Файл: Лаба 1 Матвиенко.docx

Крутизна характеристики определяется как отношение приращения анодного тока к вызвавшему его приращению сеточного напряжения при неизменном напряжении на аноде. Крутизна характеристики S показывает величину изменения анодного тока при изменении сеточного напряжения на один Вольт при U_c= const. Геометрически параметр S определяет наклон анодно-сеточной характеристики. Крутизна S измеряется в мА/В.

Из выражения (1.4) для триода с густой сеткой имеем:

Отсюда следует, что крутизна S растет при увеличении действующей поверхности анода и уменьшении межэлектродных расстояний. Внутреннее сопротивление переменному току

определяет величину изменения анодного напряжения, необходимую для изменения анодного тока на 1мА при постоянном сеточном напряжении. Так как ток выражен здесь в миллиамперах, то внутреннее сопротивление измеряется в кОм.

Найдя производную dU_a/dI_a выражения (1.4), можно видеть, что внутреннее сопротивление триода переменному току Ri тем меньше, чем больше крутизна анодно-сеточной характеристики, поверхность электродов и проницаемость сетки.

Проницаемость триода определяется как отношение измерения сеточного напряжения dU_C к такому изменению анодного напряжения dUa которое равноценно по своему воздействию на анодный ток. Знак «-» в выражении, определяющем проницаемость триода свидетельствует о том, что при увеличении напряжения анода напряжение на сетке должно стать более отрицательным с тем, чтобы величина тока анода осталась неизменной. И так уменьшается электростатическое воздействие анода на катод из-за экранирующего действия сетки, Так как приращения dU_c и dU_a имеют разный знак, то величина Д есть величина положительная и определяется как отношение приращений:

Коэффициент усиления триода определяется как отношение приращения анодного напряжения к приращению напряжения на сетке при условии постоянного анодного тока. Он показывает величину приращения анодного напряжения, необходимую для сохранения неизменным анодного тока при изменении напряжения на сетке на один Вольт. Чтобы анодный ток не изменялся, приращение напряжений должно быть разного знака. Очевидно, что

Следовательно, коэффициент усиления тем больше, чем гуще сетка и больше межэлектродное расстояние. Таким образом, все факторы, которые приводят к ослаблению электростатического влияния анода на объемный заряд у катода, способствуют увеличению коэффициента усиления.

Статические параметры триода определяются по экспериментальным статическим характеристикам. При этом используются вышеприведенные формулы, в которых вместо бесконечно малых изменений токов и напряжений берутся бесконечные изменения этих величин. На рис.2 показано определение статических параметров по анодно – сеточным характеристикам. Это делается следующим образом. Через заданную рабочую точку С, в которой надо определить параметры, проводят горизонтальную и вертикальную прямые до пересечения с соседними характеристиками. Катеты получившегося характеристического треугольника ABC (их может быть два) дают нужные для вычисления параметров изменения величин и . Изменение анодного напряжения определяется как разность значений анодных напряжений, при которых были сняты эти характеристики, т.е. =U’_a- U_a. Таким образом,

Аналогично определяются статические параметры по семейству статических анодных характеристик (рис.За). При этом приращение определяется как разность значений сеточных напряжений, при которых были сняты соседние характеристики (если используется только один характеристический треугольник ABC).

Рабочий режим работы триода

С помощью триода осуществляется усиление или генерирование электрических колебаний. С этой целью в его анодную цепь включается сопротивление нагрузки или колебательный контур. Принципиальная упрощенная схема усилителя представлена на рисунках 4,5.

Здесь Е_a - напряжение анодного питания; Е_с - напряжение смещения на сетку, необходимое для выбора начального режима (положение рабочей точки); R_a - нагрузочное сопротивление; е - напряжение источника усиливаемого сигнала.

Режим работы триода с нагрузкой в цепи анода называется динамическим (рабочим). Отметим его особенности. При изменении напряжения на сетке хинфазно изменяются анодный ток и напряжение на нагрузке U_Ra. Сумма падений напряжения на триоде U_a и на нагрузке U_Ra должна всегда равняться величине Е_a. Из этого следует, что изменения напряжения на аноде находятся в противофазе с изменениями напряжения на зажимах нагрузки и сетке. Изменения анодного тока и анодного напряжения также противофазны: при увеличении анодного тока, а следовательно, и напряжения на нагрузке U_Ra =IaRa анодное напряжение уменьшается и наоборот. Крутизна динамических анодно-сеточных характеристик меньше, чем статических. Это объясняется тем, что анодный ток создает падение напряжения на сопротивлении R_a, напряжение анода становится меньше Е_а (в статическом режиме U_a=E_a). Поэтому значения анодного тока получаются меньше, чем в статическом режиме (при Ra=0). Чем больше анодный ток или R_a, тем меньше анодное напряжение и крутизна динамической анодно-сеточной характеристики.

Таким образом, каждой точке динамической ано дно-сеточной характеристики соответствует свое определенное значение анодного напряжения.

Уравнение динамической анодной характеристики в случае активной нагрузки R_a может быть получено из соотношения

Отсюда

Последнее выражение есть уравнение прямой с угловым коэффициентом , отсекающим на оси абсцисс отрезок, равный E_a, и на оси ординат . Эта линия представляет собой геометрическое место значений анодного тока при наличии в анодной цепи сопротивления нагрузки R_a и заданного напряжения питания Е_а. Это динамическая анодная характеристика (нагрузочная линия). При изменении величины нагрузки наклон динамической анодной характеристики изменяется. При этом нагрузочные линии, соответствующие разным значениям сопротивления нагрузки, выходят из одной точки на оси абсцисс Е_а. Чем больше величина нагрузки, тем больше наклонена нагрузочная линия в сторону начала координат. Проекции точки пересечения нагрузочной линии со статической анодной характеристикой, снятой при заданном значении напряжения на сетке, на оси координат определяют величины протекающего анодного тока и установившегося напряжения на аноде (рис.5).

Рабочие параметры триода

Крутизна динамической характеристики характеризуется отношением приращения анодного тока к вызвавшему его приращению сеточного напряжения при постоянных значениях Е_а и R_a. Размерность крутизны - мА/В.

На практике определяют графически, используя семейство статических анодных характеристик (рисунок 6) и соотношение

т.е. как отношение амплитуды переменной составляющей анодного тока I_m_а к амплитуде сеточного напряжения

Крутизна динамической анодно-сеточной характеристики триода зависит от его статических параметров S и Ri а также величины сопротивления анодной нагрузки:

Из (1.18) видно, что крутизна динамической анодно-сеточной характеристики всегда меньше крутизны статической характеристики.

Динамический коэффициент усиления

характеризуется отношением приращения напряжения на нагрузке к вызвавшему его изменению сеточного напряжения при постоянных значениях Е_а и R_a. Графически определяется на рис.Зб как отношение амплитуды переменного напряжения на нагрузке U_m_Ra к амплитуде переменного напряжения на сетке U_mc:

Динамический коэффициент усиления зависит как от статических параметров триода, так и от величины нагрузочного сопротивления R_a :

Из (1.20) следует, что динамический коэффициент усиления всегда меньше статического ( при R_a).

Выходная мощность P_Ra для случая активной нагрузки определяется из соотношения

При графоаналитическом методе расчета, значения I_та и определяются по катетам характеристического треугольника ABC (рис. 3б). Как следует из (1.21), величина колебательной мощности пропорциональна его площади:

Выходную мощность можно рассчитать с помощью выражения

Описание лабораторной установки

Принципиальная схема эксперимента приведена на лицевой части панели лабораторной установки. Цепь накала триода питается от источника переменного напряжения ~ 6,3В.

Питание сетки и анода осуществляется от источников постоянного напряжения соответственно 30 и 250 В. Регулировка анодного напряжения производится потенциометром . Напряжение и полярность сетки регулируются с помощью потенциометра . Токи, протекающие в цепях сетки и анода, измеряются миллиамперметрами mА. Рабочие характеристики триода получаются при включенных в цепь анода сопротивлениях нагрузки R1, R2, R3. При снятии статических характеристик это сопротивление должно быть зашунтировано перемычкой.