Вопрос 54. Тетроды,особенности работы,статические параметры и характеристики.

Необходимо признать, что при усилении слабых сигналов в области звуковых частот ламповый триод дает хорошие результаты. Однако при усилении мощности триод не позволяет получить значительный коэффициент усиления при больших отрицательных напряжениях на сетке. Работая в таких схемах, триод имеет коэффициент усиления всего несколько единиц. Значительно повысить коэффициент усиления удается при введении между анодом и управляющей сеткой еще одной сетки, которая называется экранирующей. Четырехэлектродная электронная лампа, в которой помимо катода, анода и управляющей сетки имеется экранирующая сетка, называется тетродом.

Тетроды, как и ламповые триоды, обычно характеризуются несколькими дифференциальными параметрами, которые определяют их основные свойства и возможности применения. Это крутизна характеристики S, внутреннее сопротивление переменному току Ri, коэффициент усиления μ и проницаемость D. Помимо этого тетроды характеризуются статическим сопротивлением R0 и рассеиваемой анодом мощностью РА.

В соответствии с анодно-сеточной характеристикой тетрода при постоянном анодном напряжении (UA = Const) приращение напряжения ΔUУС на управляющей сетке приводит к вполне определенному приращению анодного тока ΔIA. При этом соотношение двух величин: отношение приращения анодного тока ΔIA к приращению сеточного напряжения ΔUУС — и является крутизной характеристики тетрода:

S = ΔIA / ΔUУС при UA = Const

Таким образом, крутизна характеристики определяет степень влияния изменений напряжения управляющей сетки на изменения анодного тока — показывает, на сколько миллиампер изменяется анодный ток данной лампы при изменении управляющей сетки напряжения на 1 В.

Как и в ламповом триоде, внутреннее сопротивление тетрода переменному току представляет собой отношение приращения анодного напряжения ΔUA к вызванному им приращению анодного тока ΔIA при постоянном напряжении на управляющей сетке (UУС = Const):

Ri = ΔUA / ΔIA при UУС = Const

Итак, внутреннее сопротивление Ri представляет собой сопротивление междуэлектродного участка «катод-анод» тетрода для переменного тока. Значение внутреннего сопротивления показывает, на сколько вольт необходимо изменить анодное напряжение тетрода, чтобы значение анодного тока изменилось на 1 А при неизменном напряжении на управляющей сетке. На рабочем участке анодной характеристики внутреннее сопротивление тетрода больше, чем у лампового триода. Оно может достигать сотен кОм, так как значительное изменение напряжения на аноде приводит лишь к малому изменению анодного тока.

Коэффициент усиления μ тетрода показывает, какому числу вольт приращения анодного напряжения равноценно по воздействию на анодный ток приращение напряжения на управляющей сетке на 1 В:

μ = ΔUA / ΔUУС при IA = Const

Поскольку в тетродах, по сравнению с ламповыми триодами, изменение напряжения на управляющей сетке гораздо сильнее действует на величину анодного тока, чем изменение анодного напряжения, то и коэффициент усиления у тетродов больше чем у триодов. Обычно у тетродов он составляет 200-400.

Анодная характеристика тетрода представляет собой зависимость анодного тока IA от анодного напряжения UA при постоянных напряжениях на экранирующей и управляющей сетках (UЭ = Const, UУС= Const). Анодная характеристика тетрода снимается таким же образом, как и аналогичная характеристика лампового триода, то есть при изменении подаваемого на анод напряжения UA определяется сила тока IА, соответствующая каждому значению напряжения на аноде. По полученным данным строится анодная характеристика в виде графика в системе координат, где по горизонтальной оси откладывается напряжение анода UA в вольтах, а по вертикальной оси — величина анодного тока IА в миллиамперах.

Анодная и экранная характеристики тетрода

Одновременно с анодной характеристикой снимают и так называемую экранную характеристику тетрода, то есть зависимость тока экранной сетки IЭ от напряжения на управляющей сетке UУС при постоянных напряжениях на экранирующей и управляющей сетках (UЭ = Const, UУС= Const). Для этого необходимо при каждом значении напряжения UA на аноде измерить соответствующее значение сеточного тока IЭ. График экранной характеристики строится в той же системе координат, что и анодная характеристика тетрода. На рисунке экранная характеристика тетрода изображена пунктирной линией.

При отсутствии напряжения на аноде тетрода и подаче положительного напряжения на экранирующую сетку практически все электроны, пролетевшие через управляющую сетку, попадают на экранирующую сетку. В результате анодный ток IА почти равен нулю, а ток экранирующей сетки IЭ максимален. Незначительный анодный ток создается лишь теми электронами, которые проходят через экранирующую сетку со скоростью, достаточной для достижения анода.

Подача на анод тетрода положительного напряжения UA приводит к тому, что анодный ток лампы быстро возрастает за счет перераспределения потока электронов между экранирующей сеткой и анодом, поскольку все большее количество электронов, скорость которых увеличивается с повышением анодного напряжения UA, попадает на анод.

Дальнейшее увеличение анодного напряжения обеспечивает рост скорости первичных электронов, летящих к аноду. В результате их кинетическая энергия может оказаться достаточной для того, чтобы при столкновении с анодом инициировать выбивание с анода других электронов, которые называются вторичными. Так в тетроде возникает эмиссия вторичных электронов, часто называемая вторичной эмиссией электронов с анода. Потенциал экранирующей сетки пока еще выше потенциала анода, поэтому в междуэлектродном пространстве «анод — экранирующая сетка» формируется ускоряющее электрическое поле, обеспечивающее движение вторичных электронов к экранирующей сетке. Вторичные электроны, выбитые из анода, улетают в направлении, обратном направлению движения первичных электронов, что приводит к уменьшению анодного тока.

Основные характеристики тетрода представляют собой зависимости анодного тока от напряжений, подаваемых на остальные электроды лампы. Поскольку на практике напряжение накала тетрода, как и других ламп, остается постоянным, при дальнейшем рассмотрении анодных характеристик будем считать это напряжение всегда постоянным и равным номиналу. Как и у триода, основными статическими характеристиками тетрода являются зависимость анодного тока от напряжения на управляющей сетке при постоянных напряжениях на аноде и экранирующей сетке, а также зависимость анодного тока от напряжения на аноде при постоянных напряжениях на управляющей и экранирующей сетках.

Схема, используемая для снятия статическиъ характеристик тетрода:

Схема включения тетрода для снятия характеристик

Нетрудно заметить, что данная схема отличается от приведенной ранее схемы для снятия характеристик триода лишь наличием цепи экранирующей сетки.

В этой схеме напряжение UA подается на анод лампы от источника анодного напряжения ЕA через потенциометр R1 и измеряется вольтметром VA, включенным в анодную цепь.

Миллиамперметром mA2 который включен в анодную цепь, измеряется анодный ток IA. На управляющую сетку тетрода напряжение подается от источника сеточного напряжения ЕC через потенциометр RУС, конструкция которого обеспечивает изменение не только абсолютной величины напряжения на сетке, но и его полярность. При этом миллиамперметром mA1, который включен в цепь управляющей сетки, измеряется ток этой сетки IУС, а вольтметром VУС — сеточное напряжение UУС. Напряжение UЭС подается на экранирующую сетку лампы от источника анодного напряжения ЕA через потенциометр RЭ и измеряется вольтметром VЭС. Миллиамперметром mA3, который включен в цепь экранирующей сетки, измеряется ток IЭС, протекающий в этой цепи.

Зависимость анодного тока IA от напряжения на управляющей сетке UУС при постоянных напряжениях на аноде (UA = Const) и экранирующей сетке (UЭ = Const) называется анодно-сеточной характеристикой тетрода. Анодно-сеточная характеристика тетрода снимается так же, как и аналогичная характеристика лампового триода, то есть при изменении подаваемого на управляющую сетку напряжения UУС определяется сила тока IA, соответствующая каждому значению напряжения на сетке. По полученным данных строится анодно-сеточная характеристика в виде графика в системе координат, где по горизонтальной оси откладывается сеточное напряжение UУС в вольтах, а по вертикальной оси – величина анодного тока IA в миллиамперах.

Анодно-сеточная и экранно-сеточная характеристики тетрода

Анодно-сеточные характеристики тетрода имеют рад особенностей, обусловленных конструктивными особенностями лампы.

Так, например, изменение анодного напряжения приводит лишь к незначительному изменению графика. Характеристики, снятые при различных анодных напряжениях, выходят практически из одной точки на оси абсцисс и расходятся пучком или веерообразно, то есть имеют различную крутизну. Это явление объясняется уже упоминавшимся экранирующим воздействием двух сеток тетрода, которые ослабляют влияние анодного напряжения на анодный ток тетрода. Такое расхождение анодно-сеточных характеристик тетрода объясняется тем, что изменение величины напряжения на аноде приводит к перераспределению токов между экранирующей сеткой и анодом. При увеличении напряжения UA ток анода IA увеличивается, а ток экранирующей сетки IЭ уменьшается. Соответственно, при увеличении напряжения UЭ на экранирующей сетке ток анода IA уменьшается, а ток экранирующей сетки IЭ увеличивается.

В то же время изменение напряжения, подаваемого на экранирующую сетку, приводит к резкому сдвигу характеристик влево, поскольку действие потенциала экранирующей сетки ослабляется лишь одной управляющей сеткой. При этом изменяется и напряжение запирания лампы.

Из графиков видно, что характеристики тетрода смещены влево, то есть анодный ток появляется даже при сравнительно большом отрицательном напряжении на управляющей сетке. Данное явление объясняется тем, что управляющая сетка сравнительно редкая, поэтому даже при подаче на нее большого отрицательного напряжения электроны проходят сквозь витки управляющей сетки к аноду.

Часто одновременно с анодно-сеточной характеристикой тетрода снимают и так называемую экранно-сеточную характеристику, то есть зависимость тока экранной сетки IЭ от напряжения на управляющей сетке UУС при постоянных напряжениях на аноде (UA = Const) и экранирующей сетке (UЭ = Const). Для этого необходимо при каждом значении напряжения UУС на сетке измерить соответствующее значение сеточного тока IЭ. График экранно-сеточной характеристики строится в той же системе координат, что и анодно-сеточная характеристика тетрода. На рисунке выше экранно-сеточные характеристики тетрода изображены пунктирной линией.