Файл: Терсин, В. Я. Радиоэлектроника и радиотехнические измерения учебник для школ техников ВМФ.pdf

Семейство анодных характеристик анодного тока

б

Рис. 4.3. Анодная и сеточная характеристики триода

Указанные семейства характеристик называются ста­ тическими, так как снимаются, когда один из параме­ тров («с или иа) остается неизменным.

Располагая семейством сеточных и анодных харак­ теристик триода, можно выбрать режим его работы.

Точка на характеристике лампы, соответствующая выбранному режиму, называется рабочей точкой. В справочниках указывается наиболее благоприятный режим работы лампы, называемый рекомендованным. Ему соответствуют определенные значения анодного на­ пряжения, напряжения смещения на сетке и анодного тока.

Напряжение смещения можно подавать на сетку не от отдельного источника, а от общего источника. Для этого в цепь катода лампы включают сопротивление се­ точного смещения RK. Анодный ток на этом сопротивле­ нии создает падение напряжения, соответствующее се­ точному смещению.

К основным параметрам триода относятся крутизна характеристики S, внутреннее сопротивление Ri и коэф­

40

фициент усиления р. Эти параметры позволяют устано­ вить, как изменяется анодный ток при изменении анод­ ного или сеточного напряжения.

Крутизной характеристики 5 называется величина изменения анодного тока при изменении сеточного на­ пряжения на 1 В:

S = -^S-.

Аис

Она показывает степень влияния сеточного напряжения на анодный ток лампы. Величина S зависит от кон­ структивных свойств лампы. Чем гуще сетка и ближе расположена она к аноду, тем крутизна больше. Для приемно-усилительных триодов S = (1 ,5 -t-6) мА/В и более.

Внутреннее сопротивление Ri триода переменному току показывает изменение анодного тока при измене­ нии только анодного напряжения:

Иначе, внутреннее сопротивление есть сопротивление лампы между анодом и катодом для переменной состав­ ляющей анодного тока. У приемно-усилительных трио­ дов =1-^-100 кОм.

Коэффициент усиления р показывает, во сколько раз сильнее влияет на анодный ток. изменение сеточного напряжения, чем изменение анодного напряжения:

на аноде. Однако изменение анодного напряжения дол­ жно быть в р раз больше, чем изменение напряжения на сетке. Значение р у триодов колеблется от несколь­ ких единиц до 100.

Величина, обратная р, называется проницаемостью лампы Д:

•*=т-

Параметры р и Д при неизменных размерах элек­ тродов зависят от густоты сетки и ее расстояния от

41

катода: чем гуще сетка и чем ближе она расположена к катоду, тем больше р и меньше Д.

Все три параметра триода (S , Rit р) связаны соот­ ношением

SRt = р.

Это уравнение называют основным уравнением три­ ода. Заменив р через Д, получим' 5/?,-Д=1.

Рис. 4.4. Построение динамической характеристики триода

Параметры триода можно определить графически по семейству сеточных или анодных характеристик. Пока­ жем это на примере (рис. 4.3).

Для точки А на анодной характеристике, соответст­ вующей Ма—150 В, ис= \ В и ia= 2 мА, построим харак­ теристический треугольник АВС. Из него определим Ua= 50 В; tic—1 В и га= 2 мА. Тогда для данной лампы

5 = £ * = 2 мА/В; /? ,= ц ^ = 25 кОм;

Так как характеристики лампы не являются прямы­ ми линиями, то параметры, определенные в различных ее точках, будут различны. Следовательно, параметры триода зависят от режима его работы.

42

К другим важным параметрам триода относятся междуэлектродные емкости: между сеткой и катодом

дуэлектродные. емкости относятся к группе частотных параметров, так как они ограничивают предельные ча­ стоты, при которых лампа может эффективно исполь­ зоваться.

При использовании триодов на низких частотах меж­ дуэлектродные емкости не влияют на работу схемы. С увеличением частоты шунтирующее действие меж­ электродных емкостей увеличивается, что ограничивает использование триодов.

Динамические характеристики триода — это электри­ ческие характеристики, снятые при включенном в анод­ ную цепь сопротивлении нагрузки. В этом режиме ра­ боты анодный ток лампы зависит от двух одновремен­ но изменяющихся напряжений ис и «а.

В динамическом режиме напряжение на аноде «а меньше, чем напряжение анодного источника Еа, так как часть последнего падает на нагрузке: ua—Ea—iaRa.

Сеточная динамическая характеристика — это кри­ вая, показывающая зависимость анодного тока лампы от напряжения на,сетке при наличии сопротивления на­

тока на семействе статических характеристик при не­ изменных Еа и Ra.

Когда напряжение на сетке равно напряжению за­ пирания ы'со, анодный ток равен нулю. Падение напря­ жения на сопротивлении нагрузки Ra в этом случае отсутствует и напряжение на аноде лампы ца равно напряжению анодного источника Еа (точка а). При уменьшении отрицательного напряжения на сетке появ­ ляется анодный ток, величина которого при отсутствии сопротивления Ra определилась бы по статической-ха­ рактеристике, снятой при напряжении на-аноде йа —Еа. Но падение напряжения на Ra уменьшает ие, и оно при­ нимает значение и'а — Еа — i'aRa. Этому напряжению

на характеристике соответствует точка б. Дальнейшее снижение отрицательного сеточного напряжения увели­ чивает падение напряжения на Ra (за счет увеличения

43

анодного тока) и уменьшает ыа. Оно последовательно

Как видно, крутизна динамической характеристики значительно меньше, чем статической. Чем больше со­ противление нагрузки, тем сильнее изменение анодного напряжения и тем меньше изменение анодного тока, т. е. динамическая крутизна становится меньше и сама характеристика проходит ниже.

В динамическом режиме величина анодного тока за­ висит не от эмиссионных свойств катода, а от сопро­ тивления анодной нагрузки R&.

Для усиления низкой частоты наиболее широко при­ меняются приемно-усилительные триоды с катодом кос­ венного накала 6Н1П, 6Н2П, 6Н8С, 6Н15П. Лампы 6С2П, 6С6Б, 6С1Ж, 1С12П, 2С14Б предназначены для работы на метровом диапазоне.

Существенными недостатками триода являются ма­ лый коэффициент усиления и значительная емкость между анодом и сеткой. Вредное влияние этой емкости, называемой проходной, особенно сказывается в каска­ дах УВЧ. Она создает между анодной и сеточной це­ пями емкостную обратную (паразитную) связь, которая может превратить усилитель в генератор с самовозбуж­

циент усиления и большую проходную емкость) можно устранить, если ввести в лампу еще один электрод — экранирующий, расположенный между анодом и .управ­ ляющей сеткой. Такая четырехэлектродная лампа на­ зывается тетродом.

Экранирующую сетку (экран) делают в виде спира­ ли из тонкой металлической проволоки. Эта сетка резко

44

шой емкости Сэ (рис. 4.5). Поэтому ее потенциал по переменному току равен нулю.

Как видно из схемы, вторая сетка представляет со­ бой электростатический экран, расположенный между анодом и управляющей сеткой. Этим и объясняется су-

Рис. 4.5. Принцип действия экрани­ рующей сетки

щественное уменьшение связи между цепью анода и цепью управляющей сетки.

Анодный ток тетрода является функцией двух на­ пряжений — анодного «а и сеточного ис. Эту функцию

также можно представить в виде статических сеточных и анодных характеристик (рис. 4.6 и 4.7). Наличие экранирующей сетки несколько изменяет их вид по сравнению с характеристиками триода.

45

В тетроде изменение анодного напряжения слабее влияет на изменение анодного тока, так как электриче­ ское поле анода почти не достигает катода. Напряже­ ние же на экранирующей сетке сильно влияет на элек­ тронный поток и величину анодного тока. Поэтому сеточные характеристики тетрода, снятые при различных значениях анодного напряжения ма, мало отличаются друг от друга, а снятые при разных значениях иэ сдвинуты относительно друг друга. Характеристики у тетродов более криволинейны, а параметры менее ста­ бильны, чем у триодов.

Коэффициент усиления р. и внутреннее сопротивле­ ние тетрода Ri больше, чем у триода, так как влияние анодного напряжения на пространственный заряд около катода из-за наличия экрана значительно уменьшено.

Экранирующая сетка, устраняя недостатки триода, является причиной динатронного эффекта. Его влияние на анодный ток наглядно показывает анодная характе­ ристика тетрода. Дело в том, что электроны, вылетев­ шие из катода, достигая анода (ускоренные потенциа­ лом двух сеток), ударяются об него- и выбивают с поверхности анода новые электроны'— вторичные. Если потенциал анода окажется меньшим, чем потенциал экранирующей сетки, то вторичные электроны притяги­ ваются экраном. При этом ток экранирующей сетки увеличивается, а анодный ток уменьшается. При увели­ чении анодного напряжения все большая часть элек­ тронного потока проходит через экран и попадает на анод. Происходит перераспределение электронного по­ тока между анодом и экранирующей сеткой. Анодный ток г'а быстро растет, а ток экранной сетки гэ в такой же степени убывает. При ыа~0,5цэ основная часть элек­ тронного потока уже проходит к аноду, и дальнейшее увеличение ыа вызывает очень слабое увеличение анод­ ного тока, что определяет большую величину Ri тетрода.

Несмотря на сравнительно большие значения р. и Ri и_малое значение емкости Сао, тетроды из-за динатрон­ ного эффекта в приемно-усилительной аппаратуре поч­

нирующей сеткой и анодом крепятся металлические экраны (пластинки), электрически соединенные с като­ дом. Поле, создаваемое этими экранами, фокусирует

46

электронный поток так, что он движется не по всем на­ правлениям, а двумя у з к и м и л у ч а ми . Благодаря этому плотность заряда в лучах оказывается достаточ­ ной, чтобы обеспечить электростатическое отталкивание вторичных электронов снова к аноду, чем ликвидирует­ ся динатронный эффект. Лучевые тетроды 2П1П, 6П1П, 6ПЗС, 6П6С, 6П7С применяются главным образом в качестве оконечных: ламп, работающих с большими анодными токами.

а

ной (или антидинатронной), соединяется с катодом внутри лампы или снаружи ее и имеет относительно анода отрицательный потенциал. Благодаря этому за­ щитная схема отталкивает вторичные электроны и пре­ пятствует их движению, к экранирующей сетке, т. е. устраняет динатронный эффект.

Для работы пентода требуются четыре источника питания: накала, анода, управляющей и экранирующей сеток. На последнюю, как и в тетроде, подается посто­ янное положительное (относительно катода) напряже­ ние, но более высокое, чем в тетроде, так как опасности динатронного эффекта нет. Электронный поток в пен­ тоде создается за счет постоянного электрического поля экранирующей сетки. Поскольку напряжение на этой

47

сетке в пентоде больше, чем в тетроде, плотность элек­ тронного потока лампы увеличивается и повышается крутизна характеристики. Включение пентода в усили­ тель принципиально не отличается от включения тетро­ да. Способы питания экранирующей сетки те же, что и у тетрода.

Анодный ток пентода при постоянном напряжении накала зависит от трех напряжений: анодного на, уп­ равляющей сетки «с и экранирующей сетки иэ. За­ висимость анодного тока от этих напряжений можно

рующей и защитной сетками в пентоде образуется вто­ рое электронное облачко (первое у катода) вследствие разности потенциалов между этими сетками. Анод дей­ ствует на это облачко через редкую защитную сетку. Поэтому небольшое увеличение анодного напряжения дает значительный рост анодного тока. По мере увели­ чения ма облачко рассасывается и рост анодного тока замедляется, чем и объясняется пологий участок харак­ теристики. Рабочими участками характеристики явля­ ются обычно пологие участки, так как на них пентод имеет высокий коэффициент усиления и большое вну­ треннее сопротивление.

Сеточные характеристики пентода имеют такой же вид, как и у тетрода. Величина 5 у пентодов измеряет­ ся единицами миллиампер на вольт (у некоторых типов ламп 5 = 20 мА/В и более). Ri у них измеряются сотня­ ми и тысячами килоомов, так как введение третьей сетки еще больше снижает влияние анодного напряжения на анодный ток лампы. По этой же причине у пентодов ве­ лик и коэффициент усиления (около 1000 единиц). Ве­

48