книги из ГПНТБ / Клейнер, Э. Ю. Основы теории электронных ламп учебное пособие

тянуты, как было показано ранее (см. рис. 3.23), в сторону отрица­ тельных U0, причем тем сильнее, чем больше соответствующее им значение Ua. Каждой реальной анодно-сеточной характеристике соот­

рис. 3.73 должны лежать ниже теоретической прямой. Отклонения кривых от прямой увеличиваются по мере приближения к точке запи­ рания, так как с ростом отрицательного значения U0 при неизменном Ца неравномерность поля у поверхности катода возрастает. Степень

ных значений. За счет усиления островкового эффекта снижение кри­ вой р, = / (Uc) в сторону запирания тем больше, чем больше значение параметра Uа.

Зависимости параметров от Uа показаны на рис. 3.74 и объясняют­ ся аналогично.

В справочниках вместо зависимостей параметров от Uc и Uа обыч­ но приводится зависимость их от / а (рис. 3.72). С одной стороны, это вызвано тем, что эта зависимость более универсальна и да'ет возмож­ ность обойтись одним графиком, с другой — тем, что при расчетах схем за основу обычно принимается величина анодного тока.

3.12.5. Зависимость статических параметров от напряжения накала

Разбор этого вопроса начнем с рассмотрения зависимости анодного тока от напряжения накала при значениях напряжений электродов, равных номинальным (рис. 3.75). При малых напряжениях накала,

192

ет несколько расти вследствие увеличения начальных скоростей элект­ ронов и уменьшения влияния холодных концов катода.

Аналогично току / а изменяется и крутизна характеристики (рис. 3.75). При накале, когда ток эмиссии катода еще меньше номи­

чества лампы для проверки ее «запаса эмиссии», т. е. того, насколько лампа в номинальном рабочем режиме далека от режима насыщения. По установившимся нормам у ламп с хорошим катодом при снижении напряжений накала на 10% уменьшение крутизны в зависимости от типа лампы не должно превышать 10—20%. Пониженный накал в практике называют н е д о к а л о м и соответствующее значение крутизны — н е л о к а л ь н о й .

Коэффициент усиления от U„ практически не зависит.

3.12.6. Статические параметры параллельно соединенных ламп

Когда от схемы с . электронными лампами требуется получить - полезную мощность больше той, которую может обеспечить одна лампа из числа наиболее мощных, выпускаемых промышленностью, прибе­ гают к параллельному включению нескольких ламп одного, и того же типа. Таким же образом иногда поступают, когда из имеющейся но­ менклатуры ламп не удается подобрать лампу с-подходящими пара­ метрами.

Определим статические параметры 5, и р, совокупности из двух параллельно включенных ламп Лх и Л2 (рис. 3.76) с анодными

193

Отсюда следует, что в отличие от одиночной лампы коэффициент усиления системы параллельно включенных ламп в общем случае зависит от напряжений электродов.

Для п параллельно включенных ламп с одинаковыми парамет­ рами Slt R a и р х из (3.243), (3.244) и (3.245) легко получить

S = nSv

Rn

Rt = п

р= Pi.

3.12.7.Статические параметры сеточной цепи

Исходя из общей функциональной зависимости /0 = f (Uc, 1/й) для цепи сеточного тока можно указать параметры, аналогичные параметрам цепи анодного тока. Если написать полный дифференци­ ал сеточного тока

194

(3.246)

то содержащиеся в нем частные производные представляют собой основные параметры цепи сеточного тока, а именно: внутреннее со­ противление пространства сетка — катод

(3.247)

и крутизну сеточно-анодной характеристики

(3.248)

Используя (3.247) и (3.248), можно записать (3.246) в виде

При положительных значениях Uc, малых по сравнению с £/„, числен­ ные значения S0 обычно на 1—2 порядка меньше S. При тех же усло­ виях R i0 тоже значительно меньше R t.

Параметры сеточной цепи можно определять аналогично парамет­ рам анодной цепи графически по соответствующим характеристикам или методом двух точек.

§3.13. РАБОЧИЙ РЕЖИМ ТРИОДА

3.13.1.Виды включения триодов в электрическую цепь

Под рабочим режимом, как уже указывалось в 1-й главе, понимают режим работы лампы при наличии нагрузки в анодной цепи. Для введения ряда понятий, относящихся к работе лампы в схеме, рас­

контуры переменных составляющих токов электродов могут не совпа­ дать с контурами их постоянных составляющих. Постоянные состав­

195

ляющие все должны проходить через катод, а пути протекания пере­ менных могут быть различны в зависимости от схемы включения лампы.

При расчете схем с лампами основное внимание обычно уделяется цепям переменных составляющих токов электродов. Применительно к переменным составляющим токов и их цепям принято пользоваться следующими понятиями:

1)входное напряжение UBX— напряжение, подаваемое на управ­ ляющий электрод лампы,

2)выходное напряжение и вых — падение напряжения, снимаемое

снагрузки,

3)входная цепь лампы — цепь той пары электродов, в которую включается входное напряжение,

4)выходная цепь лампы — цепь той пары электродов, в которую

включается сопротивление нагрузки,

5)общий электрод — электрод, общий для входной и выходной

цепей,

6)входной электрод — электрод входной цепи, не являющийся общим,

7)выходной электрод — электрод выходной цепи, не являющийся общим,

ния, в общем случае комплексные, входной и выходной цепей соответ­ ственно

//вых

В зависимости от того, на каком электроде лежит общая точка менаду входной и выходной цепями, т. е. какой электрод является общим, различают три вида включения триодов в электрическую схему.

1. Схема с общей точкой на катоде или схема с общим катодо

(рис. 3.78,а); здесь входным электродом является сетка, выходным —

196

анод, входной цепью — цепь сетка — катод, выходной — цепь

анод — катод.

2. Схема с общей точкой на сетке или схема с общей сеткой

(рис. 3.78,6). Входной электрод здесь катод, выходной — анод, входная цепь — цепь катод — сетка, выходная— цепь анод — сетка. Так как общая точка в этой схеме часто соединяется с землей, то

ееиногда называют схемой с заземленной сеткой.

3.Схема с общей точкой на аноде или схема с общим анодом

(рис. 3.78,в).

Усилительные свойства этих трех схем различны. Их особенности, касающиеся работы ламп, будут рассмотрены ниже, общий же анализ их дается в теории электронных схем. В области низких и высоких частот применяется схема с общим катодом, при работе в диапазоне сверхвысоких частот — преимущественно схема с общей сеткой. Схе­ мы с общим*анодом используются в так называемых катодных повтори­ телях. Это схемы, которые не дают усиления, но обладают рядом свойств, в силу которых широко применяются в радиотехнических устройствах.

Далее подробно рассматривается рабочий режим триода только при схеме с общим катодом.

3.13.2. Рабочие характеристики триода

Основной рабочей характеристикой триода является зависимость анодного тока / а от сеточного напряжения Uc при постоянном напря­ жении анодного источника питания ЕЛ

Отличие этого определения от определения соответствующей статиче­ ской характеристики (см. § 3.6) заключается в том, что здесь постоянно значение не t/a, а Е&. Вторая из возможных рабочих характеристик триода — анодная (7а = / (Да)усОСoust) не представляет интереса, так как у ламп с сетками величина напряжения анодного источника питания во время работы в большинстве случаев неизменна.

197

Определим ход рабочей анодно-сеточной характеристики при за­ данных значениях Еа и Ra и сопоставим ее со статической при том же Еа. Эту задачу легко решить графически, если известно семейство

чается, если провести в семействе анодных характеристик вертикаль­ ную линию при Ua = Еаи перенести точки ее пересечения с анодны­ ми характеристиками в систему координат анодно-сеточных. При

Рис. 3.79. Построение рабочей анодно-сеточной характеристики триода и форм анодного тока и падений напряжения на лампе и нагрузке:

а — форма сеточного напряжения; б — анодно-сеточные характеристики; в— анодные характе* ристикн; г — форма анодного тока; д — форма падений напряжения на лампе и на нагрузке

построении рабочей анодно-сеточной характеристики нужно допол­ нительно учесть падение напряжения на анодной нагрузке IaRa: Это делается при помощи нагрузочной прямой. Так как анодные цепи триода и диода в принципе одинаковы, то нагрузочная прямая

но, относятся к одной и той же рабочей анодно-сеточной характерис­ тике. Перенося эти точки в систему координат / а — Uc получаем рабочую анодно-сеточную характеристику. Рабочие анодно-сеточные характеристики исходят из той же точки на оси абсцисс, что и соот­ ветствующие статические (при / а = 0 также и IaRa = 0). На восхо­ дящей части они идут более полого, чем статические, причем тем положе, чем больше R a.

198

3.13.3. Форма анодного тока и падения напряжения на пампе в квазистатическом рабочем режиме

Пусть на сетку триода будет подан сигнал синусоидальной формы. С учетом напряжения смещения Ес сеточное напряжение тогда можно

Построение начнем с того, что пристроим заданную кривую сеточного напряжения (рис. 3.79,а) к графику анодно-сеточных характеристик (рис. 3.79,6), причем так, чтобы оси напряжений совпали. Ось вре­ мени графика «а» тогда будет идти вниз из начала системы координат анодно-сеточной характеристики. Систему координат для формы анодного тока расположим справа от семейства анодных характерис­ тик также на одном уровне с ним (рис. 3.79,г). Форму анодного тока строим по анодно-сеточной характеристике, причем в связи с наличием нагрузки — по рабочей. Сначала найдем уровень тока, соответст­ вующий только сеточному смещению, т. е. ток в точке покоя. Пред­

на то, что линии переноса точек с рис. 3.79,6 на рис. 3,79,а проходят на рис. 3.79,6 через точки пересечения нагрузочной прямой с анодной характеристикой для соответствующего значения Uc. Так, например, линия переноса величины анодного тока при Uc = —4 В(точка О, рис. 3.79,6) проходит через точку пересечения нагрузочной прямой с анодной характеристикой для Uc = —4 В (точка О', рис. 3.79,в). Таким образом, каждой точке на анодно-сеточной характеристике, отображающей то или иное мгновенное состояние электрического режима лампы, соответствует определенная точка на нагрузочной прямой. Точки, характеризующие своим положением в графике анод­ но-сеточных или анодных характеристик мгновенное состояние элект­ рического режима лампы, в дальнейшем будем называть точками ре­ жима. Соответствие между положениями точек режима на рабочей анодно-сеточной характеристике и нагрузочной прямой дает возмож­ ность построить кривые формы иа и iaRa. Если на рис. 3.79,6 точка режима при изменении ис в пределах —2 -1-----6 В перемещается по анодно-сеточной характеристике в пределах отрезка АВ, то соответ­ ствующая ей точка на рис. 3.79,в перемещается по нагрузочной пря­ мой в пределах отрезка А'В'. Учитывая, что согласно § 2.10 гори­ зонтальный отрезок между осью ординат и‘нагрузочной прямой соот­ ветствует Ua, а отрезок между нагрузочной прямой и вертикальной линией Ua = Еа — падению напряжения на нагрузке IaRa, и раз­ вертывая по времени мгновенное положение точки режима, получим искомые кривые. Для удобства переноса точек с нагрузочной прямой в систему координат для этих кривых, последнюю целесообразно рас­

199

положить под графиком анодных характеристик так, чтобы оси на­ пряжений и начала системы координат совпадали (рис. 3.79, г, д). Из этого же рисунка видно, что переменные составляющие иа и iB, как это соответствует (1.24), всегда находятся в противофазе.

три искомые кривые, не используя анодно-сеточную характеристику. Для этого надо на графике анодных характеристик отметить пределы изменения ис, как это показано на рис. 3.79,в пунктиром. Поэтому при расчете усилителей в большинстве случаев ограничиваются рас­ смотрением только графика анодных характеристик.

О величине получающихся нелинейных искажений можно судить по степени линейности использованного участка рабочей анодно­ сеточной характеристики или по отрезкам нагрузочной прямой меж­ ду соседними анодными характеристиками, снятыми через одинаковые интервалы Uc: если анодно-сеточная характеристика линейна, эти отрезки должны быть равными между собой.

3.13.4. Выбор и установление рабочей точки. Построение нагрузочной прямой при различных видах нагрузки.

Предельно допустимый электрический режим лампы

Для сохранения работоспособности ламп в течение достаточно долгого времени рабочую точку необходимо выбирать так, чтобы

ное покрытие обладает определенным сопротивлением и поэтому в нем при прохождении через него тока выделяется тепло. Это тепло дополнительно добавляется к тому, которое катод получает за счет накала, в результате чего температура покрытия может настолько превысить допустимую, что содержащийся в нем барий начнет уси­ ленно испаряться и эмиссия катода быстро падать. У ламп с тонко­

200