電子管簡(jiǎn)介及應(yīng)用

基本電子管一般有三個(gè)極,一個(gè)陰極(K)用來發(fā)射電子,一個(gè)陽極(A)用來吸收陰極所發(fā)射的電子,一個(gè)柵極(G)用來控制流到陽極的電子流量.陰極發(fā)射電子的基本條件是:陰極本身必須具有相當(dāng)?shù)臒崃?陰極又分兩種,一種是直熱式,它是由電流直接通過陰極使陰極發(fā)熱而發(fā)射電子;另一種稱旁熱式陰極,其結(jié)構(gòu)一般是一個(gè)空心金屬管,管內(nèi)裝有繞成螺線形的燈絲,加上燈絲電壓使燈絲發(fā)熱從而使陰極發(fā)熱而發(fā)射電子,現(xiàn)在日常用的多半是這種電子管(如圖所示).由陰極發(fā)射出來的電子穿過柵極金屬絲間的空隙而達(dá)到陽極,由于柵極比陽極離陰極近得多,因而改變柵極電位對(duì)陽極電流的影響比改變陽極電壓時(shí)大得多,這就是三極管的放大作用.換句話說就是柵極電壓對(duì)陽極電流的控制作用.我們用一個(gè)參數(shù)稱跨導(dǎo)(S)來表示.另外還有一個(gè)參數(shù)μ來描述電子管的放大系數(shù),它的意義是說明了柵極電壓控制陽流的能力比陽極電壓對(duì)陽流的作用大多少倍.

為了提高電子管的放大系數(shù),在三極管的陽極和控制柵極之間另外加入一個(gè)柵極稱之為簾柵極,而構(gòu)成四極管,由于簾柵極具有比陰極高很多的正電壓,因此也是一個(gè)能力很強(qiáng)的加速電極,它使得電子以更高的速度迅速到達(dá)陽極,這樣控制柵極的控制作用變得更為顯著.因此比三極管具有更大的放大系數(shù).但是由于簾柵極對(duì)電子的加速作用,高速運(yùn)動(dòng)的電子打到陽極,這些高速電子的動(dòng)能很大,將從陽極上打出所謂二次電子,這些二次電子有些將被簾柵吸收形成簾柵電流,使簾柵電流上升這會(huì)導(dǎo)致簾柵電壓的下降,從而導(dǎo)致陽極電流的下降,為此四極管的放大系數(shù)受到一定而限制.

為了解決上述矛盾,在四極管簾柵極外的兩側(cè)再加入一對(duì)與陰極相連的集射極,由于集射極的電位與陰極相同,所以對(duì)電子有排斥作用,使得電子在通過簾柵極之后在集射極的作用下按一定方向前進(jìn)并形成扁形射束,這扁形電子射束的電子密度很大,從而形成了一個(gè)低壓區(qū),從陽極上打出來的二次電子受到這個(gè)低壓區(qū)的排斥作用而被推回到陽極,從而使簾柵電流大大減少,電子管的放大能力得而加強(qiáng).這種電子管我們稱為束射四極管,束射四極管不但放大系數(shù)較三極管為高,而且其陽極面積較大,允許通過較大的電流,因此現(xiàn)在的功放機(jī)常用到它作為功率放大.

電子電路中的反饋電路

反饋電路在各種電子電路中都獲得普遍的應(yīng)用,反饋是將放大器輸出信號(hào)(電壓或電流)的一部分或全部,回授到放大器輸入端與輸入信號(hào)進(jìn)行比較(相加或相減),并用比較所得的有效輸入信號(hào)去控制輸出,這就是放大器的反饋過程.凡是回授到放大器輸入端的反饋信號(hào)起加強(qiáng)輸入原輸入信號(hào)的,使輸入信號(hào)增加的稱正反饋.反之則反.按其電路結(jié)構(gòu)又分為:電流反饋電路和電壓反饋電路.正反饋電路多應(yīng)用在電子振蕩電路上,而負(fù)反饋電路則多應(yīng)用在各種高低頻放大電路上.因應(yīng)用較廣,所以我們?cè)谶@里就負(fù)反饋電路加以論述.負(fù)反饋對(duì)放大器性能有四種影響:

1.負(fù)反饋能提高放大器增益的穩(wěn)定性.
2.負(fù)反饋能使放大器的通頻帶展寬.
3.負(fù)反饋能減少放大器的失真.
4.負(fù)反饋能提高放大器的信噪比.
5.負(fù)反饋對(duì)放大器的輸出輸入電阻有影響.

圖F1是一種最基本的放大器電路,這個(gè)電路看上去很簡(jiǎn)單,但其實(shí)其中包含了直流電流負(fù)反饋電路和交流電壓負(fù)反饋電路.圖中的R1和R2為BG的直流偏置電阻,R3是放大器的負(fù)載電阻,R5是直流電流負(fù)反饋電阻,C2和R4組成的支路是交流電壓負(fù)反饋支路,C3是交流旁路電容,它防止交流電流負(fù)反饋的產(chǎn)生.
一.直流電流負(fù)反饋電路.
晶體管BG的基極電壓VB為R1和R2的分壓值,BG發(fā)射極的電壓VE為Ie*R5那么BG的B、E間的電壓=VB-VE=VB-Ie*R5.當(dāng)某種原因(如溫度變化)引起B(yǎng)G的Ie
↑則VE↑,BG基發(fā)極的電壓=VB-VE=VB-Ie*R5↓這樣使Ie↓.使直流工作點(diǎn)獲得穩(wěn)定.這個(gè)負(fù)反饋過程是由于Ie↑所引起的,所以屬于電流負(fù)反饋電路.其中發(fā)射極電容C3是提供交流通路的,因?yàn)槿绻麤]有C3,放大器工作時(shí)交流信號(hào)同樣因R5的存在而形成負(fù)反饋?zhàn)饔?使放大器的放大系數(shù)大打折扣.
二.交流電壓負(fù)反饋電路
交流電壓負(fù)反饋支路由R4,C4組成,輸出電壓經(jīng)過這條支路反饋回輸入端.由于放大器的輸出端的信號(hào)與輸入信號(hào)電壓在相位上是互為反相的,所以由于反饋信號(hào)的引入削弱了原輸入信號(hào)的作用.所以是電壓負(fù)反饋電路.R4是控制著負(fù)反饋量的大小,C4起隔直流通交流的作用.當(dāng)輸入的交流信號(hào)幅值過大時(shí),如果沒有R4和C4的負(fù)反饋支路,放大器就會(huì)進(jìn)入飽和或截止的狀態(tài),使輸出信號(hào)出現(xiàn)削頂失真.由于引入了負(fù)反饋使輸入交流信號(hào)幅值受到控制,所以避免了失真的產(chǎn)生.

阻抗匹配的基本原理

右圖中R為負(fù)載電阻，r為電源E的內(nèi)阻，E為電壓源。由于r的存在，當(dāng)R很大時(shí)，電路接近開路狀態(tài)；而當(dāng)R很少時(shí)接近短路狀態(tài)。顯然負(fù)載在開路及短路狀態(tài)都不能獲得最大功率。
根據(jù)式:
從上式可看出，當(dāng)R=r時(shí)式中的式中分母中的(R-r)的值最小為0，此時(shí)負(fù)載所獲取的功率最大。所以，當(dāng)負(fù)載電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)，負(fù)載將獲得最大功率。這就是電子電路阻抗匹配的基本原理。

色溫

彩色電視機(jī)有一個(gè)鮮為人知的參數(shù)--顯象管的色溫.低色溫的顯象管其圖象色彩鮮艷熱烈;高色溫的顯象管圖象清新自然各有特色.那么色溫是一個(gè)什么東西呢?通常的光源如太陽,日光燈,白熾燈等發(fā)出的光統(tǒng)稱為白光.但由于發(fā)光物質(zhì)不一樣,光譜成份相差也很大.如何區(qū)別各種光源因光譜成份不同而出現(xiàn)的差別呢?為此物理學(xué)中用一個(gè)稱為黑體的輻射源作為標(biāo)準(zhǔn),這個(gè)黑體是一種理想的熱輻射體,它的輻射程度只與它的溫度有關(guān).當(dāng)用其它光源和黑體輻射作比較時(shí),察看它的輻射與黑體何種溫度時(shí)的輻射特性相當(dāng)(即它們的光譜成份相同),就以黑體此時(shí)的溫度(絕對(duì)溫度)稱為某光源的色溫.在實(shí)際使用中,這常是用光源中的藍(lán)色光譜成份和紅色光譜成份的比例來區(qū)別,光源色溫的高低一般是藍(lán)色成份高時(shí)色溫較高;紅色成份高時(shí)色溫較低.
在日常生活中,照相用的膠卷就有高低色溫之分.日光型的
膠卷為高色溫膠卷,燈光型膠卷則為低色溫膠卷.如果用燈光型的膠卷在日光或閃光燈下拍照,拍下來的景物的顏色會(huì)偏藍(lán).另外在用攝象機(jī)攝象時(shí)色溫也是一個(gè)很重要的參數(shù),處理得不好攝出來的圖象顏色將會(huì)失真.

串,并聯(lián)諧振電路的特性
一.串聯(lián)諧振電路:當(dāng)外來頻率加于一串聯(lián)諧振電路時(shí),它有以下特性:
1.當(dāng)外加頻率等于其諧振頻率時(shí)其電路阻抗呈純電阻性,且有最少值,它這個(gè)特性在實(shí)際應(yīng)用中叫做陷波器.
2.當(dāng)外加頻率高于其諧振頻率時(shí),電路阻抗呈感性,相當(dāng)于一個(gè)電感線圈.
3.當(dāng)外加頻率低于其諧振頻率時(shí),這時(shí)電路呈容性,相當(dāng)于一個(gè)電容.
二.并;聯(lián)諧振電路:當(dāng)外來頻率加于一并聯(lián)諧振電路時(shí),它有以下特性:
1.當(dāng)外加頻率等于其諧振頻率時(shí)其電路阻抗呈純電阻性,且有最大值,它這個(gè)特性在實(shí)際應(yīng)用中叫做選頻電路.
2.當(dāng)外加頻率高于其諧振頻率時(shí),電路阻抗呈容性,相當(dāng)于一個(gè)電容.
3.當(dāng)外加頻率低于其諧振頻率時(shí),這時(shí)電路呈感性,相當(dāng)于一個(gè)電感線圈.
所以當(dāng)串聯(lián)或并聯(lián)諧振電路不是調(diào)節(jié)在信號(hào)頻率點(diǎn)時(shí),信號(hào)通過它將會(huì)產(chǎn)生相移.(即相位失真)

電子恒流源

愛好電子技術(shù)的朋友可能在翻閱一些電子書刊時(shí)?？吹健昂懔髟催@個(gè)名詞，那么什么是恒流源呢？顧名思義恒流源就是一個(gè)能輸出恒定電流的電源。圖5中的r是電源E的內(nèi)阻，RL為負(fù)載電阻，根據(jù)歐姆定律：流過RL的電流為I=E/r+R如果r很大如500K，那么此時(shí)RL在1K---10K變化時(shí)，I將基本不變（只有微小的變化）因?yàn)镽L相對(duì)于r來說太微不足道了，此時(shí)我們可以認(rèn)為E是一個(gè)恒流源。為此我們推論出：恒流源是一個(gè)電源內(nèi)阻非常大的電源。

在電子電路中（如晶體管放大器電路）我們常需要一些電壓增益較大的放大器，為此常要將晶體管集電極的負(fù)載電阻設(shè)計(jì)得盡量大，但此電阻太大將容易使晶體管進(jìn)入飽和狀態(tài)，此時(shí)我們可利用晶體三極管來代替這個(gè)大電阻，這樣一來既可得到大的電阻，同時(shí)直流壓降并不大，圖6所示。

圖中穩(wěn)壓管D和電阻R2組成的穩(wěn)壓電路用來偏置BG1的工作點(diǎn)，并保證工作點(diǎn)的穩(wěn)定（BG2為放大管）。從晶體管的輸出特性可知，集電極---發(fā)射極電壓VEC大于1---2V時(shí)，特性曲線幾乎是平的，即VEC變化時(shí)，IC基本不變，也就是說，晶體管BG1的輸出電阻非常大（幾百千歐以上），圖中由于BG1的電流基本恒定，所以稱BG1是BG2的恒流負(fù)載。由于具有恒流源負(fù)載的放大器因其負(fù)載電阻大，故這種放大電路具有極大的電壓增益，實(shí)際上在很多集成電路內(nèi)部均采用這種電路。
串聯(lián)型穩(wěn)壓電源
串聯(lián)型穩(wěn)壓電路是最常用的電子電路之一，它被廣泛地應(yīng)用在各種電子電路中，它有三種表現(xiàn)形式。

1。如圖1所示，這是一種最簡(jiǎn)單的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路(有些書稱它是并聯(lián)型穩(wěn)壓電路，我個(gè)人始終認(rèn)為應(yīng)是串聯(lián)型穩(wěn)壓電路），電阻RL是負(fù)載電阻，R為穩(wěn)壓調(diào)整電阻有叫限流電阻，D為穩(wěn)壓管。這種電路輸出的穩(wěn)壓值等于D的標(biāo)稱穩(wěn)壓值，其工作原理是利用穩(wěn)壓管工作在反向擊穿的特性來實(shí)現(xiàn)的。圖2是穩(wěn)壓管的伏安特性曲線，從此曲線中我們看到反向電流在一定范圍內(nèi)大幅變化時(shí)其端點(diǎn)的電壓基本不變。當(dāng)RL變小時(shí)，流過RL的電流增加，但流過D的電流卻減少，當(dāng)RL變大時(shí)，流過RL的電流減少，但流過D的電流卻增大，所以由于D的存在使流過R的電流基本恒定，在R上的壓降也基本不變，所以使其輸出的電壓也基本保持不變。

當(dāng)負(fù)載要求較大的輸出電流時(shí)，這種電路就不行了，這是因?yàn)樵诖藭r(shí)R的阻值必須減少，由于R的減少就要求D有較大的功耗，但因目前一般的穩(wěn)壓管的功耗均較小，所以這種電路只能給負(fù)載提供幾十毫安的電流，彩電30V調(diào)諧電壓通常都以這種電路來取得。

2。如圖3所示，這種電路是針對(duì)上面所說電路的缺點(diǎn)而改進(jìn)的電路，與第一種電路不同的是將電路中的R換成晶體管BG，目的是擴(kuò)大穩(wěn)壓電路的輸出電流。我們知道，BG的集電極電流IC=β*Ib,β是BG的直流放大系數(shù)，Ib是晶體管的基極電流，比如現(xiàn)在要向負(fù)載提供500MA的電流，BG的β=100，那末電路只要給BG的基極提供5MA的電流就行了。所以這種穩(wěn)壓電路由于BG的加入實(shí)際上相當(dāng)于將第一種穩(wěn)壓電路擴(kuò)充了β倍，另外由于BG的基極被D嵌定在其標(biāo)稱穩(wěn)壓值上，因此這種穩(wěn)壓電路輸出的電壓是V0=VD-0.7v，0.7V是BG的B，E極的正偏壓降。
在實(shí)際應(yīng)用中，我們常常對(duì)不同的電路提供不同的供電電壓，即要求穩(wěn)壓電源的輸出電壓可調(diào)，為此出現(xiàn)了第三種形式的串聯(lián)形穩(wěn)壓電路。

3。第二種穩(wěn)壓電路雖能提供較大的輸出電流，但其輸出電壓卻受到穩(wěn)壓管D的制約，為此人們將第二種電路稍作改動(dòng)，使之成為輸出電壓連續(xù)可調(diào)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。基本電路如圖4所示，從電路中我們可看出，此電路較第二種電路多加了一只三極管和幾只電阻，R2與D組成BG2的基準(zhǔn)電壓，R3，R4，R5組成了輸出電壓取樣支路，A點(diǎn)的電位與B點(diǎn)的電位進(jìn)行比較（由于D的存在，所以B點(diǎn)的電位是恒定的），比較的結(jié)果有BG2的集電極輸出使C點(diǎn)電位產(chǎn)生變化從而控制BG1的導(dǎo)通程度（此時(shí)的BG1在電路中起著一個(gè)可變電阻的作用），使輸出電壓穩(wěn)定，R4是一個(gè)可變阻器，調(diào)整它就可改變A點(diǎn)的電位（即改變?nèi)又担┯捎贏點(diǎn)的變化，C點(diǎn)電位也將變化，從而使輸出電壓也將發(fā)生變化。這種電路其輸出電壓靈活可變，所以在各種電路中被廣泛應(yīng)用。