真空管的構造與放大原理


我想信大部分 的新一代電子業餘愛好者或電子入門初哥,對於真空管的內部構造與放大原理都不大很清楚,特別是有興趣於電子的入門人士,所以特別開一個泠門的真空管標題,認識一下早期的真空管是怎樣的。

由於深奧的電子學理論往往令人卻步,加上又不知從何處入手,在以下的文章裡面,先簡單介紹真空管的構造,對於想入門的Hi-Fi發燒友,會是 一大喜訊。

首先我們先看看基本的真空三極管構造,如圖一所示

 

 

 

 

 

 

 

圖一

在圖一中,A是真空管的內部構造,對照於真空管的電路符號B,而C是真空管的外觀圖,而最右邊是電子真空管的真實圖片。

在A圖中,在最外面的是屏極,中間螺旋狀的是控制電子通過的柵極,柵極圍繞著陰極和發熱燈絲。在真空管線路裡,一般都在屏極與陰極之間,加上正電壓,那麼將會產生電流經過屏陰極之間,而柵極的功能就是能控制屏極與陰極之間的電 子流量通過多少。

圖二

假設現在的屏極電壓保持不變,我們逐漸改變柵極的電壓,(由於真空管的輸入阻抗是很高的,我們就設Ig等於0且Ip﹦Ik)做成表格如圖 三.

 
柵極偏壓 0V +1V +2V +3V +4V +5V
屏極電流 10mA 12mA 18mA 22mA 24mA 24mA
柵極偏壓 0V -1V -2V -3V -4V -5V
屏極電流 10mA 8mA 6mA 4mA 2mA 0mA
 
圖三

當偏壓由0V升至5V的時候,每增加1V的偏壓,流過屏極的電流相對地以非線性數值增加。但是如果由0V降低至-5V的時候,每降低1V的偏壓,電流會降低2mA, 而且是以線性數值地減少,直到沒有電流為止,這就說明了為何真空管大部分操作在負偏壓的狀態下。

我們再假設有個線路如圖四所示

圖四

這線路提供了-2V的負偏壓,由圖三我們可以知道此時的電流Ip會是6mA,所以B點的電壓是190V。(250V- (10K x 6mA) = 250 - 60=190V)

此時我們再多加-1V的電壓於A點上,那麼負偏壓會變成-3V,Ip會變成4mA,B點的電壓變成210V。

當我們提供-1V的時候,B點的電壓改變到20V,訊號被放大了20倍且是反向的。

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