Реферат: Принцип действия ваккумных ламп с управлением током

Таким образом, большое переменное напряжение на
анодной нагрузке имеет место при R_а гораздо большем Ri и при малом D . Поэтому величина D также опреде­ляет коэффициент усиления по напряжению.

Усиление мощности. Мощность переменного тока в анодной цепи пропорциональна (dI_a )² R_a . Из уравнения (13б) имеем:

(17)

Усиление по мощности максимально, когда достигает максимума величина R_а /(R_а + R_i )² , т. е. при Ri = R_a . При этом условии из уравнения (4.17) имеем:

(17a)

Итак, большое усиление по мощности имеет место при Ri=R_a и при использовании ламп с малой прони­цаемостью и с большой крутизной. Отношение S / D , таким образом, определяет величину коэффициента уси­ления по мощности (к. п. д. усилителей мощности).

Баланс мощности при усилении. Мощность Р_R ,выде­ляемая на нагрузочном анодном сопротивлении R_a уси­лительной схемы, складывается из постоянной и пере­менной частей:

P_R =(Ia+dI_a )² R_a =I² _a R_a +(dI_a )² R_a (18)

(2dI_a R_a =0, так как dI_a при усреднении дает нуль). Мощность Р_а , подводимая к аноду лампы, равна:

Р_а = (U_а -dU_a ) (I_a + dI_a ) =U_a I_a + dU_a dI_a =

= U_a I_a -(dI_a )² R_a (4.19)

(Среднее от dU_a I_a и dI_a U_a равно нулю, так как dU_a и dI_a при усреднении за период дают нуль.) Из уравнения (112) следует, что мощность рассеяния на аноде (по постоянному току) U_a I_a при наличии управляющего на­пряжения уменьшается на величину (dI_a )^z R_a , являю­щуюся, таким образом, полезной выходной мощностью усилителя [уравнение (18)]. Следовательно, преобразо­вание мощности в усилителе происходит за счет мощно­сти рассеяния усилительной лампы (по постоянному току).

Недостатками триода являются относительно малое усиление (m_u <l/D), которое, кроме того, ограничено сильным влиянием поля анода на поле в пространстве катод — сетка; относительно малое внутреннее сопротив­ление (порядка 10 кОм) и склонность к самовозбужде­нию через анодно-сеточную емкость С_а ._с . Эти недостатки устранены в тетродах и в их дальнейшем усовершенство­вании — пентодах.

3. Тетрод (лампа с двумя сетками)

Эта лампа содержит вторую сетку, которая может располагаться либо между управляющей сеткой и като­дом (сетка пространственного заряда или катодная сет­ка), либо между управляющей сеткой и анодом (экра­нирующая сетка). Наиболее часто используются тетро­ды с экранирующей сеткой (рис. 4.13,а), обладающие очень малыми значениями С_а ._с и D (D — проницаемость лампы).

Рис. 4. Расположение электродов (а) и типичные ха­рактеристики тетрода (б).

1 — вторичные электроны переходят с экранирующей сетки на анод; 2 — ход характеристики без учета вторичной эмиссии; 3 — вторичные электроны переходят с анода на экранирующую сетку.

Электродную систему тетрода, как и триод ну ю, можно свести к эквивалентной диодной системе. По ана­логии с уравнением (6) уравнение статической харак­теристики тетрода имеет вид:

I_k =K(U_c +D_{э. c .} U_э.с .+D_a U_a )^3/2 , (22)

где .D_{a . c} — проницаемость управляющей сетки (для поля экранирующей сетки); D_a — проницаемость лампы (для поля анода) и U_э.с. — напряжение экранирующей сетки. Вместо I_а в уравнения (4.6) в данном случае входит ток катода I_к в плоскости управляющей сетки, часть которо­го ответвляется на (положительную) экранирующую сет­ку, а другая большая часть — на анод (токораспределение). Таким образом, экранирующая сетка действует на катодный ток как «притягивающий» электрод.

На рис.4,б показана типичная форма анодной (I_a —U_a ) и сеточно-анодной (I_э.с —U_a ) характеристик тетрода. Обе характеристики расположены симметрично относительно друг друга и имеют излом при U_a <U_э.с [вопреки уравнению (4.22)]. Наличие излома связано с появлением вторичных электронов, которые выбивают­ся первичными электронами (создающими анодный ток) из анода и попадают на более положительную экрани­рующую сетку (динатронный эффект). При этом ток экранирующей сетки возрастает па величину тока вто­ричной электронной эмиссии, а ток анода соответственно уменьшается. При U_а >U_э.с. наоборот, вторичные элек­троны с экранирующей сетки попадают па более поло­жительный анод. В этой области благодаря экранирую­щему действию обеих сеток триода характеристика име­ет почти горизонтальный ход (т. е. I_а почти не зависит от U_a ).

Из-за излома характеристики область управления тетродом лежит при U_а >U_э.с. . Этот недостаток можно устранить, вводя третью (защитную или антидинатронную) сетку, ликвидирующую обмен вторичными электро­нами между экранирующей сеткой и анодом. Лампы с тремя сетками (с пятью электродами) носят название пентодов.

4. Пентод (лампа с тремя сетками)

Вредный эффект обмена вторичными электронами устранен в пентоде за счет того, что защитная сетка со­единяется с катодом п, следовательно, имеет нулевой потенциал (U_б =0, рис. 4.5,а). Поэтому статическое уравнение характеристики пентода совпадает с уравне­нием (4.22). Однако поскольку из-за сильного экрани­рующего действия третьей пентодной сетки D_a <<D_э.с. , т.е. D_a U_a << D_э.с U_э.с то для пентода приближенно имеем:

I_K = K(U_c + D_э.с U_э.с )^3/2 . (23)

Следовательно, анодный ток пентода I_а = Iк—Iс
практически не зависит от U_a (насыщение характеристик семейства I_a -U_a , рис. 4.5,б), за исключением случая U_a <<U_э.с (перехват тока экранирующей сеткой).

Пентоды характеризуются очень малым влиянием анодного напряжения на ток катода (проницаемость лампы D_a <<l%) и высоким внутренним сопротивлением R_i (порядка нескольких мегаOм; вследствие горизонталь­ного хода анодных характеристик I_а —U_а ). Поскольку обычно R_i >>R_a , то коэффициент усиления пентода по напряжению согласно уравнению (4.16) равен (D=D_a ):