电子管基础知识教程（十）放大器的输出阻抗、干扰和噪声 (电子管基础知识及参数)

放大器的输出阻抗无论信号源、放大器和电源，都有输出阻抗的问题，所谓输出阻抗实际上就是信号源(放大器)的内阻。理想的电压源内阻应该为零，理想的电流源内阻应为无穷大，实际上理想的电压源、电流源是不存在的。分析中常用一个理想电压源串联一个电阻r的方式来等效一个实际的电压源，这个电阻r就是内阻。当这个电压源给负载供电时，就会有电流从这个内阻r上流过，并产生电压降。这将导致输出电压的下降，从而*最大输出功率的输出。若放大器的输入端有信号电源输入，从它的输出端向电子管方向看去，可以把它当作具有一定内阻的信号源，这个内阻就是放大器的输出阻抗乙，在前面的等效电路分析法中，把图的放大电路用图的等效电路来表示，并应用等效发电机原理将图4b的等效电路再加以简化成图(a)，电路中的等效内阻就是输出电阻Rsc。Rsc=（RiRa）/（Ri+Ra）如果考虑极间电阻的影响，除了电阻部分外，还有电抗部分，总称为输出阻抗。在上面的电路中，Ri=．6k，Ra=k，所以Rsc=（.6*）/（.6+）≈8.4K把图(a)的电路接上负载Rfz，如图(b)所示，因为在回路中有电流Isc流过，在输出电阻Rsc上必然产生电压降，所以输出电压U’sc的幅度比Usc的幅度要小。由此可见，放大器的输出阻抗是用来衡量它的带负载能力的指标。输出阻抗越小，它的压降也越小，当负载变动时，输出电压仍然比较稳定。所以在负载变动较大的情况下，要求放大器具有较小的输出阻抗。我们要重点理解的是，任何放大器对于后一级电路它都是信号源，而后一级电路输入端的内阻都是前一级电路的负载。当信号源的输出内阻和负载的输入内阻相等时，信号源输出的功率等于负载获得的功率，当信号源的输出内阻大于负载的输入内阻时，负载获得的功率小于信号源输出的功率，其余部分被信号源的内阻消耗了，当信号源的内阻小于负载的输入内阻时，负载获得的功率仍然小于信号源输出的功率，其余部分信号源的输出功率则没被使用。因此，理想信号源的内阻应该等于或小于负载的阻抗，有利于输出电压的稳定和带负载的能力。

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放大器的干扰和噪声电子管放大器既然可以放大微弱的电信号，必然也很容易受到干扰与噪声的影响。当放大器输入端的干扰和噪声的幅度达到与输入信号幅度相当的程度时，在放大器的输出端就很难分辨出有用的信号了，这种情况将影响放大器的正常工作，使放大器失去对微弱信号的放大作用。一般来说，电子管放大器中的干扰主要是受外界电磁场、接地线不合理和电源整流滤波*、有残余交流分量等原因造成的，噪声则是放大器中各元器件内部电子运动的不规则性所造成的，其中电子管内部产生的噪声是重要原因之一。噪声和干扰是两个不同的概念。在放大器输入端短路的情况下，用毫伏表或者电平表就可以在输出端测量到放大器的干扰交流声与噪声电压。一、干扰的来源及抑制方法1．空间电磁场通过感应耦合到输入回路引起的干扰一般都是通过放大器的电源变压器、滤波扼流圈、交流电源引线在工作时产生的漏磁通，耦合到附近的导线或者穿过电子管，都会感应出电动势，避免的方法主要是采取*措施，电源变压器和扼流圈应尽量远离放大器的输入回路，改变变压器的安装位置，使它的漏磁通对放大器的输入回路耦合最小。还可以用金属*罩把变压器、扼流圈*起来，*罩接地。电子管的栅极接线越短越好，或者采用金属网*线，金属网一点接地。电源变压器初次级线圈之间加*层，*层也要接地。放大器布线时输入线、输出线、电源线分开走，不要互相平行。灯丝电源引起的干扰是非常严重的，灯丝引线产生的电磁场通过栅极回路产生感应电压引起干扰，布线时灯丝线应远离栅极线，并将灯丝引线绞合以减小电磁场的影响。2．交流电源通过分布电容耦合到输入回路引起的干扰。干扰途径一是通过电源变压器初级线圈与灯丝线圈之间的分布电容C1、灯丝与阴极间的分布电容Cfk、栅极与阴极间的分布电容Cgk、栅极电阻Rg、机壳与地之间的分布电容C2形成回路引起干扰。避免的方法是将灯丝一端接地，灯丝接地后，绝大部分干扰电流将不通过Cfk、Cgk和Rg直接经C2入地，从而使干扰大大减小，如图所示。二是灯丝交流电通过电子管内部灯丝引线和栅极引线之间的分布电容流过R*生的干扰，如图所示。避免的方法是将灯丝线圈引出一个中心*并接地，使流过Rg上的干扰电流大小相等方向相反而相互抵消。如果电源变压器的灯丝线圈没有中心*时，可用一个Ω～Ω的电位器并联在灯丝线圈两端，电位器的动接点接地，调整电位器使交流声最小，如图所示。

干扰的来源及抑制方法3．电路方面引起的干扰。这种干扰一般是电源滤波*和接地线安排不合理引起的。Hz交流电源因整流滤波*，有一定的交流分量ea输出，ea经过第一级的屏极回路加到第二级的栅极，再经第二级放大造成干扰(如图所示)。它和Hz电磁场的干扰是有区别的，主要是Hz的二次谐波Hz。我们可以从图中将全波整流输出的波型分解中看出来，减小这种干扰的方法就是加强滤波。在多级放大器中，每级都并接退耦滤波电容，不失为一种有效的方法。放大器中接地点和接地线安排不台理，同样会造成干扰。例如在两级放大器中，电子管G1、G2的屏极电流ia1、ia2都流过接地线的ab段再回到电源Ea的负极，导线是有电阻的，在ab段引起的电压降作用于栅极回路，虽然ab段的电阻很小，但由于放大器的放大倍数很大，这个电压降(干扰)的影响是相当显著的。消除的方法是把每级接地点先汇集在一起，然后再接到用粗铜线布置的与机壳绝缘的地线母线上，最后再改变接地母线的接地(机壳)位置，找到干扰最小的一点固定、*，一点接地(如图所示)。4．工艺质量不好引起的干扰。工艺质量包括布线、装配、*和元器件安装位置等，其中*质量尤其重要。虚焊点所造成的故障变化多端，很难查找，因此要特别注意*工艺。由于电子管放大器的元器件体积较大散热快，*时应采用W左右的电烙铁，元器件引线要预先刮亮上锡，助焊剂应采用松香或中性焊剂，避免焊剂对器件的府蚀和引起漏电。噪声的来源及抑制方法噪声和干扰引起的交流声是不同的，噪声是由一系列杂乱无章的电压波动造成的。放大器的噪声是与信号相对立而存在的，信噪比是信号的有用成分与噪声强弱的对比，常用分贝数表示。放大器的信噪比越高表明它产生的杂音越少。信噪比的定义是：信噪比=信号功率/信号中的噪声功率放大器中噪声的产生可以分成两个方面，一是电路中的热噪声，二是电子管本身的噪声。任何导体或者电阻，即使不接入电路，两端也有电压存在，其原因是导体内部*电子的热运动是不规则的，在任何瞬间通过导体每个截面的电子数最的代数和不等于零，因此在导体的两端就呈现一个随时间变化的噪声电压。从非正弦交流电的分解可以知道，它包含许多不同频率的交流分量，这些交流分量经过放大，会对放大器产生严重的影响。电子管内部产生噪声的原因主要有管内真空度*、阴极发射电子的不均匀性和五极管内由于阴极发射的电子速度和方向时常在改变，屏极与帘栅极之间的电流分配在时间上的不稳定产生噪声。采用跨导大和真空度高的管子，对降低噪声是有益的。