收音机怎样选用半导体管

一般业余爱好者装制半导体管收音机，往往不太知道该怎样选用合适的半导体管。有了较好的或典型的电路，只提供了有装好收音机的可能，还需要选用合适的元件（其中包括半导体管），以及装置调整得好，才能取得良好的收音效果。半导体管选得不合适，不但会影响装机质量，还会大大缩短管子的寿命，甚或根本不能工作。本篇将简略地介绍装制收音机时选用半导体管的一般常识。

一般装置收音机，总希望声音愈大愈好。这就要求末级半导体管的输出功率应尽可能的大，但半导体管用作放大时，集电结处在阻流状态，会产生热量，使管子的温度升高，因此每种半导体管都用“集电极最大损耗功率P\(_{cmax}\)”这一参数来限制结的最高温度，以免半导体管因发热过度而损坏。所以选用Pcmax大的管子，才可能得到比较大的输出功率。一般设计用单管作甲类单边功率放大时，最大输出功率应不超过P\(_{cmax}\)的一半；而作乙类推挽放大时，则应当不超过每个管子的3.5倍比较合适。在附表中列出常见的几种国产半导体管的最大集电极损耗功率和允许的最大输出功率数值，供设计选用时参考。

要说明的是：由于还要考虑到温度的变化和允许失真的限制，实际上能达到的最大输出功率还要比表上所列数值低得多，例如P\(_{cmax}\)为125～150毫瓦的管子，在甲类单边运用时能达到30毫瓦也算不错了，如采用乙类推挽电路，也不过可到100～200毫瓦左右。

有些爱好者想用高频管来代替低频管用，这是很不合适的，因为一般高频扩散管的P\(_{cmax}\)比较小，如3AG11～14（Π401～Π403A）只有30毫瓦，把它用作低频管，要求它输出几十毫瓦来推动扬声器，管子非坏不可。

此外，为了使收音机放音逼真动听，在选用低频管时，还要考虑失真问题。

从失真的角度来看，管子的共基极截频率f\(_{a}\)高一些好。这对单管应用问题不大，但在推挽运用时颇关紧要。推挽运用的主要优点是提高效率和获得更大的不失真功率，而推挽线路是靠对称性来降低失真的。所谓对称，不仅要求在工作点上和动态范围内推挽二管的集电极电流近似相等，电流放大倍数相近、反向饱和电流Icbo相近和随温度的变化一致；还要求在音频范围内二管对同一频率信号的“相移对称”。我们下面借助图1来说明“相移对称”问题。我们知道乙类推挽的二只半导体管是输换工作的，在信号的正半周时一只管子（甲管）工作，负半周时另一只管子（乙管）工作，而在输出端得到完整的正弦波形。如果甲管对正半周信号有0°或100°的相移（即输出比输入落后100)，而乙管对负半周也相应的有0°或100°的相移，即“相移对称”，结果输出是理想的正弦波，如图1（a）所示。但若甲管对正半周的相移是100°，而乙管对负半周的相移是106°，即相移不对称，输出端就出现了如图1 （b）所示的波形，产生了失真，声音就不好听了。

要挑选相移对称的二只管子是不容易的，所以我们就从管子的特性上去动脑筋，发现半导体管的相移是在使用频率低时小，使用频率愈接近f\(_{a}\)，相移愈大，所以选用fa高的管子是一个解决办法。

往往有这种情况：推挽的二只管子在静态工作点上集电极电流和β是对称的，但当输出的功率大时（工作电流大时）就不对称了，这种情况下，收音机就得不到大的不失真功率，所以在选配推挽管时不在5伏1毫安典型工作状态下，而是在2伏20毫安状态下选配，使之对称，这对增大不失真功率更为有利。

集电极反向饱和电流I\(_{cbo}\)小一些对失真和稳定性都有好处。因为Icbo不受信号大小来控制，而取决于温度的变化。

输出功率和输入功率的比值称为功率放大倍数K\(_{p}\)（功率增益），特别是末前级放大器希望Kp大一些，这样可提高灵敏度或减少级数。下面我们讨论一下K\(_{p}\)与管子参数的关系。

K\(_{p}\)是电压放大倍数Ku和电流放大倍数K\(_{i}\)的乘积。

先看K\(_{i}\)：β是共发射极短路电流放大倍数，即在输出端短路时Ki=β。输出端所接负载愈大，K\(_{i}\)愈小。

再看K\(_{u}\)：它是输出电压与输入电压的比值，即

如果忽略管子内部很小的反馈输入电阻，就可认为输入电阻为h\(_{11e}\)（输出端短路时的输入电阻），那么

从这个式子来看，增大负载电阻R虽然能使K\(_{p}\)增大，但R大了，电流放大倍数Ki就小了，显然负载电阻R不是愈大愈好而是有个最佳值，对3AX11来说这个最佳负载约为10千欧左右。若末前级放大器（要求K\(_{p}\)大而不要求有最大的功率输出，即不要求功率匹配）的负载用最佳负载或比最佳负载略小一些时，Ki≈β,那么K\(_{p}\)≈β\(^{2}\)\(\frac{R}{h}\)11e，我们从而得出选用末前级低频放大管的原则，即β;h\(_{11e}\)的比值愈大愈好！当然不能光着眼于选好管子，还应在电路上多想办法。

用在中、高频放大时要求功率增益高，同时要稳定，不会产生自激振荡，故截止频率f\(_{a}\)要高，这样功率增益就高。原因是当频率接近fa时，a就逐渐降低了。另外从失真的角度也要求f\(_{a}\)高，这是因为截流子在半导体管内部扩散是要有一定时间的，当频率高到和载流子由发射结通过基区扩散到集电结的时间可以相比时，集电极电流就落后于发射极电流，因而有时间滞后，就象以前所说有了相移。当基极输入信号正半周变大时，由于载流子从发射结到集电结要有一定时间，集电极电流不能马上变大，由于频率很高，当基极处于信号负半周变小时，集电极电流反而刚好增大，造成严重的相移失真。

另外，基区扩展电阻r\(_{bb′}\)和集电极电容Cc也影响输入端电压，使它增大；C\(_{c}\)跨接在基极与集电极之间，对高频来说是个很好的通路， Cc大了，将产生反馈。故r\(_{bb′}\)和Cc都要小一些才好。

我们记得电子管有一个质量因数，叫S（跨导）C\(_{o}\)（极间电容），它表达了电子管作宽频带放大时的放大能力。类似地在半导体管中也可以把fa;r\(_{bb′}\)Cc作为它的质量因数，它表征半导体管在高频时的放大能力。在只有一个或两个管子的收音机中，为求功率增益大，高频管应尽可能选f\(_{a}\)高、rbb′C\(_{c}\) 小一些的高频管。这样功率增益高，装置效果好。一般可选用3AG3～3AG4（旧型号2Z303～2Z304）、3AG11～3AG14（Π401～Π403A），以及3AG23～3AG24（3G1C～3G1D）等。在超外差式收音机中，变频级和振荡级可选用上述这些管子；中频级要求可低一些，例如可选用3AG1～3AG2（2Z301～2Z302）和 3AG71～3AG72（2Z118～2Z119）等，它们的fa比前举各管要低一些，当然选用前举各管也可以。

一般来说，管子工作频率愈比f\(_{a}\)低，增益愈高，例如在共发射极电路中，当工作频率低到fβ的几分之一以下时，放大器的增益很高，只要有微弱的反馈就会使放大器自激，产生不稳定现象。而这个危险频率是和r\(_{bb′}\)成反比的，即rbb′愈大（r\(_{bb′}\)串在输入端阻止输入电流），出现可能不稳定的危险频率愈低，这对稳定性有好处，因为它使可能稳定工作的频率范围缩小了；但rbb′大了，功率增益要降低，故两者是矛盾的。由此看来，把高频管用在低频电路，除了受最大集电极损耗P\(_{cmax}\)的限制外，从工作不稳定来考虑也是不合适的。

对振荡管的要求也和放大管相似，因为把振荡器的反馈回路断开后也是一放大器，而且我们要求这个放大器具有很高的功率增益，工作在f\(_{a}\)附近的振荡器是无用的，它的输出功率和输入功率相等，没有功率供给负载，只能勉强维持振荡，所以振荡频率比fa愈低，愈容易起振，振荡器的输出功率也就愈大。一般选择管子时，使振荡频率等于13f\(_{a}\)或更低。

对于变频级运用的半导体管还希望管子本身的噪声系数要小一些，因为变频级处于收音机的第一级，这级所产生的噪声通过以后所有各级的放大，将严重影响收音的清晰度。

在换用其他变频管时，一般除注意管子桔构（PNP或NPN）和原来管子相同外，截止频率f\(_{a}\)应不比原来管子低，同时应重新适当调整一下集电极电流，不过增益可能会比原来的低，因为振荡线圈不是对各种管子都合适的。

图2是一般的半导体二极管检波线路。当输入正半周时，二极管导通，通过二极管正向电流对电容器C充电，电容器C两端的电压是随着外来信号幅度变化的，信号大时电压也高，反之也低，故波形和外来调幅信号幅度形状相似，要电容器C上电压高，就要求二极管正向电流大，即正向电阻小。负半周时，二极管截止，电容C向R放电，得出音频的平均电流，在R 上产生和外来信号包络线相似的低频电压，靠这种非线性达到检波目的。

选用检波二极管主要应考虑两点：（1）工作频率高，如一般用点接触管而不用面接型管。（2）正向电阻小，线性好，从图3二极管伏—安特性曲线可很方便地说明这点：有同样输入电压时，甲管输出电流大，检波效率高，而且由于甲管的伏—安特性曲线比较直，输出的电流波形和输入电流波形接近，失真小。乙管的伏—安曲线比较弯曲，输出电流比较小，检波效率低，而且输出电流波形和输入电流波形差别大，失真厉害。

常用作检波的点接触半导体二极管是2AP1～ZAP7、ZAP9～2AP10和2AP11～2AP17。它们在性能上的特点是2AP1～2AP7的正向电阻大（500欧左右），检波效率低，2AP9～2AP17的正向电阻小（100）欧左右），检波效率高。它们的工作频率都能满足中、短波广播收音机和电视机检波的要求。（良木）