在束流功率管中，四极管的基本四元件结构保持不变，但栅线和屏蔽线与一对辅助板一起仔细排列，以产生有趣的效果：聚焦束或“片”电子从阴极到板。这些电子束在屏幕和平板之间形成了一个静止的电子“云”（称为“空间电荷”），其作用是将平板发射的二次电子排斥回平板。添加了一组“射束形成”板，每个板都连接到阴极，以帮助保持适当的电子束聚焦。网格和屏蔽线线圈的排列方式是，屏幕的每一圈或一圈都直接落在一圈网格的后面，从而将屏蔽线置于网格形成的“阴影”中。这种精确的对准使屏幕仍能发挥其屏蔽功能，而对电子从阴极到板的通道的干扰最小。 这导致比普通四极管更低的屏幕电流（和更多的极板电流！），几乎没有增加管的结构费

顾名思义，四极管包含四个元件：阴极（带有隐式灯丝，或“加热器”）、栅极、板和称为屏幕的新元件。在结构上与栅极类似，屏幕是位于栅极和极板之间的金属丝网或线圈，连接到正直流电势源（通常相对于阴极）等于极板电压的一小部分。当通过外部电容器接地时，屏蔽具有静电屏蔽板与板的作用。如果没有屏蔽，极板和栅极之间的电容连接可能会在高频下引起明显的信号反馈，从而导致不必要的振荡。 屏幕的表面积较小，正电位低于平板，因此不会吸引许多从阴极穿过栅极的电子，因此管中的绝大多数电子仍然飞过屏幕被收集。盘子： 在直流屏电压恒定的情况下，从阴极到极板的电子流几乎完全取决于栅极电压，这意味着极板电压可以在很宽的范围内

De Forest 的 Audion 管后来被称为三极管，因为它具有三个元件：灯丝、网格和板（正如二极管名称中的“di”指的是两个元件：灯丝和板）。后来二极管管技术的发展导致了电子发射器的改进：不是直接使用灯丝作为发射元件，另一种称为阴极的金属条可以被灯丝加热。 为了避免白炽灯丝作为电子发射器的一些不良影响，这种改进是必要的。首先，灯丝沿其长度经历电压降，因为电流克服了灯丝材料的电阻并耗散了热能。这意味着沿灯丝长度的不同点和管中其他元件之间的电压电位不会恒定。由于这个和类似的原因，用作加热灯丝的电源的交流电往往会在管电路的其余部分引入不需要的交流“噪声”。此外，细灯丝的表面积充其量是有限的，

多产的美国发明家托马斯·爱迪生 (Thomas Edison) 经常被认为是白炽灯的发明者。更准确地说，可以说爱迪生是完善白炽灯的人。爱迪生 1879 年的成功设计实际上早于英国科学家汉弗莱戴维爵士 77 年，他首先展示了使用电流将金属薄带（称为“灯丝”）加热到白炽点（发光的白色）的原理热）。 爱迪生通过将他的灯丝（由碳化缝纫线制成）放入一个透明的玻璃灯泡中取得了成功，玻璃灯泡中的空气已被强行排出。在这个真空中，灯丝可以在白热的温度下发光而不会被燃烧消耗： 在他的实验过程中（大约在 1883 年左右），爱迪生在一个抽真空的（真空）玻璃灯泡内放置了一条金属条以及灯丝。在这个金属条和一个

现代电子学中一个经常被忽视的研究领域是电子管，更准确地说是真空管或电子管。在大多数现代应用中，几乎完全被半导体或“固态”组件所掩盖，电子管技术曾经主导电子电路设计。 事实上，从“电”电路到“电子”电路的历史转变真正始于电子管，因为正是通过电子管，我们进入了电路功能的全新领域：一种控制电路中电子（电流）流动的方法。电路通过另一个电信号（在大多数电子管的情况下，控制信号是一个小电压）。当然，管子的半导体对应物是晶体管。晶体管的功能与管几乎相同：在双极晶体管的情况下，通过另一个电子流控制电路中的电子流，在场的情况下通过电压控制电子流-效应晶体管。在任一情况下，相对较小的电信号控制相对较大的电流。这

脉宽调制 (PWM) 使用数字信号来控制电源应用，并且使用最少的硬件就可以很容易地转换回模拟信号。 模拟系统，例如线性电源，往往会产生大量热量，因为它们基本上是承载大量电流的可变电阻器。数字系统通常不会产生那么多热量。开关设备产生的几乎所有热量都在转换期间（很快完成），而设备既不是打开也不是关闭，而是介于两者之间。这是因为幂遵循以下公式： P =E I，或瓦特 =电压 X 电流 如果电压或电流接近零，那么功率将接近零。 PWM 充分利用了这一事实。 PWM 可以具有模拟控制系统的许多特性，即数字信号可以自由运行。 PWM 不必捕获数据，尽管高端控制器有例外。 工作周期 任何方波的参数

下图显示了一个用于测量低水平光的光电二极管放大器。最好的灵敏度和带宽是通过跨阻抗放大器、电流到电压放大器而不是传统的运算放大器获得的。光电二极管保持反向偏置以获得最低的二极管电容，从而获得更宽的带宽和更低的噪声。反馈电阻设置“增益”，即电流对电压的放大系数。典型值为 1 至 10 兆欧。更高的值会产生更高的收益。可能需要几个 pF 的电容器来补偿光电二极管电容并防止高增益下的不稳定。求和节点的接线必须尽可能紧凑。此点对电路板污染物很敏感，必须彻底清洁。最灵敏的放大器在混合微电路封装或单芯片中包含光电二极管和放大器。 光电二极管放大器

当有人提到“计算机”这个词时，通常会想到数字设备。数字电路以二进制表示数字量 格式：1 和 0 的模式，由大量在饱和或截止状态下工作的晶体管电路表示。然而，模拟电路也可以用来表示数值和进行数学计算，通过使用可变电压信号而不是离散的开/关状态。 这是二进制（数字）表示与数字“二十五”的模拟表示的简单示例： 数字电路与建立在模拟原理上的电路大不相同。数字计算电路可能非常复杂，计算通常必须按顺序“步骤”进行才能获得最终答案，就像人类用铅笔和纸分步进行算术计算一样。另一方面，模拟计算电路相比之下非常简单，并且以连续、实时的方式执行计算。但是，使用模拟电路来表示数字有一个缺点：不精确。上面显

(a) 水晶收音机。 (b) 天线处的调制射频。 (c) 二极管阴极处的整流射频，无 C2 滤波电容器。 (d) 解调到耳机的音频。 天线接地系统、谐振电路、峰值检测器和耳机是图 (a) 中所见的晶体收音机的主要组件。天线吸收传输的无线电信号 (b)，这些信号通过其他组件流向地面。 C1 和 L1 的组合包括一个谐振电路，称为谐振电路。它的目的是从许多可用的无线电信号中选择一个。可变电容器 C1 允许调谐到各种信号。二极管通过 RF 的正半周，去除负半周 (c)。 C2 的大小可以过滤来自 RF 包络 (c) 的射频，将音频 (d) 传递到耳机。请注意，晶体收音机不需要电源。锗二极管具

相移振荡器。 R1C1、R2C2 和 R3C3 均提供 60° 的相移。 上图的相移振荡器在音频范围内产生正弦波输出。由于 180° 定相（基极到集电极相位反转），来自集电极的电阻反馈将是负反馈。然而，三个 60° RC 移相器（R1C1、R2C2 和 R3C3）提供了额外的 180°，总共 360°。这种同相反馈构成正反馈。如果晶体管增益超过反馈网络损耗，则会导致振荡。 变容倍增器 具有非线性电容与频率特性的变容二极管或可变电容二极管会使下图中施加的正弦波 f1 失真，产生谐波 f3。 具有非线性电容与电压特性的变容二极管用作倍频器。 基波滤波器通过f1，阻止谐波返回发

注意，下图中的Q3和Q4是互补的，分别是NPN和PNP。该电路适用于中等功率的音频放大器。有关此电路的说明，请参阅“直接耦合互补对”， 第 4 章。 直接耦合互补对称 3 w 音频放大器

电源主要分为三种：非稳压 （也称为蛮力 ), 线性调节 , 和切换 .第四种电源电路称为纹波调节 , 是“蛮力”和“切换”设计的混合体，值得一提。 不受监管 非稳压电源是最基本的类型，由变压器组成 , 整流器 , 和 低通滤波器 .这些电源通常表现出大量纹波电压（即快速变化的不稳定性）和叠加在直流电源上的其他交流“噪声”。如果输入电压变化，输出电压将按比例变化。不受管制的供应的优势在于它便宜、简单且高效。 线性调节 线性稳压电源只是一个“蛮力”（未稳压）电源，然后是一个以“有源”或“线性”模式运行的晶体管电路，因此得名线性 调节器。 （回想起来很明显，不是吗？）典型的线性稳压器被设计为在很

在本书的开头，我们讨论了静电及其产生方式。这比最初假设的要重要得多，因为静电控制在现代电子和其他行业中起着重要作用。静电放电事件是指以不受控制的方式释放静电荷，以下称为 ESD。 ESD 有多种形式，它可以小到 50 伏的电，然后被均衡到数万伏。实际功率非常小，小到通常不会对处于 ESD 放电路径中的人造成危险。一个人通常需要几千伏的电压才能注意到火花形式的 ESD 以及伴随它的熟悉的电击。 ESD 的问题是即使是完全不被注意的小放电也会毁坏半导体。数千伏的静电荷很常见，但是，它不是威胁的原因是它背后没有任何持续时间长的电流。这些极端电压确实允许空气电离并允许其他材料分解，这是造成损坏的根源

所有半导体运算放大器模型的参数数据除了 CA3130 来自 National Semiconductor 的在线资源，可从以下网站获得：[*]。 CA3130 的数据来自 Harris Semiconductor 的 CA3130/CA3130A 数据表（文件编号 817.4）。

虽然提到运算放大器通常会让人联想到在微型硅芯片上构建为集成电路的半导体设备，但第一个运算放大器实际上是真空管电路。第一个商用通用运算放大器于 1952 年由 George A. Philbrick Researches, Incorporated 制造。命名为 K2-W，它围绕两个双三极管安装在一个组件中，带有一个八进制（8 针）方便安装和维修那个时代的电子设备机箱的插座。程序集看起来像这样： 示意图显示了两个管子，以及十个电阻器和两个电容器，即使按照 1952 年的标准，这是一个相当简单的电路设计： 真空管是如何工作的？ 如果您不熟悉真空管的操作，它们的操作类似于 N 沟道耗尽型

与“理想”模型相比，真正的运算放大器存在一些缺陷。真正的设备偏离了完美的差分放大器。一减一可能不是零。它可能有一个偏移量，如未归零的模拟仪表。输入可能会汲取电流。这些特性可能会随着时间和温度而漂移。在高频下增益可能会降低，并且相位可能会从输入移到输出。这些缺陷在某些应用程序中可能不会引起明显的错误，而在其他应用程序中可能会导致不可接受的错误。在某些情况下，这些误差可以得到补偿。有时需要更高质量、更高成本的设备。 共模增益 如前所述，理想的差分放大器仅放大电压差 在它的两个输入之间。如果差分放大器的两个输入端短路在一起（从而确保它们之间的电位差为零），那么对于这两个短路输入端和地之间施加的任何

正如我们所见，负反馈在应用于运算放大器时是一个非常有用的原理。它使我们能够创建所有这些实用的电路，只需更改一些电阻值，就能够精确设置增益、速率和其他重要参数。负反馈使所有这些电路稳定和自我校正。 负反馈的基本原理是输出趋向于创造平衡（平衡）条件的方向。在没有反馈的运算放大器电路中，没有校正机制，输出电压将随着输入之间施加的最少量差分电压而饱和。结果是一个比较器： 对于负反馈（输出电压以某种方式“反馈”到反相输入），电路往往会阻止自身将输出驱动到完全饱和。相反，输出电压仅根据平衡两个输入的电压所需的高或低来驱动： 无论输出是直接反馈到反相（-）输入端，还是通过一组元件耦合，效果都是一样

通过将电抗引入运算放大器电路的反馈回路，我们可以使输出响应输入电压随时间的变化 .从它们各自的微积分函数中得出它们的名字，积分器 产生与输入电压和时间的乘积（乘法）成正比的电压输出；和差异化因素 （不要与差分混淆 ) 产生与输入电压变化率成正比的电压输出。 什么是电容？ 电容可以定义为衡量电容器对电压变化的抵抗力。电容越大，反对的越多。电容器通过在电路中产生电流来对抗电压变化：也就是说，它们响应于施加电压的变化而充电或放电。因此，电容器的电容越大，对于任何给定的电压变化率，它的充电或放电电流就越大。这个公式很简单： dv/dt 分数是一个微积分表达式，表示电压随时间变化的速率。如果上述