电子管基础知识教程（九）电路元件的数值对幅频特性的影响 (电子管基础知识大全)

一般来说，在设计电路时要求阻容耦合放大器在一定的通频带内具有一定的中频放大倍数，这就涉及到在电子管已经选定的情况下，各电路元件的数值对放大器幅频特性的影响，下面分别讨论。1．对中频区幅频特性的影响。从中频区等效电路可以看出，要使中频区放大倍数Kz大，必须使Ra和Rg的值都大，因为Ra和Rg的并联值较大时，电子管内阻Ri的压降小输出电压高，即放大倍数Kz大。但Rg的值过大时，由于电子管内部的残余气体受到电子的撞击而游离，所产生的正离子被栅极吸收而形成反栅流，如果Rg过大，极其微小的反栅流在Rg两端都要产生较大的电压降，其正端加到栅极上，结果使栅极回路的栅偏压减小，有时甚至可能使栅压趋于正值，导致屏流大大增加而烧毁屏极。因此Rg的最大允许值不能超过电子管手册规定的数值，如图所示。当Ra过大时，对屏极电源电压Ea所产生的直流电压降增大，使真正加到电子管屏极上的电压太低，屏流很小，造成电子管的工作点的位置降低，使其工作在特性曲线的弯曲部分，此时电子管的内阻增大，放大倍数减小，同时还产生严重的非线性失真。2．对低频区幅频特性的影响。在低频区等效电路中，耦合电容Coh与Rg串联组成分压电路，从Rg两端取得输出电压。Rg的值实际上受到*不能过大，因此Rg的数值一定时，Coh越大其容抗越小，分压越小，放大倍数越大。可见为了减小低频区的幅频失真，Coh的值越大越好。事物都有两面性，容量越大的电容器绝缘电阻越小，越容易漏电，屏压中的直流分量Uao通过这个绝缘电阻加到下一级电子管的栅极，会*其正常工作。而且容量越大的电容器体积也越大，分布电容增加，会使高频区特性变坏。因此Coh不能过大，只要在通频带的下限频率时放大倍数不明显下降就行。3．对高频区幅频特性的影响。高频区放大倍数下降的主要原因是分布电容Co的影响造成的，Co的值越大其容抗越小，分流作用越大，放大倍数越小。从改善高频特性的角度，希望Co越小越好，实际电路中采用极间电容小的电子管和体积小的元件来解决，同时还要注意元件的排列并尽量缩短接线的长度等。在高频区等效电路中，Co是与Ri、Ra和Rg并联的，在选定电子管和Rg受到*的情况下，Ra的值越小，Co的分流作用越小，高频区的幅频失真就越小。但是在Ra值减小的同时，中频区的放大倍数也减小，因此Ra的值要选择合适。一般情况下Ra的值在k～k的范围内，如要高频区的幅频失真小，Ra可取小一些，如要中频放大倍数大Ra可取大一些。当放大器的级数增多时，通频带也要发生变化，放大器的级数越多，通频带越窄。

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电感耦合电压放大器及其放大倍数和幅频特性。电感耦合电压放大器和阻容耦合电压放大器非常相似，它们的区别仅在于屏极负载不同，阻容耦合电压放大器的屏极负载是用的电阻Ra，而电感耦合电压放大器的屏极负载是用的一个具有铁芯的电感线圈La，电感耦合电压放大器的电路及其等效电路如图所示。由于电感线圈k的直流电阻很小，屏极直流电源电压Ea通过La时的压降很小，Ea基本上全部加在电子管屏极上，使屏极电源电压得到了充分利用。电感耦合放大器的放大倍数和幅频特性也可采用分频区简化的方法来进行分析。在中频区内，与电阻Rg相比，La的感抗很大，Coh的容抗很小，Co的容抗很大故都可略去，因此中频区的等效电路如图(a)所示。从图中可得

在高频区，La和Coh的影响可以略去，但Co的容抗较小，对R*生较大的分流作用，同时由于在La中也存在相当大的分布电容，使Co的值比阻容耦合放大器大得多，致使高频放大倍数下降很快，其等效电路如图(b)所示。在低频区，Coh的容抗很大，对Rg生分压作用，同时La的感抗减小，对R*生分流作用，致使低频放大倍数下降很快，其等效电路如图(c)所示。因此，电感耦合放大器的幅频失真比阻容耦合放大器的大，并且通频带较窄。

放大器的输入阻抗放大器在信号输入的工作状态下，从输入端所测得的阻抗称为放大器的输入阻抗。在放大器输入端加上交流电压Usr，引起输入电流Isr，那么放大器的输入阻抗Zsr可由下式求出：Zsr=Usr/Isr一般情况下，放大器的输入回路都加上一定的栅偏压，使电子管有一个合适的工作点，此时电子管栅极处于负电位，不会产生由电子发射形成的栅流，所呈现的阻抗应该为无穷大，然而由于电子管极间电容的存在，当输入的信号为交流时，这些电容对交流将呈现一定的容抗，引起一定的输人电流Isr，这样，放大器的输入阻抗将不是无穷大而是有一定的数值。从图可以看出，加上信号电源时电子管极间电容所引起的输入电流是由两部分组成的，即Isr=Igk+Iga上式中Igk是通过电子管的输入电容Cgk所形成的电流，由电工学可知，纯电容电路中电流与电压的关系是：Ic=ωCUc，所以由Cgk形成的电流是Igk=ωCgkUsr，而Iga是通过跨路电容Cga形成的电流，Iga=ωCagUga。式中电子管栅极与屏极之间的电压为Uga，设在某一瞬间输入电压的极性是栅极为正阴极为负，根据放大器输出电压和输入电压反相的关系，输出电压Usc的极性为屏极为负阴极为正，由电工学的克希荷夫第二定律可知，栅极和屏极之间的电位差是Uga=Usr+Usc，又因为放大倍数K=Usc/Usr，那么Uga=Usr+KUsr=(1+K)Usr，所以Iga=ωCagUga=ω(1+K)CagUsr，上式中Igc=ωCagUga，表示在Uga两端由Cag引起的电流，Iga=ω(1+K)CagUsr的物理意义是：由于Cag的存在，相当于在Usr两端存在一个等效电容(1+K)Cag，因而引起电流Iga，结果可得输入电流Isr=Igk+Iga=ωCgkUsr+ω(1+K)CagUsr=ω[Cgk(1+K)Cag]+Usr。最后可求得输入阻抗Zsr=Usr/Isr=

在上述情况下，放大器的输入阻抗是纯电容性的，其中Csr=Cgk+(1+K)Cag，称为放大器的动态输入电容，放大器的动态输入电容不仅与Cgk有关，而且还与放大倍数K和跨路电容Cag有关。因此，跨路电容除了会使放大器在高频时因反馈容易产生自激振荡外，另一方面又使动态输入电容变得很大，使放大器的输入阻抗Zsr降低，会在信号源Ex的内阻Rx上产生较大的电压降，使Usr的幅度小于Ex的幅度。信号频率越高，Zsr就越低，对信号的衰减越严重。因此要求电子管极间电容特别是Cag尽可能的小，才能提高放大器的输入阻抗。实际应用中，电子管的栅极回路总是接上栅漏电阻Rg1作为栅偏压的直流通路(见图所示)，当信号频率较低而忽略电子管的极间电容Cgk、Cag的影响时，放大器的输入阻抗Zsr不是无穷大，而是一固定值，即Zsr≈Rg1。而当信号频率较高，极间电容Cgk、Cag不能忽略时，放大器的输入阻抗Zsr应为Rg1与动态输入电容Csr的容抗的并联值。