Файл: Лебедев, Н. Н. Электротехника и электрооборудование учеб. пособие [для монтаж. и строит. спец. техникумов].pdf

Каково действие сетки в простейшей схеме включения триода, пред­ ставленной на рис. 10.4, а? В анодной цепи триода (правая часть схе­ мы) действует напряжение Ниа, создаваемое тем или иным источни­

ком питания (на схеме анодной батареей).

В анодную цепь может быть включено сопротивление R a (показано на схеме пунктиром). При наличии этого сопротивления анодное на­ пряжение Ua меньше напряжения источника питания Ниа на величину падения напряжения в этом сопротивлении, равного I aR a (где / а —

внешний вид; 6 — устройство сетки; в — обозначе­ ние; I — катод; 2 анод; 3 — сетка

На третий электрод лампы — управляющую сетку — подается на­ пряжение от источника питания 0 С. При подаче на сетку отрицатель­ ного потенциала (как это показано на схеме) сетка тормозит движение электронов от катода к аноду, в результате чего анодный ток умень­ шается. При увеличении отрицательного потенциала до некоторой оп­ ределенной величины анодный ток прекращается — становится равным нулю (лампа «заперта)». При подаче на сетку положительного потен­ циала она ускоряет движение электронов к аноду, и анодный ток уве­ личивается. При этом н е з н а ч и т е л ь н ы е изменения в ту или иную сторону напряжения, поданного на сетку, дают б о л ь ш и е изменения величины анодного тока. На этом основано усилительное действие триода.

Как будет работать триод при отсутствии сопротивления R a в анод­ ной цепи? Графики, характеризующие работу лампы в этих условиях, называют с т а т и ч е с к и м и характеристиками. На рис. 10.4, б в качестве примера приведена одна из таких характеристик действия триода — а н о д н о - с е т о ч н а я характеристика, дающая зави­

152

симость величины анодного тока / а от изменения потенциала сетки Uc. Такие характеристики различны для различных типов триодов. Представленная на рисунке характеристика относится к так называе­ мому л е в о м у триоду, работающему при отрицательном потенциале сетки и при постоянном анодном напряжении., равном 250 В.

По характеристике можно видеть, что при потенциале сетки (7С, равном—3 В, ток / а равен нулю (лампа заперта). При U0, равном—1,5В, ток / а составляет 1,8 мА, а при Uc, равном —0,5 В, он увеличивается до 4 мА. Таким образом, при изменении потенциала сетки от —1,5 В, до —0,5 В т. е. на 1 В, анодный ток возрастает в 2,2 раза.

тическая характеристика (б)

По анодно-сеточной характеристике определяется один из основных параметров триода — с т а т и ч е с к а я к р у т и з н а х а р а к ­ т е р и с т и к и или сокращенно к р у т и з н а , обозначаемая бук­ вой S.

Статическая крутизна оценивает управляющее действие сетки; она показывает, на какую величину изменяется анодный ток при изменении

25Uо

Чем больше численное значение крутизны, тем значительнее усили­ тельное действие лампы. Измеряется крутизна S в мА/В (миллиампер/ вольт). В нашем примередля кривой рис. 10.4, б крутизна на среднем ее участке равна 2,2 мА/В. Предположим, что в анодную цепь нашего триода с такой крутизной характеристики включено сопротивление /?а, равное 20 кОм (20 000 Ом). С некоторым приближением можно считать, что параметры лампы (в том числе и крутизна характеристики) остаются теми же при наличии сопротивления в анодной цепи (в действительно­ сти они несколько меняются). При таком допущении изменение потен­ циала сетки Uc на 1 В вызовет изменение анодного тока / а, протека­ ющего через сопротивление R а, в 2,2 раза, а следовательно, и изменение величины падения напряжения в этом сопротивлениии I c.Ra также в 2,2 раза. Например, при изменении анодного тока от 1до 2,2 мА па­ дение напряжения I aR а, иными словами, величина напряжения между

153

концами сопротивления (между точками а и b на схеме) будет изменять­

зывает колебание напряжения между выводами сопротивления в анод­ ной цепи, равное 24 В. В этом и состоит усилительное действие триода (сигнал, поступающий на сетку лампы, усиливается в данном случае в 24 раза). При больших значениях крутизны характеристики усиление становится еще большим.

Численные значения крутизны указываются в каталогах и справоч­ никах, например, у триода 6С4П крутизна S составляет 20 мА/В, а у двойного триода 6Н2П значение крутизны, близкое к приведенному примеру, — 2,1 мА/В.

Практически в схемах электроники триоды обычно используют для усиления переменного напряжения, но принцип усилительного дейст­ вия остается тем же самым.

Помимо рассмотренной выше крутизны S, основными параметрами триодов являются также: внутреннее сопротивление триода R t и ста­

влияние изменения анодного напряжения Uа на анодный ток / а при условии постоянства сеточного напряжения (У0; определяется оно сле­ дующим соотношением:

Численное значение Rt у разных типов триодов различно, пример­ но в пределах от 1 до нескольких десятков килоом (кОм). Например, у триода марки 6С4П оно равно 2,6 кОм, а у двойного триода 6Н2П оно

где Д£/а — изменение анодного напряжения, В;

Ша — изменение сеточного напряжения, В;

/а — анодный ток, А.

Этот коэффициент оценивает силу воздействия на анодный ток дан­ ной лампы двух напряжений: анодного Uа и сеточного {Ус; он пока­ зывает, во сколько раз изменение напряжения сетки действует на анод­ ный ток сильнее, чем такое же изменение анодного напряжения. Коэф­ фициент р всегда больше единицы. Например, для триода 6САП он равен 50, а для триода 6Н2П равен 100.

Три рассмотренных основных параметра триода: крутизна, внут­ реннее сопротивление и статический коэффициент усиления связаны следующим соотношением:

154

где S — выражается в мА/В, a R t — в кОм (килоомах). Зная два пара­ метра из трех, по формуле (10.4) можно определить третий. Например, если у триода S = 2, 2 мА/В, а р, = 100, то

R. = J L = 1°° = 45 кОм.

1 S 2,2

Устройство катодов и анодов трехэлектродных ламп такое же, как у диодов. Так же, как и диоды, трехэлектродные лампы выпускают обычного типа и комбинированного — двойные триоды. Двойной триод

имуществах комбинированных ламп говорилось уже в § 10.2. Графи­ ческие обозначения комбинированных ламп показаны на рис. 10.5.

В маркировке триодов первый элемент — цифра (показывает так же, как у диодов, напряжение накала), второй — буква (тип лампы: С — триод, Н — двойной триод). Остальная часть марки аналогична диодам. Например: 6С4П — триод с напряжением накала 6В (точнее 6,3 В), модель 4, лампа пальчиковая стеклянная; 6Н2П — двойной триод с тем же напряжением накала, тоже пальчикового типа, мо­ дель 2.

Триоды применяют в электронике главным образом в усилитель­ ных устройствах; используют их также в электронных генераторах

иреле.

§10.4. Понятия о четырех- и пятиэлектродных лампах

катод, где каждый электрод является обкладкой конденсатора, а ва­ куум между ними играет роль изолирующего слоя. При подаче на сетку переменного напряжения, что имеет место в схемах усиления, через емкости указанных конденсаторов начинает протекать перемен­ ный емкостной ток, что искажает работу триода. Особенно сказывает­ ся мешающее влияние емкости анод — сетка. Для устранения влия­ ния этой емкости между анодом и управляющей сеткой триода в лам­

На экранирующую сетку тетрода подается постоянное положитель­ ное напряжение (см. рис. 10.6, а), в силу чего эта сетка ускоряет дви­ жение потока электронов к аноду и тем самым увеличивает анодный ток лампы. В результате введения экранирующей сетки коэффициент усиления тетрода значительно увеличивается по сравнению с триодом.

155

Повышенный коэффициент усиления и отсутствие влияния емкости создают преимущества тетроду для использования его в различных схемах электронных устройств. Вместе с тем тетрод имеет и отрицатель­

ные черты.

Экранирующая сетка, ускоряя движение потока электронов к аноду, увеличивает тем самым бомбардировку электронами поверх­ ности анода. Возникает вторичная эмиссия, о которой говорилось в начале главы: с поверхности анода под действием электронной бомбар­ дировки начинают вылетать электроны (называемые вторичными) и направляться к экранирующей сетке. Эта вторичная эмиссия, назы­ ваемая динатронным эффектом, при некоторых соотношениях между анодным напряжением и положительным потенциалом экранирующей сетки нарушает работу лампы.

Рис. 10.6. Многоэлектродные электронные лампы:

а —•тетрод; б — пентод

Для устранения отрицательного влияния динатронного эффекта в лампу вводится еще одна — третья сетка. Она помещается между ано­ дом и экранирующей сеткой и носит название з а щ и т н о й . Лампа, имеющая анод, три сетки (защитную, экранирующую и управляющую)

модификациях, простые и комбинированные (триод-пентоды, двойные диод-пентоды и т. д.), имеют самое широкое применение в качестве приемно-усилительных и генераторных ламп.

В маркировке электронных ламп марки тетродов имеют в качестве второго элемента (после цифры, обозначающей напряжение накала) букву Э, а пентоды в зависимости от их модификаций, т. е. из уточнен­ ного типа, буквы: К, Ж, П, В, Б, Ф и др.

§ 10.5. Электронно-лучевые трубки

Электронно-лучевыми трубками называются электронно-вакуум­ ные приборы, принцип действия которых основан на создании в них тонкого концентрированного потока электронов — электронного лу­ ча. Эти трубки находят применение в ряде электротехнических уст­ ройств: электронных осциллографов, электродинамографов, телевизо­ ров, радиолокаторов, электронно-вычислительных машин и др.

Осциллографом называют прибор, с помощью которого исследуют (наблюдают и фотографируют) быстропротекающив процессы (на­

156

пример, формы кривых напряжения и тока, их изменение при включе­ нии и отключении электрических цепей, при коротком замыкании и т. п.).

На рис. 10.7, а показана схема устройства электронно-лучевой труб­ ки осциллографа.

Из стеклянной трубки, имеющей форму колбы с расширенным кон­ цом, откачан воздух. В узком конце трубки смонтировано устройство,

а)

Рис. 10.7. Электронно-лучевая трубка с электростатическим управлением:

создающее электронный луч. Это устройство называют э л е к т р о н ­ н о й п у ш к о й или э л е к т р о н н ы м п р о ж е к т о р о м . Оно состоит из четырех электродов: катода 1, управляющего электродамодулятора (играющего роль сетки электронной лампы) 2 и двух ано­ дов 3 и 4.

Катод косвенного нагрева помещен внутри управляющего электро­ да (модулятора); на модулятор подается отрицательный по отношению к катоду потенциал в несколько десятков вольт. На первый анод — полый цилиндр с несколькими диафрагмами (отверстиями по оси) — подается положительный потенциал в несколько сотен вольт. А на вто­ рой анод (также полый цилиндр) подается еще более высокий положи­ тельный потенциал порядка 1000—6000 В.

J57

Раскаленный катод испускает поток электронов, который прохо­ дит через отверстие в модуляторе и под действием электрического поля, возникающего между катодом и анодами, устремляется через диаф­ рагмы анодов в виде тонкого пучка — электронного луча — к расши­ ренному концу трубки, где (на внутренней поверхности) нанесен спе­ циальный флуоресцирующий слой — экран, светящийся при падении на него электронов. Регулируя величину напряжения на анодах, про­ изводят фокусировку электронного луча с тем, чтобы он падал на экран трубки очень тонким пучком, в результате чего на экране появляется светящаяся точка. Интенсивность электронного луча, а следовательно, яркость свечения, получаемого на экране, регулируется изменением потенциала, подаваемого на модулятор: уменьшение отрицательного потенциала увеличивает интенсивность электронного луча; при увели­ чении отрицательного потенциала до некоторой определенной величины поток электронов через модулятор не проходит вовсе: трубка заперта так же, как ламповый триод (см. § 10.3).

На своем пути между анодами и экраном электронный луч прохо­ дит между двумя парами отклоняющих пластин (см. рис. 10.7, а). Вертикальные пластины 5 называются х («икс»)-пластинами, а горизонтальные 6 — у («игрек»)-пластинами. Каждая пара этих пла­ стин представляет собой плоский конденсатор. При подаче на пласти­ ны напряжения конденсатор заряжается и между пластинами возни­ кает равномерное электрическое поле. Когда электронный луч проходит через это поле, каждый электрон в нем — частица, несущая отрицатель­ ный заряд — отклоняется в сторону пластины, имеющей в данный мо­ мент положительный потенциал, а следовательно, и весь электронный

порциональна напряжению между его обкладками — пластинами. Изменение напряжения на х-пластинах перемещает электронный

луч и вместе с ним светящуюся точку на экране трубки 7 по горизон­ тальной оси (оси х), а изменение напряжения на «/-пластинах переме­ щает луч и светящуюся точку на эйране по вертикальной оси — оси

у (рис. 10.7, в).

Электронно-лучевая трубка в осциллографе работает следующим образом. На х-пластины подается напряжение, периодически плавно нарастающее от нуля (или некоторого минимума) до максимальной ве­ личины и затем быстро спадающее снова до нуля. Такое напряжение называется пилообразным (рис. 10.7, г); получается оно от специальных электронных генераторов (релаксационных)*. В результате (при от­ сутствии напряжения на «/-пластинах) электронный луч чертит на эк­ ране трубки светящуюся горизонтальную прямую.

При подаче на «/-пластины исследуемого напряжения, например, синусоидального напряжения переменного тока (при отсутствии на-

* Краткие сведения о релаксационных генераторах приведены в §11.13,

158