电子管基础知识教程（四）电子管电压放大器 (电子管基础知识详细解析)

前言：电压放大器的任务就是将各种微弱的信号电压进行放大后，去推动功率放大器。电压放大器和功率放大器虽然都起到放大作用，但它们的输入、输出量是不一样的。电压放大器的输入、输出电流都非常小，因而总功率很小。功率放大器输出的电压、电流幅度都较大，因而总功率较大，即输出一定的功率去推动负载(如扬声器等)。在学习电子管电压放大器的工作原理之前，应先了解电子管电压放大器的一些基本电路及其特点。一般有以下4种。1．共阴极电路，如图(a)。是音频放大器中最常用的电路，其特点是输入阻抗低，输出阻抗高。主要优点是它的增益最大。2．共栅极电路。如图(b)。其特点是输入阻抗高，输出阻抗高。主要优点是输入输出传输特性的线性度非常好，主要用于高频放大。3．共屏极电路，如图(c)。该电路又称为阴极跟随器，其特点是输入阻抗高．输出阻抗低。主要用于使高阻抗输入信号转变成低阻抗输出的同一信号。4．差分放大电路，如图(d)。其特点是两只三极管(一般采用双三极管)工作在对称状态，能够有效抑制外界干扰、噪声信号．具有良好的性能。下面重点分析电子管共阴极电路的工作原理。图(a)是一个简单的电压放大器电路。这个电路需要选择的只有栅偏压类型和屏极负载类型。其工作过程是：当栅极没有信号电压输入时，电子管处于静止工作状态，它的输入回路和输出回路中的电压、电流都是直流，此时栅极回路只有栅偏压Eg，屏极回路有一定的屏流(直流)Iao，由于Iao流过负载电阻Ra，产生电压降，其值等于Iao×Ra，因此屏极与阴极间的实际电压Uao=Ea-Iao×Ra，Iao为屏流直流分量，Uao为屏压直流分量，如图(b)所示。

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放大器的基本工作原理我们仍然以上期图的基本电路来进行说明。当有正弦波电压Usr输入时，则电子管栅极与阴极之间的电压ug是：ug=-Eg+ug=-Eg+Usr，就是在直流电压上叠加了一个交流电压，其波形如图(a)所示，ug是栅压的交流分量。我们从电子管的屏栅特性曲线可以看到，栅压增加时屏流增加，而栅压减小时屏流减小，所以屏流的直流分量也在Iao的基础上变化，如图(b)所示，它的变化部分称为屏流的交流分量，用ia表示。当屏流变化时，如果屏流增加，屏极负载电阻Ra上的电压降增加，而Ea是固定不变的，所以ua将相应地减小。反过来屏流减小时，ua将相应的增加，因此ua也是在Uao基础上变化的，不过变化的方向刚好和屏流、栅压的变化方向相反，波形如图(c)所示。ua的变化部分称为屏压的交流分量，用ua表示。如果在电子管的屏极上接一个耦合电容器Coh，ua的交流分量将经过Coh输出，这就得到放大的输出电压Usc，而ua的直流分量Uao被电容器Coh隔离，即Usc=ua，如图(d)所示。从图的电流、电压波形可以得出以下结论：1．输出电压Usc和输入电压是同频率的正弦波交流电压，而Usc的幅度比Usr大，说明电路有放大电压的作用；2．放大器的输出电压Usc和输入电压Usr的相位相反(共阴极电路)，即Usc和Usr在相位上相差°，这种现象称为放大器的反相作用：3．幅度比输入电压大很多的输出电压是屏极电源Ea提供的，放大的过程是一个能量的转换过程，放大器就是利用电子管栅极的控制作用，把屏极电源供给电子管的直流电压，转换为与输入信号电压相似的交流电压。所以放大器实际上是一个能量控制、转换装置，它利用信号电源通过电子管的扩展作用，将供电电源的能量转换为我们所需要的形式以供给负载。电子管放大电路还有一个非常重要的特点，就是电路中一般都存在着直流分量和交流分量两种成分，即电路中有直流通道和交流通道，其中直流电流和电压决定电子管的直流工作状态，交流电流和电压代表信号的变化情况。