音乐传真 想问得是真空管放大器吧
电子管跟灯泡是近亲
请看偶早年的回答：http://zhidaobaiducom/question/8201377html
偶是电子管放大器爱好者希望多多交流
从爱迪生的时代开始至今，走了无数迂回曲折的道路。真空管在这百年间的历史没有太多人谈及过，以下就让我们试放眼看它在这百年间的转变过程吧！
在一八八O年初期，爱迪生改良了白光灯胆（在此之前是一种未完成的锡箔式放电系统）。爱迪生在研究灯泡的过程中，意外地有一个小小发现（当时他是这样想），就是在灯泡里，如加入一支电极，而将它连接到钨丝的电源去，被加热后的钨丝，是会向电极放电，在电极的线路里便会产生出电流来，这个物理现象，就是在今天被称为“爱迪生效应”。
被放射出来的电子，是只会流向电源电位高的一方（即电极），另外的一方是不会产生电流，这个意味着有整流作用的重大发现，爱迪生在当其时没有注意到，只稍作申请了专利权而已，就这样将它完全忘记。在爱迪生无数的发明中，关于科学原理的发明，就只得这个“爱迪生效应”而已。他在发明之后又没有利用过的惊人发现，相信就只是此次是例外吧！
爱迪生需要“委托”他人才发明了真空管，但他在一八八三年发明的留声机，就是今天HiFi音响器材的前身，身为发烧友的我们，是值得向他老人家致敬！
在1904年，曾经一度是英国Malcony公司顾问的JAFleming先生，卒之发明了用在无线电信中检波器的二极真空管。这次发明的原有概念，就是来自爱迪生早在十年前发明的“爱迪生效应”。他由于曾担任伦敦的爱迪生电灯公司顾问，所以当年爱迪生做的实验他也在场，离开爱迪生电灯公司后的他，仍继续不断进行更深入的研究。Fleming将发明了的二极真空管取名Bulb，或称Valve（取其电流只向单方向流，不会反方向流，像一道“活门”）现时流行的叫法是真空管，全部都是同一样东西。
Fleming Bulb从此奠定了其后的真空管技术之基础，反为它本身就未能在日后被全面应用在无线电通信器材方面。
两年后，即一九O六年，美国DoForest公司，将一支额外的电极（Grid)，放入二极真空管里，成功发明出一种能有效有作检波及增益的三极真空管（Orthicon)。Grid是指额外再更入的电极之形状极形似烧烤用的铁丝网（Gridiron)，所以又称Grid。
由于Fleming力称他是拥有真空管发明之优先权，所以英国的Malcony也不顾一切，静悄悄地生产起三极管来。正所谓肥水不流别人田，美国DoForest公司大为不满，更因此与Malcony公司为了三极管一事闹上法庭。这场长达十年的官司，卒之在一九一六年得出结果。法庭宣判DoForest的三极管，触犯了二极管的专利权，而Malcony公司出产的三极管，也侵害了DoForest公司注册的三极管专利权，结果是两败俱伤，无好结果，两间公司都不准许再继续生产三极管。
法庭此次的裁判，大大妨碍了真空管的发展。活用真空管来制造放大器，正正式式是在第一次世界结束后才开始，即一九二O年以后的事。
HiFi时代的真空管放大器演变前后
首先，使用（High Fidelity）一词，是在一九三O年代中期开始。在此时期，美国Western Electric公司的WE300A及RCA公司的2A3，在同一时间面世。这两支“威水”三极真空管，在音响历史上，写下了光辉的一页。
WE300A是被用来制造WE86扩音机，专门应用在当时的有声**院里。2A3则装在RCA之豪华型“衣柜式”唱机——Electroller D22里（自动换唱片）。由于WE300A是应用在专业器材里，一般人连看也未看过，因此对它毫无认识。以消费者留声机方式上市的2A3，就因而被注视。当时有很多发烧友利用这支功率作推挽式放大，制造出有22瓦之“大功率”放大器，令当时的发烧友听得如痴如醉！
一九三九年，美国哥伦比亚公司为了获得一种更宁静的古典音乐重播效果，率先使用了Lacquer Master去刻片。在第二次世界大战中（一九四四年），英国Decca亦发明了一种更新的录音方法，称为FFRR(Full Frequency Range Recording)全频带录音。（这录音方法由于是在研究敌方潜水艇的声音分辨方法中演变出来，录音的频应可从30赫伸展至14000赫，也是78转SP唱片时代劳最大极限频应范围。）
另一方面，在战争中发明的电子技术，也在战后发展成为平民日常可利用，在一九四八年，首张LP大唱片宣告诞生。音响技术在此黄金暑期因此大放异彩。 首部在美国上市的真空管放大器，是在第二次世界大战结束同年之十月推出，制造厂是Fisher。HIFI时代的序幕，是在LP模拟式大唱片面世之前一年（一九四七）掀起。当时的最触目的放大器电路，计有Williamson线路及在一九八二年逝世（八十一岁）之RCA公司Harry，FOrson博士设计的Orson线路。
欧美真空管放大器的黄金时期
Williamson放大线路是当其时HIFI放大器的代名词，英国HIFI杂志（Wireless World)就在一九四七年四、五月号一期刊登过。虽然现在的放大器线路加入负回输（原子粒机有些加入40分贝之负回输）是众所周知，但当时威廉臣线路就大胆加入20分贝之负回输，令全世界的发烧友都看得目瞪口呆。
Negative Feedback（负回输）原理的发现，是早在一九二七年八月二日。发明人是美国Bell 研究所之设计工程师Harold Black，当日他乘坐一艘游轮，在远眺自由神像之时突然构思出来，他当时立刻拿来一张当天的纽约时代日报（Time News)，就以第一时间将这个设计概念记录下来。但直到数年之后才实际研究成功，时间是一九三三年。被运用在电话机的放大线路，是在一九三六年，当时的输出变压器甚差，虽用了负回输放大电路去减低失真，但失真仍然是惊人之大（以目前的标准比较）！
由于当时的输出变压器没有今天的广阔频应，虽然威廉臣放大器聪明使用了20分贝的负回输，但后来却被很设计师不断指出其缺点，纵使如此，变压器的重要性能够因此被人初次认识，大大影响其后的放大线路技术；负回输的发明亦没有白费到！威廉臣功率放大部分虽用了KT66四极管，但因与三极管以推挽式接合工作，输出能高至10瓦。
另一方面，Orson放大线路却用对称式排列法，将6F6与三极管以平衡式连接，完全不加负回输。这种放大部之设计意念，是考虑其为家用式HIFI放大器，而将其频应特性、失真、输出及制作费等取得最妥善的协调，定下额定范围。Orson博士不采用负回输是有其理论，虽则加入负回输能将放大器的频宽拉阔，但却要付出庞大制作费，因此不太适合一般家用式放大器，用三极管及不加负回输，是既简单又能理想的音响效果，更适合普通家庭使用！
在一九四九年的Audio Engineering杂志十二月号刊中，麦景陶线路被首次发表。线路是将6L6G四极输出管与一种特别绕制的输出变压器连接的single ended“变相”推挽式放大。这种称为双丝式（bifilar)的特殊绕制变压器，由于能够消除B级推挽式放大的交越失真，因此能有50瓦输出、全频带失真低于百分一之高水准性能！以此电路，麦景陶50W—I型专业放大器正式上市！
首部被我们这一辈子发烧友深爱的同厂放大器，是在一九五五年推出的MC60，铬铁制机壳，变压器外壳的方型圆角，单是外形已令人迷迷痴痴，性格十足（当时业余发烧友自己装嵌的放大器只将真空管与变压器装在一个普通铁造起角的机壳上）。其后上市的MC—75，是采用相同电路，将6550作推挽式放大的60瓦输出放大器以KT—88（这也是KT—88初次出场）代替，而将输出提升至75瓦的功率放大器。后来更将它立体声化，MC275便宣告诞生。
前级放大器之面世
踏入LP时代之后，前置放大器便应运而生。先前曾提及过RCA在一九三四年推出之D22型豪华留声机，虽不是唱LP大唱片，但已看到附有volume-expander之附加放大器了，但这并未真正算是前级放大器。当进入LP时代后，由于刻片前要经过频率均衡（增强高频、减少低频），所以当重播时便需要一部前级放大器将之还原（减少高频、增强低频）。但每间唱片公司都有不同的均衡标准，所以如果用相同的重放线路，可能每张唱片都有参差不齐的重放曲线，有时甚至同一张唱片，但A、B两面都不同的重播频应曲线！
当时具代表性的均衡标准计有AES、NAB、RCA、Columbia、FFRR及欧洲规格之CCIR等多种，因此当时的前置放大器都附设有可选择不同均衡标准的选择制。直到一九五五年才将这个均衡标准统一，成为沿用至今的国际通用标准——RIAA。
HIFI放大器的祖先们
在一九五O年后，各种放大器相继纷纷推出。一九五O年，英国Quad 被PJWalker重振雄风，推出I型前级及功率放大器。一九五一年，真正优秀的放大器才面世 （正式名称是extended class A放大器，四极管与三极管使用同一偏压（Bias，是一种罕有的A、C级合并式工作放大器），将6L6栅极连接在输出变压器之顶（输入端），具有超平直线性响应；设计师其中一位是日后创办Dynaco公司之DHafler。Quad也在同年推出II型功率放大器，初级放大器使用FE86五极管，输出用四只KT66四极管，线路简洁，输出变压器是Quad自制，输出有15瓦。
一九五五年，通用电子（GE）公司的Petersong 与Syncrea发明了一种Single ended push-pull放大线路，消除了因变压器漏电。电感所引起的开关失真。这种放大线路虽然也采用输出变压器，但工作量却大大省略，其后更发展至OTL线路，所以可称为今天晶体管扩音机采用的SEPP线路之原型。讲起OTL线路，第一部OTL放大器亦在同年上市，制造者是Stewarts。
五三年，Borgan Amp，White Powerton Amp，Crosschart PP，Multi Feedback Amp；五四年Linear，Standard Amp，BTL线路及无限量负回输线路等数之不尽的线路，有如雨后春笋，接踵而来；同年英国Leak公司也推出“Point One”系列放大器，失真率只低于百分之零点一，所以被称为Point One，当时此部低失真放大器便曾一度成为佳话！线路方面也只不过沿用KT66与三极管连接而成的推挽式线路，没有值得提及的优点！可与麦景陶并排而列，名门名器之马兰士，也在同一年推出#1号前级放大器，跟着在五五年便于工作再推出#2功率放大器。
日本制放大器之历史
在此段期间，所谓“日本制放大器”，主要是指业余无线电发烧友的手制放大器 。以我记忆所及，“威廉臣”放大线路是在昭和廿五年（一九五O年），首先在三月号的《无线电技术》杂志公开发表。“麦景陶”线路即在第二年（一九五一年）八月之《电波科学》里首次公开。亦即在外国发表后两年后，才被（日本人）认识。虽然隔了两年时间才被认识，但当时的情形，是令人没法不兴奋的！
日本哥伦比亚公司在昭和廿六年（一九五一年）首先推出第一张日本制LP大唱片，当时的技术性杂志，只大部分刊登一些关于改良留声机的方法关于先前提及之多种HIFI放大器线路，是在往后几年才在杂志上发表。
昭和廿七年十二月（一九五二年），第一届全日本音响大展宣布隆重举行。同年，Lux以一种采用广阔频应之输出变压器制的“X”系列真空管放大器，成为HiFi电声界之热门话题。其实，Lux厂早在战前（一九三六年左右）已生产了一部753型不俗的真空管放大器（输出10瓦，有HiFi倾向之高水准胆机），相信仍有很多人能记得起这部机，但无论如何，Lux是以这只高质阔频应输出变压器一举成名，声名大噪。
由大厂制造之真空管放大器之出现，是从昭和廿九年（一九五四年）才正式开始。山水以功率放大器（HF—2A3S）及前置放大器（HRR—100）创先河。Lux接着在昭和三十年（一九五五年）推出“KMV6”及“KMR5”套件式功率放大器。山水设于东京、Lux设于大阪，这两间大厂分处东、西两面，将当时的国产放大器划分成两大类，确实引起广大人士对当时的放大器产生极为浑厚的兴趣。
这些国产胆机，单看型号也可推测其所用之真空管是何种型号，例如山水之2A3、Lux之6AR5及6V6，同年先锋也使用6V6做输出管造出功率放大器HF10M。至于外国的线路就多用KT88、KT66及6550之类的四极管，6V6就被广泛应用。
如看看这些真空管的价钱差异，大家便会更了解。以八O年的市价，一支KT88售价约八至九千日元（港币三百元左右）、KT66售价约七千日元（港币二百五十元）、6550售价约四至五千日元（港币一百六十元左右）；而6V6只需二千日元以下（低于港币六十元）便可以买得到。以上是四极管，以下的三极管大约售价是：2A3要八千日元，至于已属“名器”之“补品”——WE300B，平均售价约三至五万日元（港币一千至一千七百元左右）一只！
至于采用这支“补品”真空管初上市的功率放大器（只单用一只WE300B），就是大阪的“Stereo Gallery—Q”在昭和四四年（一九六九年）推出，中说设计人是Lux之上原氏。但从此以后，以300B做机推出市场的传闻就绝了迹。
Lux是胆机放大器的老字号，相信大家都会同意！即使HiFi界已全面进入晶体管时代也好，Lux也不忘胆机之魅力，不断推出以音色取胜之新型胆机。昭和五十年（一九七五年），得到了NEC厂的合作，Lux采用独特的制造方法及规格，自己生产出真空管来。驱动级是用了“6240G”、输出级是采用“8045G”三极管。用了这两款“铁胆”所造成的功率放大器，就是MB3045。
当然，除此之外，Lux还有很多杰作。单声道初期的MA7A就是以大功率（60瓦）而闻名，MA7A后来改良变成MB8A，再后一些便变为MB88。在步入晶体管时代之过渡时期，没有输出变压器之OTL式胆机——MQ36，都是Lux众多“名器”之一。
前级放大器方面SQ38系列最为“威水”！这系列胆机所用之6RA8及50CA10都可算是HiFi时代诞生之“靓胆”。Lux到目前还使用这支50CA10来做无负回输放大器（M68C）推出市场。
以上Lux的每部胆机，皆由上原氏的指导下制成，完全摆脱了外国胆机之影响向，是有了独特的自我性格。在一片复古之胆机热潮之中，Lux胆机确实令人听得开心、听得畅快！听说现在还有多款新型胆机经已推出，在这个数码世纪里，胆机的地位似乎还在日渐提升呢
电子管 屏极
小功率管屏极的材料最主要的是镍和电镀镍的铁，不同的屏极差异都是在此基础上产生的，而镍和电镀镍的铁一般显然从外观上不能区分，而二者性质又非常相近，所以不必详细区分，我认为从经济的角度考虑，大部分都是电镀镍的铁制造的屏极。我们常常见到的6N2银色的屏极就属于此类材料，国产的6N11银色屏极也是这种材料。但是6N2 6N11的电镀镍铁屏极应该是经过细磨沙处理过的，可以看到并不是极其光亮。而RCA 71A电子管的纯镍屏极就异常光亮，可以清晰的反射出人影。经过磨沙处理的屏极的辐射能力要比光亮的屏极略微好一些。此类屏极都是用于小功率的电压放大管子或者是外壳很大的老旧小功率管（112 171之类）。同时，许多屏蔽材料、束射屏等等部件也是用电镀镍铁制造的。
大家可以看到一些小功率的电子管，比如有些厂家的6F6（苏联新西伯利亚厂等等），屏极采用的是一种灰白色的金属，这是磨沙氧化镍或者磨沙氧化铁金属材料，它的辐射特性要比上述的材料好一些，不过仍旧不是很高。在小功率五极管6F6 6K6等等型号有所采用。
曙光70年代出品的5Z3P电子管，黑色油亮的屏极那种，是磨光涂石墨的电镀镍铁屏极，这种屏极要比单纯氧化的屏极辐射特性好许多。
有些进口的6SN7屏极是黑色的亚光材料，那是碳氢化合物高温分解以后让氧化镍黑化以后的材料制作的屏极，它的辐射特性要比单纯涂石墨磨光要好一些，因为6SN7的工作电流比较大，而屏极却很小，而且两个三极管在一个外壳中，所以采用这种材料让屏极散热好一些。
古老的功率管UX-250、UX-210等等屏极是一种有些丝毛状石墨的屏极，这种材料是磨沙以后经过石墨碳粉混合物机械黑化电镀镍铁制造的屏极材料，它的辐射特性很好，所以用于高级功率管的屏极制造。但是因为工艺复杂，所以采用这种材料电子管的价格都是很贵的。
以上这些是传统的电子管屏极材料制造工艺。二战以后，材料工艺突飞猛进，尤其是敷铝铁材料的运用，彻底改变了电子管屏极材料，什么是敷铝铁材料？目前我们见到的大多数电子管都是这种材料，比如6P1的屏极大家都见过，那种就是敷铝铁，这种材料价格便宜，热辐射性能也可以，因此大量运用在电子管中，常见的电子管都是这种材料制作的，比如目前常用的收音机用电子管6A2 6U1 6K4 6P1 6G2 6Z4都是敷铝铁屏极，常见的功率管6P3P 6P14 6P15 FU-7 6N5P，电压放大管6N8P 6N9P 6N1 6J1等也都是敷铝铁屏极材料。国产接收放大电子管中，没有采用敷铝铁屏极的是6P6P 6N2 6N11 6E1 6E2等有限的几种管子型号。
铜基敷铝铁是制造功率管屏极的好材料，著名的TELEFUNKEN EL156 EL150等电子管的屏极就是此种材料制造。实验表明，同样几何尺寸的铜基敷铝铁和碳化电镀镍铁比较，同样屏耗下屏极温度要低50度。优质的铜基敷铝铁材料外观上和6P1屏极材质相似，但是颜色要明显发黄。因为含铜量不同，所以颜色也有不同，一般来说颜色越黄，含铜越多，散热性能也就越好。
随着材料科学不断进步，石墨乳化工艺开始逐步兴起，许多功率管的屏极用了石墨乳化工艺，比如国产的一些型号300B，即采用此工艺制造屏极。
另外一种屏极材料就是石墨，在75-100瓦功率管FU5 211 845等等都有石墨屏极，国产一些300B也是石墨屏极的，有些人认为石墨屏极管子不如金属屏极管子音质好，完全是没有任何理论根据的。石墨屏极的制造工艺非常复杂、装配工艺也很复杂，但是它的效果却非常好。当然，小功率管没有用石墨屏极的。
还需要澄清的一个问题就是，有些“大师”道听途说，所谓新的WE300B是用钛作屏极，这完全是不可相信的。新型WE300B价格昂贵，俺连瞻仰的机会都没有，不过目前许多技术资料中都没有用钛作屏极的记载，只有大中型发射管之中用钼作屏极，喷图钛或者锆，而没有单纯用钛作为屏极，超大型发射管的屏极采用钨、钽或者铌来制造。事实上，对于镍基氧化物阴极而言，钛是一种有“毒性”的金属，会导致阴极过早的衰老。“大师”从何处得到的消息不得而知，当然也不排除材料科学有了新的进展或者AT&T的电子管厂有了新研究。所以，关于WE300B我只是理论上考察，如果日后有机会瞻仰一下新型WE300B才能得出正确的结论，通过来看，新WE300B的屏极材料绝对不是新奇的材料，应该属于传统的材料，毕竟300B这种管子已经定型生产了半个多世纪之久，完全没有必要搞出什么新奇花样。
通过以上，大家对于电子管屏极有了大概的认识，其它我也不用多说。最后指出一点，现在广泛应用的敷铝铁屏极材料效果并不比传统材料差，追求材料不同并没有本质意义。音质的问题还是要从电路设计入手解决，至于我们在高频上使用电子管，更不必注重这些问题。
屏极的结构问题，主要有屏极的形状和式样。最大的一个问题是开放形式和封闭形式的不同，比如6N5P的屏极是两片组成，很多6N1也是如此，但是另外一些6N1却是封闭屏极（上海产品）。这些问题涉及到电子管计算上面的一些问题，和电子管用途也有一些关系。本次不打算详细说。
一个最最无聊的问题就是网状屏极。有些电子管的屏极是网状的，大家认为它好。关于网状屏极一般理论书籍中很少有涉及。我个人认为最大的好处就是加工起来方便，对于网状材料加工要比板材容易许多，此外我实在想不出网状材料有什么电气参数上面的好处。但是在大型发射管是个例外，比如英国MULLARD公司的三万瓦输出的短波发射管采用全石英构造，在战前是首屈一指的先进技术，采用网状钨丝屏极。是因为钨不能压成薄板，只能用钨丝编织成屏极，也是没有办法。而在小功率管之中，实在没有必要用这种屏极。TELEFUNKEN VOLVE TUNGSRAM RFT等公司都有网屏整流管生产，倘若这些管子真的也是采用钨丝编织的网屏，那么也真的是非常不错了，不过看这些小功率整流管，又能有多大的屏极耗散功率呢？真的需要采用钨丝屏极么？不过大多数网屏爱好者并不追求技术上的答案，他们需要的是从网屏的孔眼之中透出的点点光芒。我一直对此不明白。如果使用者真的那么需要灯丝发出的“光明”，那么额外安装一个电灯泡好不好呢？价格便宜，还比从网屏之中透出那点点星光要明亮的多呢。
还有一些大师连管内屏蔽都不认识，拿着WE310或者EF80大叫网屏，简直愚蠢透顶。更加愚蠢的是还将WE310划分成“粗网”“细网”，然后“细网”音质如何如何云云。简直不可理喻。
过去是技术引导市场，现在是市场引导技术。就以300B为例来看，在曙光刚刚开始仿制300B的时候，还是非常符合技术规范的，而且为了改进300B的性能，曙光也下了大功夫，比如研制了石墨屏极的300C电子管（灯丝吊钩上不算是改进，螺旋弹簧或者挂钩式对于300B都可以），柳州桂光也生产了5300 6300等等改进型号，可以说是对于300B这个老产品进行了深入发掘。不过好景不长，天津的山寨厂建立了，为了迎合需要。天津S管300B推出了，还有电镀镍铁网状屏极的300B问世。这些都是天津的山寨厂搞出的噱头罢了。但是曙光竟然也跟着学了许多“歪门邪道”，开始学着弄出S管的300B，也有多种网屏产品问世，曙光的工程师不会不知道电子管技术理论，不过是市场经济导向罢了，挣钱才是硬道理，别的都多余。原来曙光作灯泡6N8P还是羞羞答答，不肯让别人知道，现在已经完全豁出去了
为什么采取电子管等效电路原理
从侧面来回答你的问题：
从×××引进了高频功率放大器教材和实验装置，×××的体会是，在本科学习期间，摸索了几节实验课，都难以产生像样的输出，而当输出波形一出来就立即将3DG12中功率管烧毁。
所以，×××按照国外线路仿制电子管无线电台成功，而×××的体会，是在电子管高频放大器中即使电子管的自身功率消耗大而使屏极镍板烧红（俗称屏红），工作仍然很正常，×××；而固体高频放大器——晶体管、半导体高频功率放大器，在功率管功率富裕量很大的条件下，效率很低，莫名其妙地就烧毁功率管。
现有的国内外教材和专业书籍，都没有具体的解决方法，相关的内容都是雷同。如今从保安的对讲机到民众的手机、以及热炒的无线标签高频读写卡、军用通讯电台，其中的射频功率芯片都是进口的，其理论和工艺诀窍别人不告诉你。
本人希望有人能免费将×××这些手写的资料变成电子文档形式公开。本人设计、制作的高频功率放大器教学装置，为了直观，避免学生调整时损坏磁芯，尽量不使用封闭的线圈而多采用陶瓷骨架，该陶瓷骨架生产企业：江西景德镇原四机部（无线电工业部）999厂、897厂。
本人以上工作的核心意义，在于有精准的各种测试方法，可以用规定的步骤，对电路的各个参数和工作条件，用普通仪器测试和调整，都是有序的，可测的，有图形可以对比的，而通常所说的高频电路分布参数复杂、高频电路性能取决于结构形状的流行说法是没有真实认识的体现。
现在流行的电路仿真软件和集成电路设计软件，并不能真实反应实际电路的工作状态，要有正确的电路测试和调整依据，才能通过改变集成电路版图和半导体工艺来制作最佳的射频集成电路。
在2007年全国大学生电子设计竞赛中的无线射频识别题目，本人指导的参赛选手就采用分立元器件的无线发射和接收电路；而×××都采用进口无线模块，而全军覆没。
要能从许多方面来说明一个设计的依据，特别是为什么要这么作，具体的细节，在工程技术上有很强的语言表达能力，严谨的构思，精准的手工工艺。
本人在二十多年前打破了教师照本宣科教育方式，而是由学生随机任意提问题，然后共同来解决，因为通常都没有实验室工作条件，就由本人来个全面回答。
×××的学生在上实验课、作毕业论文的时候，都喜欢本人现场解答问题，立马就能解决困难，对于本人无准备的问题，大部分是能用连珠炮的速度，准确回答，
这就是准确地把握、使学生醍醐灌顶（tí hú guàn dǐng）、茅塞顿开的能力，使他们对上课内容的理解很透，境界很高，即使是一个基本概念的讲解，都会让你有大开眼界、恍然大悟的感觉。
现在，仅仅就×××而言，就对于最基础的一个三级管电路设计能力，就这不超过10个小元器件，在低噪音、低功耗、开关状态、小电流开关、大电流开关、高速开关、低速开关、高频小信号、高频高效率大功率、高电源电压、低电源电压、交流耦合、直流多级耦合、复合无源逻辑运算、积分阻塞处理、微分处理技巧、瞬态响应、极端温度环境、频域特性、高可靠等等，其设计和调试技巧相当丰富，也是基础中的基础，没有公开的教材。本人擅长此道，学生一但提问，我的回答就滔滔不绝，口若悬河，连珠炮地疲劳轰炸，在那个年代都是稀缺的。
本人从×××到×××，就长期、频繁地进入学生宿舍、流连于实验室，对学生进行免费辅导。例如，可以向×××调查，他的体会是在即将毕业前，切实体会到，不具备解决实际问题的能力，期盼着有相关的书籍，在网上和图书馆就是找不到，本人在规定了×××问题不能问以外，本人在马路边，学生宿舍，用几个月时间回答了他提出的大部分问题，并且当场用书写作了具体的说明。
又举一例，×××在做挑战杯实验的时候，×××本人在当年假期一个月的时间内，基本上每天早、中、晚三次进行指导，在本人不具体动手操作的情况下，他实现了预期的目标。
本人依据数学分析的结果设计制造的×××，其数学建模过程，是用了几个月时间，在学生宿舍指导两个学生分别完成，相关的资料已经在国家专利局网站公开。
本人来举几个例子；本人曾经考查过×××生产的现代通讯实验装置的情况，反映普遍不好。本人在做了硬件修改的同时，也指导过×××的通信实验室实验员，现场演示了正确的波形同步方法。其实，在数字电路基础实验也一样，自行改装示波器，或者自制示波器，才能改进波形同步的效果。
对于数字电路教学实践的经验，特别是对现代通信教学的体会，就是对于眼图的观测同步操作要有独立设计的硬件同步电路支持。
对于帧同步信号，对于各种帧的模拟调制和数字调制的同步，就是其具体的体现。
在现代通信的调制过程的同步和解调过程的同步效果，就直接影响到学生对现代通信原理的感性认识；而调制和解调之间的相位、延时与信道条件等是一个不确定的参数，要准确地同时显示出在同步条件下相互之间的逻辑关系，就要自己亲自动手设计和制造，目前还没有现成产品可以直接利用吧？
而且，要向学生提供电子格式的全部设计资料，调试经验，元器件数据，装配图，波形图，采购、加工地点与方法、工艺、价格，为学生青出于蓝而胜于蓝提供平台。
一种教学方法，是电路主要的元器件数值可以独立线性改变，而不是用鼠标去点击拉动。例如考试中要能按照预测方向计算出相关数值，并且用公式计算，能改变眼图的形状和验证。美国麻省理工学院的教材都在网上公开了，仅仅是以此考试合格，那是系统集成的熟练好手，不是从底层基础出发向他们叫板的高手。
教师教学的一个检验方法，就是在课室外和实验室外，以当前的教材出考题，你就将这个元器件的最大、最小值范围给说一下，还有计算依据？
国内外的一个共识，就是，在世界领先的研究中，要有自行制造的当今独到、顶级仪器、设备；依靠市场上现有商品化的仪器，是不能与竞争者拉开距离的。先进国家的科技水平背后，就是先进的实验设备的支撑。
本科评估的一个标准，就是教学仪器的自制率，教学仪器的设计图纸，工作原理，测试数据的完整性和公开性，相对现有商品仪器的技术先进性，教学的直观性。本人自制的仪器，具备可靠性、维修性、检测性和保障性。
对于教师和实验室人员的一个考核标准，就是能自行维修实验室的供水、排水、供电、家具、门窗、照明、锁具的综合后勤能力。如今教师连一点小事，就把维修工招来，消耗了大量的社会资源。这点小事都做不了，何谈设计制作教学仪器？换个灯管，也要电工证书吗？就去考个证书也轻而易举吧？
中国的教育要始终为无产阶级政治服务、与生产劳动相结合、以政治和经济建设为中心，以国家的根本利益为中心。
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二极管等效电路是指为了分析的方便，把二极管等效为一种可定量计算的另一电路。二极管导通，会产生压降，本身有一定的电阻特性，根据外部连接电路的不同，提出4种等效电路：理想模型、恒压降模型、折线模型和你这里提到的微分小信号模型。适用：理想模型适用于电源电压远大于二极管压降时；恒压降模型用于流过二极管的电流大于等于1ma时；折线模型用于二极管2端的电压介于05V-07V时；小信号模型用于加在二极管2端的信号为小信号时，即波动范围小。具体的可以参考康华光的电子技术基础（模拟部分），里面有详细的描述
电力电子技术发展
现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整 电子产品流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
整流器时代
大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。
逆变器时代
七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频调速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。
变频器时代
进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
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现代电力电子的应用领域
计算机高效率绿色电源
高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会,同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代,计算机全面采用了开关电源,率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。
计算机技术的发展,提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品，绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源,根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星"计划规定,桌上型个人电脑或相关的外围设备,在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑的要求，提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言,电源自身要消耗50瓦的能源。
通信用高频开关电源
通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中,通常将整流器称为一次电源,而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作,开关频率一般控制在50-100kHz范围内,实现高效率和小型化。近几年,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量己从48V/125A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。
因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块,从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便维护,且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加。
直流-直流(DC/DC)变换器
DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制,同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源), 同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构,目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密度有较大幅度的提高。
不间断电源(UPS)
不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流,一部分能量给蓄电池组充电,另一部分能量经逆变器变成交流,经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量,另一路备用电源通过电源转换开关来实现。
现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,电源的噪声得以降低,而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入,可以实现对UPS的智能化管理,进行远程维护和远程诊断。
目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速,已经有05kVA、lVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。
变频器电源
变频器电源主要用于交流电机的变频调速,其在电气传动系统中占据的地位日趋重要,已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压,然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器, 将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出,电源输出波形近似于正弦波,用于驱动交流异步电动机实现无级调速。
国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期,日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年,其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调,96年引进生产线生产变频空调器,逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成高潮。变频空调除了变频电源外,还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。
高频逆变式整流焊机电源
高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的应用前景。
电子元器件逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流,IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波,经高频变压器耦合, 整流滤波后成为稳定的直流,供电弧使用。
由于焊机电源的工作条件恶劣,频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中,因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题,也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器,通过对多参数、多信息的提取与分析,达到预知系统各种工作状态的目的,进而提前对系统做出调整和处理,解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。
国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A,负载持续率60%,全载电压60~75V,电流调节范围5~300A,重量29kg。
大功率开关型高压直流电源
大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV,电流达到05A以上,功率可达100kW。
自从70年代开始,日本的一些公司开始采用逆变技术,将市电整流后逆变为3kHz左右的中频,然后升压。进入80年代,高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件,将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源,取消了高压变压器油箱,使变压器系统的体积进一步减小。
国内对静电除尘高压直流电源进行了研制,市电经整流变为直流,采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压,然后由高频变压器升压,最后整流为直流高压。在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为256kHz。
电力有源滤波器
传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓“电力公害”,例如,不可控整流加电容滤波时,网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有05~06。
电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置,能克服传统LC滤波器的不足,是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压,还反馈输入平均电流;
(2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。
分布式开关电源供电系统
分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用最新理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。
八十年代初期,对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期,随着高频功率变换技术的迅述发展，各种变换器拓扑结构相继出现,结合大规模集成电路和功率元器件技术,使中小功率装置的集成成为可能,从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始,这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点,论文数量逐年增加，应用领域不断扩大。
分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳,也是超高速型集成电路的低电压电源(33V)的最为理想的供电方式。在大功率场合,如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。
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高频开关电源的发展趋势
在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高顿开关电源技术,其体积和重量都会大幅度下降,而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中,更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率,从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术,更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。
高频化
理论分析和实践经验表明,电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz,提高400倍的话,用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5~l0%。无论是逆变式整流焊机,还是通讯电源用的开关式整流器,都是基于这一原理。同样,传统“整流行业”的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合闸用等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造, 成为“开关变换类电源”,其主要材料可以节约90%或更高,还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高,促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化,带来显著节能、节水、节约材料的经济效益,更可体现技术含量的价值。
模块化
模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块,含有一单元、两单元、六单元直至七元,包括开关器件和与之反并联的续流二极管,实质上都属于“标准”功率模块(SPM)。近年,有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去,构成了“智能化”功率模块(IPM),不但缩小了整机的体积,更方便了整机的设计制造。实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,有些制造商开发了“用户专用”功率模块(ASPM),它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中,使元器件之间不再有传统的引线连接,这样的模块经过严格、合理的热、电、机械方面的设计,达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片,再把整个模块固定在相应的散热器上,就构成一台新型的开关电源装置。由此可见,模块化的目的不仅在于使用方便,缩小整机体积,更重要的是取消传统连线,把寄生参数降到最小,从而把器件承受的电应力降至最低,提高系统的可靠性。另外,大功率的开关电源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑,一般采用多个独立的模块单元并联工作,采用均流技术,所有模块共同分担负载电流,一旦其中某个模块失效,其它模块再平均分担负载电流。这样,不但提高了功率容量, 在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求, 而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块,极大的提高系统可靠性,即使万一出现单模块故障,也不会影响系统的正常工作,而且为修复提供充分的时间。
数字化
在传统功率电子技术中,控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代,电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是,现在数字式信号、数字电路显得越来越重要,数字信号处理技术日趋完善成熟,显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。所以,在八、九十年代,对于各类电路和系统的设计来说,模拟技术还是有用的,特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC)问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决,离不开模拟技术的知识,但是对于智能化的开关电源,需要用计算机控制时,数字化技术就离不开了。
绿色化
电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电, 这意味着发电容量的节约,而发电是造成环境污染的重要原因,所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染,国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准,如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上,许多功率电子节电设备,往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流,使总功率因数下降,使电网电压耦合许多毛刺尖峰,甚至出现缺角和畸变。20世纪末,各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生,有了多种修正功率因数的方法。这些为2l世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。
现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现,现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。在传统的应用技术下,由于功率器件性能的限制而使开关电源的性能受到影响。为了极大发挥各种功率器件的特性,使器件性能对开关电源性能的影响减至最小,新型的电源电路拓扑和新型的控制技术,可使功率开关工作在零电压或零电流状态,从而可大大的提高工作频率,提高开关电源工作效率,设计出性能优良的开关电源。
总而言之,电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展,新技术的出现又会使许多应用产品更新换代,还会开拓更多更新的应用领域。开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现,将标志着这些技术的成熟,实现高效率用电和高品质用电相结合。这几年,随着通信行业的发展,以开关电源技术为核心的通信用开关电源,仅国内有20多亿人民币的市场需求,吸引了国内外一大批科技人员对其进行开发研究。开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋,因此,同样具有几十亿产值需求的电力操作电源系统的国内市场正在启动,并将很快发展起来。还有其它许多以开关电源技术为核心的专用电源、工业电源正在等待着人们去开发。
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半导体器件基础
半导体概述
半导体系指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。今日大部分的电子产品，如电脑、移动电话或是数位录放音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，而硅更是各种半导体材料中，在商业应用上最具有影响力的一种。
半导体二极管
双极型晶体管
场效应管
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电路发展
放大电路
单极三极管放大电路的基本接法
单极MOS管放大电路的基本接法
极间耦合放大和多极放大电路
集成运算放大电路
差动放大电路
电流源电路
复合管结构
输出极电路
功率放大电路
运算电路
比例运算电路
加减运算电路
积分运算电路和微分运算电路
对数运算电路和指数运算电路
乘除运算电路
滤波电路
低通滤波电路
高通滤波电路
带通滤波电路
带阻滤波电路
全通滤波电路
信号发生和变换电路
正弦波发生电路
非正弦波发生电路
