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电子基础知识涵盖了电子管的工作原理和电子电路中的反馈电路,以及阻抗匹配的概念。电子管是早期电子设备中广泛使用的放大元件,尤其是三极管和束射四极管。 三极管由阴极(K)、阳极(A)和栅极(G)组成,阴极通过加热发射电子,栅极通过改变其电位来控制电子流向阳极的流量,实现电流的放大。直热式和旁热式阴极是两种常见的类型,前者由电流直接加热,后者通过灯丝发热。三极管的放大作用体现在栅极电压对阳极电流的影响,其放大系数用μ表示,说明了栅极电压对阳流控制力的增强程度。为了进一步提升放大系数,四极管加入了帘栅极,形成更强的电子加速,但也会带来二次电子效应,影响放大能力。束射四极管通过集射极解决了这个问题,提高了放大系数,并允许更大的电流通过,适合用作功率放大。 反馈电路在电子电路中起到关键作用,分为正反馈和负反馈。负反馈在放大器中广泛使用,因为它能提高增益稳定性、扩展通频带、减少失真和提高信噪比。图F1展示了包含直流电流负反馈和交流电压负反馈的放大器电路。直流电流负反馈通过调整基极电压,确保晶体管直流工作点的稳定;交流电压负反馈则通过R4和C4控制负反馈量,防止信号失真。 阻抗匹配是指在电路设计中,确保负载电阻R与电源内阻r相匹配,以优化能量传输。当R远大于r时,如果负载阻抗不匹配,会导致功率损失。理解这些基本概念对于理解和设计电子系统至关重要。
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电子管
基本电子管一般有三个极,一个阴极(K)用来发射电子,一个阳极
(A)用来吸收阴极所发射的电子,一个栅极(G)用来控制流到阳极的
电子流量.阴极发射电子的基本条件是:阴极本身必须具有相当的热
量,阴极又分两种,一种是直热式,它是由电流直接通过阴极使阴极发
热而发射电子;另一种称旁热式阴极,其结构一般是一个空心金属管,管内装有绕
成螺线形的灯丝,加上灯丝电压使灯丝发热从而使阴极发热而发射电子,现在日
常用的多半是这种电子管(如图所示).由阴极发射出来的电子穿过栅极金属丝间
的空隙而达到阳极,由于栅极比阳极离阴极近得多,因而改变栅极电位对阳极电
流的影响比改变阳极电压时大得多,这就是三极管的放大作用.换句话说就是栅
极电压对阳极电流的控制作用.我们用一个参数称跨导(S)来表示.另外还有一个
参数 μ 来描述电子管的放大系数,它
的意义是说明了栅极电压控制阳流
的能力比阳极电压对阳流的作用大
多少倍.
为了提高电子管的放大系数,在三
极管的阳极和控制栅极之间另外加
入一个栅极称之为帘栅极,而构成四
极管,由于帘栅极具有比阴极高很多
的正电压,因此也是一个能力很强的
加速电极,它使得电子以更高的速度
迅速到达阳极,这样控制栅极的控制
作用变得更为显著.因此比三极管具有更大的放大系数.但是由于帘栅极对电子
的加速作用,高速运动的电子打到阳极,这些高速电子的动能很大,将从阳极上打
出所谓二次电子,这些二次电子有些将被帘栅吸收形成帘栅电流,使帘栅电流上
升这会导致帘栅电压的下降,从而导致阳极电流的下降,为此四极管的放大系数
受到一定而限制.
为了解决上述矛盾,在四极管帘栅极外的两侧再加入一对与阴极相连的集射极,
由于集射极的电位与阴极相同,所以对电子有排斥作用,使得电子在通过帘栅极
之后在集射极的作用下按一定方向前进并形成扁形射束,这扁形电子射束的电子
密度很大,从而形成了一个低压区,从阳极上打出来的二次电子受到这个低压区
的排斥作用而被推回到阳极,从而使帘栅电流大大减少,电子管的放大能力得而
加强.这种电子管我们称为束射四极管,束射四极管不但放大系数较三极管为高,
而且其阳极面积较大,允许通过较大的电流,因此现在的功放机常用到它作为功
率放大.
电子电路中的反馈电路
反馈电路在各种电子电路中都获得普遍的应用,反馈是将放大器输出信号(电压或电流)的
一部分或全部,回授到放大器输入端与输入信号进行比较(相加或相减),并用比较所得的有效
输入信号去控制输出,这就是放大器的反馈过程.凡是回授到放大器输入端的反馈信号起加强
输入原输入信号的,使输入信号增加的称正反馈.反之则反.按其电路结构又分为:电流反馈电
路和电压反馈电路.正反馈电路多应用在电子振荡电路上,而负反馈电路则多应用在各种高低
频放大电路上.因应用较广,所以我们在这里就负反馈电路加以论述.负反馈对放大器性能有
四种影响:
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