的極間電容對電子管電路的工作性能有影響，影響最大的是跨路是電容Cag，特別是在高頻工作時，由于Cag的容抗下降，陽極回路的交流電壓通過它反饋回柵極，使電路工作變得極不穩定，甚至產生自激。Cgk和Cak對電路性能的影響不顯著。

二、束射四極管

束射四極管主要用作功率放大，它和三極管所不同的是多了一個叫做簾柵極g2和束射屏

1.束射四極管的結構特點：

束射管是利用簾柵極和陽極之間的空間電荷來克服二次電子轉移的影響。為了做到這一點，就要求簾柵極和陽極之間有均勻而密集的電子流，因此束射管在結構上必須采取措施。

束射管的結構如圖6所示：

（1）陰極做成矩形，有相當大的發射面積，陰極與柵極之間的間距也相當均勻，由陰極發射出來的電子流很大，而且也很均勻。

（2）柵極和簾柵極在單位長度上繞的圈數相等，層數對得很準，排列的位置很整齊而形成對柵，這樣一方面可以減少簾柵極電流，從而減少簾柵極上的功率損耗和溫度，增加流向陽極的電子數目，使輸出功率增大，另一方面實現電子流在柵絲間成束形射出，使簾柵極間獲得密集而均勻空間電荷，形成最仰慕民位。

（3）簾柵極和陽極間的距離相當寬闊，使這個區域內的空間電荷增多。

（4）簾柵極和陽極之間的兩側裝置了一對由金屬片做成的束射屏，它和陰極連在一起，它的作用是防止陽極上的二次電子從各個柵極支柱的兩側繞道轉移向簾柵極，使電子流更加集中地向中間密集發射。從而消除了二次電子轉移產生負阻效應的影響。

圖6、束射管結構及符號

2、特性曲線及用途

束射四極管的陽極特性曲線與五極管很相似,所以在使用時通常把它作為低頻五極管來用,特性曲線如圖7所示

圖7、束射管陽極特性曲線

束射四極管的特點是當柵極上輸入一個較小的電壓，可以在陽極上得到較大的輸出功率Po,而且工作在特性曲線較寬的小水平部分上，失真小，耗電少，用于甲類或乙類音頻功率較大，能保證有足夠的音量所以常常作為功率放大級，以推動揚聲器。

三、混頻管與變頻管

超外差式收音機在中放前要把不同電臺的載波頻率變換成一定的中頻，為了達到這個目的，一種辦法是用一個三極管作本地振蕩，把本振信號和電臺信號送入混頻管混頻，混頻后得出它們之間的差額；另一種辦法是用一只變頻管，它完成本振和混頻的雙重任務。

1.七極變頻管

電路符號如圖8，管內有五個柵極，g3為信號柵，從天線輸入回路送入電臺的信號，g1為本振信號輸入柵。g2,4為簾柵極，g5為抑制柵，與陰極連接在一起。

2.七極變頻管

圖9為七極變頻管電路圖，管內也有五個柵極，它和混頻管不同之處是在第二柵的邊桿上連有兩片小金屬片，這樣，陰極K、第一柵g1、第二柵的小金屬片三者可以看成是一個三極管，用以產生本地振蕩，通過g2的電子流已經學到等到幅本振頻率電壓的調制，再和輸入信號作用，使陽極電流產生這兩個頻率的和頻以及差頻等電流分量，由中頻變壓器B選出它們的差頻而完成變頻，有些七極變頻管為了減少g2吸收的電子數，第二柵g2只有邊桿而沒有柵絲，因為本振信號不需要太強。

七級變頻管基本振電壓受信號的影響，頻率和電壓的穩定度都受到牽連，特別在頻率高于20兆赫時更甚。

圖8、七極管符號

圖9、七極管變頻管電路

3.三極--七極變頻管

為了消除本地振蕩與輸入信號之間的牽連效應，專門構成一組三極管作獨立的本振，然后用七極管混頻，不過這兩組管子都用同一個陰極和玻殼，只是下部為三極管部分，上部為七極管部分，這就構成三極--七極管變頻管。這種管子可以工作到22兆赫以上，比較穩定。

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