几种电子管检波线路的实验

我们已经做过矿石检波器与调谐回路的实验了。通过这些实验可以知道矿石检波器中的矿石是一种半导体元件。由于它具有单向导电的特性，所以接在天地线回路里能起检波作用，经过它把广播电台发出的音频信号从载有这些信号的高频率电波中分离出来，通过耳机还原出本来的声音。同时也可以知道在检波器里，在天地线中间还须加上适当的调谐回路，通过变更回路里的电容和电感量，才能在许多电台播音中，把要听的声音选择出来。从对这些现象的了解出发，我们现在再进一步做些利用电子管检波线路的实验。

实验用材料 材料与矿石检波器实验中使用的相同，即（1）1A2П电子管一只（也可以用其他类型电子管），小七脚电子管座一只，1.5伏干电池一个，双回路线圈一只，单连可变电容器一只，天地线一付，耳机一只，接线柱四个，500微微法（0.0005微法）纸质固定电容器一只。

实验方法 1A2П本是七极管，现在把它按图2线路接法，先将管脚2，3，4和6在管座上连接一起，这样就成为一只只有丝极和屏极的二极管了。把电子管接入检波器回路中原来按装矿石的地方上。在丝极1和7两脚接线柱上接上“甲”电，即1.5伏干电池，这时旋动单连可变电容器C，可以选择到要听的电台播音。在耳机接线柱两端加接一只500微微法固定电容器C\(_{2}\)，耳机里的声音要比未接它时更清楚些。

思考 这一实验说明二级真空电子管在丝极（在有些类型电子管中是阴极）通电加热以后，在丝极和屏极之间加接一个电压，丝极就放射电子，屏极（也称阳极）则吸收电子，于是电子管里从丝极到屏极流动着一股电子流，而且这股电子流是只向一个方向流动的。如果丝极和屏极间加给的电压是交流电压，只有当电压是正半周时，才有电子流动，负半周时电子停止流动。从天线上接收下来经过调谐回路引到二极管丝极和屏极间的电压，正是频率很高的交流电压。在电压的正半周时，二极管丝极屏极间有了电流。这种电流已变成随着原来电台播音时声音大小变化强弱不等的颤动直流电流，经过耳机再还原出和原来相同的声音。这种检波方法和矿石检波器一样，是靠单向导电这一作用来完成的。耳机两端跨接一只固定电容器C\(_{2}\)，是因为从电子管检波以后得到的颤动直流电流中，多少还掺杂有一些高频成分。这些高频成分在检波以后是不需要的了，C2的电容量很小，高频容易通过，接在这时起着旁路的作用，使高频成分不经过耳机。这样从耳机中还原出的声音就更清楚些。

注意 无线电应用的电子管类型很多，每一种类电子管管脚和管座接线都是一定的。在画出的线路里，接法常用数码标记，说明应该接连管座第几插脚。管座上的数字顺序，在无线电书籍里都是按照管座仰视图定的，即从管座底面向上的看法（图1）。必须记清这点，这样不致把电子管接线错接，才能使电子管正常工作。

实验用材料 除了上面已有的电子管耳机等以外，增加22.5伏“乙”电池一组，没有制成的商品小“乙”电池。可用1.5伏的四号小电池15只串联焊接；9伏“丙”电池一组，用1.5伏四号或五号小电池6只串接；100微微法纸质固定电容器一只；电池用接线柱四只。

实验方法 首先将电子管和线路接线按图3的线路图改接，第2、3和6脚仍然接在一起作为屏极，将第4脚分离开单独成为栅极，使电子管成为一只三极管。再把“乙”电通过耳机接到电子管的屏极和丝极之间，电池正极接向屏极，电池负极接到丝极。把“丙”电接在栅极和丝极之间，用4.5伏，电池正极接到丝极，负极接向栅极。然后再把灯丝回路的“甲”电接上，旋动调谐可变电容器C，从耳机内可以听到播音。如将“丙”电池供给栅极的负电压从-4.5伏提高到-9伏，便不能收音。将“丙”电压从-4.5伏降低到-1.5伏，或将“丙”电池取消，把接线柱两端连上导线使之短路，这时声音便由好变坏。如将“丙”电的两极反接，即将电池的正极接栅，负极接灯丝极；或将“乙”电两极反接。即负极通屏极，正极接丝极，也不能收音。

思考 进行这一实验，应当对三极管的性能和电子管的特性曲线加以温习。从无线电读本和教科书里，我们学到过三极管的构造。它是从二极管发展出来的，除了二极管原有的丝极（或阴极）和屏极外，又在这两极之间加了一个由细金属丝绕成螺旋栅网形的栅极。增加了这个电极以后，若在它和丝极之间加给一个电压，那么原来丝极到屏极间的电子流强度便会受到电压的控制。如果栅极电压是很高的负电压，屏极和丝极间的电子流还会完全被截止。电子管的种类很多，每一类型都有表示它自己工作状态的特性曲线。这是制造电子管的工程师们在电子管制成时，对它进行了各种测验，将测验结果绘成各种曲线。加在电子管屏极上的电压固定不变，变动栅极的负电压，使屏极电流随着变化，根据这样测试绘出的曲线，称为电子管的栅极特性曲线。屏极检波就是依照三极管栅极特性曲线，将栅极负电压提高，把工作点固定在曲线上靠近屏流截止点附近的一点上而完成的。这时从天地线间取得的交流电压，经过调谐回路引至电子管的栅极上。当高频电压是正半周时，屏回路中的电流增大；反之在负半周时，屏回路中的电流停止。这样随着广播电台电波中所载声音的高低变化，屏极回路里流动着强弱不等的颤动直流电流，经过耳机又还原出原来的播音来。将“丙”电的负电压由-4.5伏提高到-9伏时，曲线上的工作点移到屏流截止点，将负电压降低，或将电池电极反接等等都不能收音，也是由于曲线上工作点变更的关系。在“丙”电池两端还可以接上一只100微微法的固定电容器，这样可以降低“丙”电池对调谐回路中交变高频电压的阻挡作用，使栅极和丝极间高频回路更通畅。这种检波方法对已检波的信号还有放大的作用，但灵敏度低，必须有较强的信号电压才能工作。

实验用材料 除上面已有材料外，还应准备半瓦型炭质电阻500千欧、1兆欧，5兆欧各一个，250微微法云母或纸质固定电容器一只。

实验方法 电子管仍按上一实验的接法接作三极管，线路按图5改接，把栅极固定电容器（C\(_{3}\)250微微法）和栅漏电阻（R11兆欧）并联一起接在电子管栅极和调谐电容器定片与线圈L\(_{2}\)第3端之间，接线尽量缩短，应该把C3和R\(_{1}\)直接焊在管座的栅极插脚上。先接上“乙”电，再接入“甲”电，旋动可变电容器C，便可收到播音，与以上实验过的检波方法比较，声音更响亮些。

思考 在各种电子管检波方法中，栅极检波灵敏度最高。除检波外，还有放大作用。在这一线路里，电子管在特性曲线上的工作点与屏极检波所选用的不同。在屏极检波中，工作点是选在曲线下部临近屏流截止点的弯曲部分。在栅极检波中则是选在曲线的中间直线部分（图6）。栅极和丝极这时可以看作是二极管的两极。当天线引来的高频电压经过调谐回路和固定电容器加到栅极上时，就和二极管检波情形一样，在电压为正半周时，栅极和丝极间有电流流动；在负半周时栅流几乎停止。栅极电路里发生的单向电流流过栅漏电阻R\(_{1}\)产生了电压降，使栅极对丝极间的电位差随着栅流大小而变动，所以又控制着屏极丝极间的电流，使屏流又随着栅压的变化而变动。这样既完成了检波作用，同时还进行了放大。所以栅极检波的灵敏度高，接收微弱信号比较有效。栅极电容器和栅漏电阻的正确数值，是由栅极充电放电需要的时间常数决定，一般所用电容量为100至250微微法，电阻为1至3兆欧。如将栅漏电阻更换为500千欧或5兆欧，这时时间常数变更，收音的效果也就不一样。（黄兆光）