三极电子管的动态特性（dynamic characteristics)

天马飞云

三极管在实际应用时，屏极接入电阻后，当其屏极电流增大时，会引起屏压降低，反之屏流减少，屏压增加，因此动态Ip--Vg特性曲线会和不同屏压的静态曲线相交，且其斜率小于静态特性的斜率。所以三极电子管实际工作时的动态特性是完全不同与静态特性曲线。

天马飞云

在实用电子管电路中（例如图1所示的放大器电路），当栅极加上交流电压时，先产生屏流Ip，流经电子管的负荷电阻Ra（为了要使电子管输出较大交流电压或电力，我们必须加负荷），便产生电压降Ip*Ra，即当有Ip流动时，屏极电压就比电源电压小了IpRa，如果Ip的大小受栅极的控制，随着栅极电压的变化而变化，那么屏极电压就会相应地发生变化。显然屏压并不是“静止”不动的了。尽管在有负荷的实际工作情形下，屏压Ep和栅压Eg同时变动，但我们还照旧可以测量出来在不同栅压时的屏压数值和屏流数值，在绘图纸上把它们之间的关系一点点的绘出来，这些曲线，就是电子管的动态曲线。电子管的动态曲线是随着负荷改变的，而电子管的负荷又是随着使用的情况改变的，例如电力放大管和电压放大管的负荷电阻，数值就大不相同。因此，电子管动态特性曲线只能根据千变万化的实际使用情况来分别决定，而不是工厂所能预先给出的。电子管手册里一般没有动态特性曲线，就是因为这个道理。为了方便起见，我们可以把动态曲线就绘在静态曲线一张纸上。图2甲和乙就是把一个苏联电子管6H9C的动态和静态特性曲线，分别绘在栅压一屏流及屏压一屏流两种静态曲线图上的情形。在各动态曲线上，还标明了所用负荷电阻的数值，显然的表示出动态曲线和负荷的关系。

hsj21

这是个好贴，特别对初接胆机的爱好者有作很大的帮助，同时也希望各路大神多些发如此类贴……

小喇叭

不错，实践

穷困潦倒

这种仔细分析的入门贴适合我看，谢谢

天马飞云

自然，电子管的负荷，不一定永远是纯电阻性质的，例如当一电子管的屏极电路里，接有一个线圈时，它的负荷就是含有电感性质的。如果我们实际一点点的测试，就会发现有阻抗负荷Za时的电子管Ip—Ep动态特性曲线，变成为圆形或椭圆形状如图3所示

天马飞云

纯电阻负荷的动态特性绘制， 无论是在栅压——屏流或屏压——屏流静态曲线族上，加绘动态曲线，首先要找到所谓“工作点”Q。工作点就是当接有负荷后，任何电极的电压都还没有发生变化时，由电子管各极的电压和电流值所决定的一个点。例如我们任意绘出两族Ip—Eg及Ep—Eg静态曲线如图4甲和乙，设加在电子管栅极上的电压是-15伏，屏压是+200伏，屏流是30毫安，那么我们便很容易在这两张图上定出点Q来。显然，动态曲线一定会通过Q点，在各极电压不断变动的过程中，只要有一个电极的电压某一瞬间的数值，恰好又变到等于没有变动以前的直流电压数值，那么它这一瞬间的工作点一定就是Q点。
    在Ip—Eg静态曲线族上绘动态曲线，除了用实测的方法外，还可用数学理论求出动态关系的近似公式，然后根据公式，一点点的计算，最后连接许多点把曲线绘出来。这种计算如果只求近似值实际并不困难，但为了免除对所用的一些普通三角和级数问题作过多的补充讨论，我们这里不详谈这种计算方法。最简单的方法，是先绘动态Ip—Ep曲线，然后再根据它来求动态Ip—Eg动态曲线。
    在Ip—Ep座标纸上绘动态Ip—Ep曲线，除了可用实测方法外，用计算方法同样准确，又十分方便，通常我们分析电子管在电路中的作用，多用动态Ip—Ep曲线，这又叫做“负荷线”。因为它比较简单实用，下面我们详细加以说明。

天马飞云

首先，我们解释一下“交流实效负荷电阻”的概念。以后为了区别起见，我们用Rac代表交流负荷电阻，而用Rdc代表直流负荷电阻。图5是一个电子管放大器的实际线路图。构成6H9C（即国产管6N9P或欧美管6SL7）管的屏极输出回路的，有Ra，Cc和Rc等元件。很显然的，电子管的直流屏流部分只通过Ra，不会通过Cc而跑到Rc里去，所以Ra就是直流负荷电阻Rdc。我们说过，随着交流栅压变动的屏流，可以分成为一个直流屏流和一个交流屏流相加。因此，除了上述的直流屏流还有一个Cc不能阻挡的交流屏流。换句话说，交流屏流不仅通过Ra，它还通过Rc。通过Ra后的交流屏流是经电源Eb和机壳的连接回到阴极、通过Rc的交流屏流，也是经机壳的连接回到阴极（图中代表接机壳）。所以对交流屏流来说。Ra和Rc实际是并联起来的两条通路，它们的并联电阻：RaRcRa+Rc就是所谓“交流实效负荷电阻”Rac。即Rac=RaRc;Ra+Rc。交流屏流在Rac两端的变动，引起屏压作相应的变动，所以我们绘动态曲线，必须把Rac当为真正的负荷来看待。在Ip，Ep坐标纸上所绘的动态曲线，是一条直线，换句话说，由各个变动着的栅压，屏压和屏流所决定的各点，恰好都在一条直线上。这条直线的绘法很简单（参考图6）。假定不加交流栅压时的屏压是250伏，屏流是2.5毫安，栅压是-2伏，我们很容易定出Q点如图4乙。现在假设由于栅压的变动，使屏流增加了3微安，而使屏压减低了3×Rac毫伏，假定Rac＝40000欧， 则3×Rac＝3×40000＝120000毫伏=120伏。因此我们在Q点可绘一垂线，顺这垂线向上量一距离等于3毫安的变化，得点C，再经C点绘一水平线，并顺这水平线往左量一距离等于120伏的降压，得点D。然后通过D点和Q点绘一直线，这就是我们所要求的Ip—Ep动态曲线，也就是交流负荷线。
    利用Ip—Ep动态曲线，我们很容易绘出Ip—Eg动态曲线（同时看图4甲和乙）。即把Ip—Ep动态曲线上各点的屏流和栅压值移到Ip，Eg坐标纸上，然后把这些点联起来，就是同一电子管的Ip—Eg动态特性曲线。例如图2甲中的1′，2′，3′，4′，5′各点就是这样从图4乙中的1，2，3，4，5各点决定的。

yountime

天马飞云 发表于 2013-12-26 06:57
首先，我们解释一下“交流实效负荷电阻”的概念。以后为了区别起见，我们用Rac代表交流负荷电阻，而用Rdc代 ...

天马兄，有个地方打字打错了。“构成6H9C（即国产管6N9P或欧美管6SN7）”，应该是6SL7吧。

yountime

顶起！！！这种详细的基础贴应该专门开辟一个空间，楼主，继续。！！！

天马飞云

yountime 发表于 2013-12-26 08:45
天马兄，有个地方打字打错了。“构成6H9C（即国产管6N9P或欧美管6SN7）”，应该是6SL7吧。

谢谢指正，已经改了。

yountime

指正不敢当，您客气了。

天马飞云

电子管动态曲线用处：利用动态Ip—Ep曲线，很容易求出放大器的放大倍数。例如在图5的电路中，如Ra=Rac=50000欧，共动态曲线和工作点Q如图2乙所示。当栅压Eg在-2-1=-3伏至-2＋1=-1伏之间变动时，电子管是在动态曲线上P、R间运用，由P、R点读出屏压Ep的相应变动为227伏至304伏。因此放大倍数为304-227-1-（-3）=77;2＝38.5倍。同时可以求出输出交流电压的峰值是304-2272=38.5伏，有效电压输出为38.5;2=38.51.414=27.2伏。 利用Ip—Eg和Ip—Ep动态曲线，可以看出放大器失真的大小和电波的波形。用公式计算失真度一般是相当繁琐的，而用动态曲线可以了解失真的实际情况，这就是动态曲线的优越性。图7表示当Ip—Eg动态特性曲线是直线时，在栅极上加一正弦电压，所得交流输出电流和电压（交流电压等于交流电流乘Rac，故交流电压和电流波形相同）也都是正弦波形，因此没有失真，这时所使用的Ip—Ep动态曲线段和各静态曲线的交点是均匀间隔的（a＝b＝c＝……）。相反的，倘若Ip—Eg动态曲线不是直线，则所得交流屏流和输出电压都有失真，同时Ip—Ep动态曲线和静态曲线交点的间隔也不均匀（图8中，a≠b）。要免除失真，就需要改变栅压变动的范围，工作点的位置和交流负荷的大小，则恢复不失真的情况为止，这就使得我们能够在纸上先进行设计，决定屏压，栅压，负荷电阻和栅极激励电压的大小，把电子管使用得恰到好处。
    利用动态曲线，我们既可以得出屏电变动的范围，求出交流屏压的有效值，同样我们也可看图得出交流屏流变化的范围，求出交流屏流的有效值，然后把交流电压和电流的有效值相乘，得出输出交流电功率。
    这些计算，只需用简单的加、减、乘、除，就能解决实际问题，动态曲线的巧妙就表现在这些地方。当我们使用五极管或四极管，用同样简单的计算法看动态曲线，就可以决定帘栅极应当串联多大降压电阻，再接到电源；并可以决定阴极应当串接多大电阻来产生所需栅偏压。这里我们不详细举例说明。。

天马飞云

我们灵活的使用动态和静态特性曲线，可以解决许多实际问题。例如当我们需要不失真的检波和放大时，就尽量挑选静态特性曲线较直较均匀的电子管，并使所使用的动态曲线段位在静态曲线分布最均匀的部分，以减少失真。当我们需要非线性检波或者利用非直线性来产生变频作用时，就相反地利用静态曲线较弯曲的部分。当我们想利用栅偏压的变动来自动调节音量时，我们便挑选那些Ip—Eg特性曲线弯折而拖着长尾巴的电子管（即远截流管）。特性曲线可以帮助我们解决的实际问题是这样多，而且熟能生巧用处更大。

天马飞云

最近论坛好冷啊，好像这个寒冷的天气一样。

唐西

这样的帖子很值得学习！

天马飞云

谢谢路版，T版，悄然兄的加分鼓励。

路遥plus

天马飞云 发表于 2013-12-26 14:30
谢谢路版，T版，悄然兄的加分鼓励。

技术好帖理当支持

YSun

这个帖子很好，类似的帖子应该多些，让人多学点东西。不仅知其然，还要知其所以然。

天马飞云

自1906年德.福雷斯特发明电子三极管以来，历经百余年科技不断进步，但是能够在性能上超越电子三极管这样具有低输出内阻自身失真小的线性放大器件还是没有出现，像STI（VFET)具有同电子三极管一样的非饱和输出特性的管子也只是和电子三极管在性能各有千秋而已。这正是电子三极管经久不衰的原因。