无线电工厂制造的电子管很多,外形和内部结构彼此不同,为了好区别起见,就给每种电子管起上名字,如6L6,6V6,6J7等,就像人有姓名一样。经常使用电子管的人,摸熟了某些电子管的性格,一提管名就记得它们的优、缺点和特点;但电子管有成千上万种,单凭记忆是靠不住的,而且一个人也不可能样样电子管都用过。那么,遇到名称陌生的电子管怎么办呢?电子管工程师们在每种电子管制成以后,进行了各种测验,把结果一点点地记下来,然后绘成各种曲线,叫做“电子管特性曲线”,只要我们了解这种曲线,我们就会设法使用任何名称的电子管。根据特性曲线,我们对电子管的作用可以作“重”的分析,帮助我们选择电子管,在各极上加多少电压就能对某种负荷输出多少电压和电力,在什么情形下使用有毛病或会缩短电子管寿命。自然,仅仅知道电子管特性曲线的用法,还不能解决构成无线电路的一大串其他问题,不过首先学会怎样使用“电子管特性曲线”是很有必要的。

电子管电路,乍看比较复杂,所以我们先说明一种最简单电路的特性曲线,来带助了解电子管特性曲线的绘法。

现在我们拿一个电池,把它的两极经过一个电流表接到一个可变电阻上做成功一个最简单的电路。设电池的电动势E是10伏,可变电阻R的变动范围是从1到10欧。当变动R时,看电流表的读数,就知道这电路里的电流I是跟着变动的。我们可以计下几次的读数,例如当R=1欧时,I=10安;R=2欧,I=5安;R=10欧,I=1安。这三对数值所表现的只是这个电路里的三种情况,即使我们能记下更多次的测试结果,严格地说,也还不能代表一个电路的全部情况。要完全表明这个电路的特性,可以用“曲线”。一条“曲线”是无数点所构成的。每一对R和I的数值,只决定曲线上的一个点。绘曲线的方法很多,我们可以在纸上先绘横、直两根相互垂直的线,叫做“坐标轴”,把它们各等分成多少段,在等分点标注上数字,例如1,2,3……等,现在我们就用垂直线上标注的数字代表电流的数值,用横线上所标注的数字代表电阻的数值,这样,例如当R=1,I=10时,就可平行于这两条线隔开横1直10的另外绘两条线相交于一点,这便是上述简单电路的特性曲线上的一个点。有多少对R和I的数值就可以定多少点,最后把这些点连接起来,就成为一条曲线(直线可以看成为曲度很小的曲线)。只要点数够多,连接起来就成为一条光滑的“曲线”,这种曲线就大约能代表这个电路里R和I的数值关系(在理论上讲,一条曲线应该能完全表示所有的数值关系),这就是它的特性曲线。

同样,我们可以把一个二极管看成是一种电阻(自然特性和普通电阻不同),把二极管的屏极和阴极经过一个电流表分别接到一组电池上,电流表就会有读数,假定这组电池是许多小电池串联组成的,我们可以逐渐加高电压,这样每次看所用电池的电压E是多少伏,和电流表的读数I是多少安,就得到所谓“E—I曲线”上的一个点,这时两个坐标轴一条是代表E,一条是代表I。多试几次,得出许多点,把它们连接起来,就成了一条完整的二极管屏压和屏流的特性曲线(屏极是直接到电池上的,所以屏压就是电池的电压)。若把电池反过来接,即把二极管的屏极和阴极接到电池组的负极和正极,电表里就没有读数,在曲线上定不出一点来,因此这个曲线首先就表现了二极管的单方向导电性。如果反接电池,还能够看出很小的电流,例如正接1.5伏电压,电流是0.3毫安,反接1.5伏电压,电流向相反方向流是0.01毫安,它们的比值是0.30.01=30,这个比值愈大,就表示这个二极管做为整流器(也叫做检波)的性能愈优良。有些二极管,在加小电压时,正反电流相差不多,电压加大后正反电流才有显著区别,那么这种电子管就只能做为强信号电压的整流管。在收音机里,从中频电压中“检”出首频电压,就是靠这种整流作用来完成的,但看一般检波管的特性曲线,中频电压不达0.5伏时,相当弯曲,表示电压和电流不成比例,检波的结果会产生失真,因此设计收音机的前几级,无论信号有多大变化,要使末级中频输出至少0.5伏;而对各音频放大级,也是假定有0.5伏电压被检波后得到音频电压输入,足够产生额定音量输出来设计的。可见电子管特性曲线对我们无线电路的结构是多么重要了。

用同样的方法,我们可以绘出三极管的特性曲线。所不同的,是我们现在能够绘出的曲线不止一条而是一组好多条。假设我们还是将三极管的屏极和阴极经过一个电流表分别接到可变电压的电池组的正、负极,而栅极和阴极间也另外接一个可变电压的电池组2,很显然的,根据我们所了解的三极管的基本作用,这时屏流是受电池组1的电压(等于屏极电压)和电池组2的电压(等于栅极电压)共同控制的。我们可以固定任何一组而变动另外一组电池的电压,看电流表读数的变化,绘成曲线。如果固定于一个栅极电压而变动屏极电压,所得到的就是一条三极管的屏压——屏流特性曲线,在这条曲线上要注上所用栅极电压伏数。换用另外一个栅极电压,就得到另外一条曲线。这样,我们用正、负许多个固定栅极电压,就得到一族三极管的屏压——屏流特性曲线。倘若我们每次固定一个屏压而改变栅压,那么我们每次就可以得出一条三极管的栅压——屏流特性曲线,在这曲线上改注上所用屏压数。换用许多个固定屏压,就同样可以得出一族三极管的栅压——屏流特性曲线。
电子管的极数如果再多,例如四极管,只要我们固定它的帘栅极电压,就同样得到一族屏压——屏流和一族栅压——屏流特性曲线,在绘这两族特性的纸上,注明所用固定帘栅极电压数;绘五极管的这两族曲线,也是在纸上注明所用固定帘栅极的电压,因为抑制栅极一般接阴极,用不着特殊标注。
可见绘制这类电子管特性曲线并没有多大困难,原因是我们还没有考虑到电子管有信号输入和把输出接到负荷的情形,这些成族的特性曲线还都没有表明电了管在电路中的作用,因此术语叫它们是静态特性曲线。
静态特性曲线可以告诉我们些什么?
这种静态特性族,除了告诉我们一些电压和电流的关系外,还有什么用呢?首先,用它们可以求出电子管的特性常数μ,r\(_{p}\)和Gm,我们已经说过这些常数对于安排无线电路, 选择和使用电子管都是非常有用的。
例如我们看图5,所绘的是任何一个电子管的一族栅压——屏流特性曲线。μ是代表产生同样屏流变化时,屏压和栅压变化的比值。图中屏压E\(_{p}\)=150伏,栅压Eg=0时,屏流I\(_{p}\)=36毫安;而Ep=350伏,E\(_{g}\)=0时,Ip=85毫安,即增加200伏的屏压增加了85-36=49毫安的屏流;倘若改变栅压,使屏流在350伏的屏压下仍回到36毫安,E\(_{g}\)应当由0变为-25伏。换句话说,25伏栅压的变化相当于200伏屏压的变化,所以μ=20025=8。

R\(_{p}\)是变化的屏压数对所产生变化的屏流数的比值。上例中当Eg=0时,E\(_{p}\)变化200伏,而Ip变化49毫安即0.049安,所以R\(_{p}\)=2000.49=4082欧。
G\(_{m}\)是变化的栅压数对所产生变化的屏流数的比值。上例中当Ep=350伏时,E\(_{g}\)由0变为-25伏,屏流的变化是0.049安,所以Gm=0.04925=0.00196漠=1960微漠。
其次,看电子管静态特性曲线,可以知道应该怎样利用电子管。例如我们要用一个电子管做放大器,它的栅压——屏流特性曲线如图5,显然我们不能利用曲线底下和顶上的弯曲部分,因为这里栅压的变动不能得到成比例的屏流变动,将产生失真。我们可以选定中间直线部分的一段来利用,即我们可以在这电子管上加屏压E\(_{p}\)=100伏,栅压Eg=-18伏,当有信号电压使栅压在-36至0伏间变动时,就可得到直线不失真放大。

同样,我们比较一个四极管和一个五极管的屏流——屏压特性曲线(图6甲和乙),就知道四极管曲线上在A—A直线(屏压约等于帘栅压)左面的一大段不好用,所以四极管放大器上所能用的屏压必须远大于其帘栅极电压;而一族五极管的曲线,到屏压很小时,栅压对屏流的影响才显出不够均匀,因此五极管用任何帘栅电压时,其屏压变化可以较大,因此输出的电力可以较大。
——待续——
(本刊参考 张公绪 阎育苏两同志来稿编写)