Лабораторна робота 7.Визначення характеристик пентоду
Мета роботи: вимірювання значення анодного струму при різних значеннях напруги на аноді та при різних напругах на управляючій сітці,вимірювання динамічної характеристики пентоду.
Обладнання: стенд з встановленим вакуумним пентодом, вольтметр,
міліамперметр, джерела живлення.
Теоретичні відомості
П’ятиелектродна лампа (пентод) має підігрівний катод (1) , анод (6) , три сітки: управляючу g1 (3), екрануючу g2 (4), захисну (антидінатронну-5) g3 , і нитку розжарювання (2), рис. 7.1.
Рис. 7.1. Схема пентоду
Конструкція пентоду обумовлює забезпечення:
великого значення крутизни характеристики;
великого значення коефіцієнта підсилення;
найменших значень внутрішніх між електродних ємностей;
дуже малого струму управляючої сітки за рахунок відповідного розташування сіткової характеристики.
Ці властивості дають можливість використовувати пентоди у якості підсилювальних ламп як для низьких, так і для високих частот, а також у якості потужних генераторних ламп.
Конструкція і типи катодів, що встановлюються у пентодах, аналогічні катодам діодів.
Управляюча сітка g1 використовується для управління величиною анодного току лампи і виконується у вигляді дротової спіралі, яка оточує катод.
Екрануюча сітка g2 розташована між управляючою та захисною сіткою і виконана у вигляді дротової спіралі, що оточує управляючу сітку. Призначення екрануючої сітки – усунути спільне електричне поле між управляючою сіткою і анодом для того, щоб зменшити до мінімальних значень ємність Сag між управляючою сіткою і анодом. Для цього створюють електронний потік на екрануючу сітку за рахунок постійної позитивної напруги, що подається, як правило, від анодного джерела живлення і складає більше половини анодної напруги між катодом та екрануючою сіткою . Ця напруга створює поле екрануючої сітки, що є прискорювальним для електронів і створює у лампі електронний потік. Між управляючою і екрануючою сітками електрони рухаються завдяки цьому полю, а далі до аноду завдяки полю аноду.
Для забезпечення зменшення ємності Сag по змінному струму екрануюча сітка повинна бути підключена до катоду, тоді ємність сітка – анод буде послідовним з’єднанням ємностей між анодом - екрануючою – управляючою сітками. Для того щоб екрануюча сітка виконувала роль екрану по змінному струму її з’єднують з катодом блокувальним конденсатором великої ємності. Змінний потенціал екрануючої сітки, при цьому, дорівнює потенціалу катоду, тому змінного електричного поля між анодом і управляючою сіткою практично нема, що еквівалентно значному зменшенню між ними ємності, яка не перевищує 0,02 – 0,05 пФ.
Частина електронів попадає на екрануючу сітку і в її ланцюгу створюється струм екрануючої сітки. В нормальному режимі цей струм значно менше анодного і для підсилювальних ламп не перевищує декількох міліампер.
Захисна сітка у вигляді спіралі поміщується між екрануючою сіткою і анодом та з’єднана з катодом, як правило, всередині лампи, тому контакт захисної сітки може бути відсутній. Потенціал захисної сітки дорівнює нулю, а саме потенціалу катоду, тому навіть при самих малих напругах на аноді електричне поле направлено від аноду до захисної сітки. Таке поле перешкоджає руху вибитих з аноду вторинних електронів к екрануючій сітці, і вторинні електрони повертаються на анод.
Захисна сітка ліквідує дінатронний ефект, який викликаний тим, що електрони з великою кінетичною енергією при попаданні на анод призводять до появи вторинних електронів, які у випадку, коли напруга на аноді буде меншою ніж на екрануючій сітці, що є характерним для підсилювачів, будуть притягуватись до екрануючої сітки, в результаті анодний струм зменшується а струм екрануючої сітки росте. Як би цей ефект мав місце, то в анодній характеристики пентоду з’явилось би провалля. Таким чином, саме наявність захисної сітки забезпечує пологість анодних характеристик пентоду, що дуже важливо для виключення нелінійних спотворень при підсиленні сигналів.
На шляху електронного потоку у пентоді знаходяться три сітки, тому електричне поле аноду в значній мірі перехоплюється сітками, тому сіткові характеристики пентоду при різних значеннях анодної напруги мало відрізняються одна від одної.
Анодно-сіткові характеристики пентоду показують залежність анодного струму від напруги на управляючій сітці:
I a = f ( U g1 )
при U a = const; U g2 = const; U g3 = const = 0; (7.1)
Характеристики, що зняті при більших значеннях напруги на екрануючій сітці значно відрізняються одна від одної, вони розташовані лівіше та їх крутизна більше.
Рис. 7.2. Анодно – сіткові характеристики пентоду
Анодні характеристики пентоду показують залежність анодного струму при постійних значеннях напруги на сітках лампи:
I a = f ( U а )
при U g1 = const; U g2 = const; U g3 = const = 0; (7.2)
Рис. 7.3. Анодні характеристики пентоду
Властивості та параметри пентоду оцінюються за допомогою експериментально знятих характеристик, які показують залежність струму через лампу від напруги на її електродах. На рис. 7.4. показана схема, що дає можливість провести дослідження залежності анодного струму пентоду від напруги на управляючій сітці, напруги на екрануючій сітці та від напруги на аноді.
Рис. 7.4. Схема для зняття характеристик пентоду
Основні параметри пентоду:
- напруга розжарювання Uн , струм розжарювання Ін ;
- Рн = Uн Ін – потужність, що витрачається на нагрів катоду;
- крутизна сіткової характеристики S = Δ Іа / Δ Ug1 [мА / В] ;
- внутрішній диференційній опір між анодом та катодом для змінного струму RI = Δ Uа / Δ Іа [MОм] ;
- коефіцієнт підсилення µ = Δ Uа / Δ Ug1 .
У динамічному режимі, при підключенні до аноду резистору навантаження, залежність напруги на аноді від струму аноду і напруги на управляючій сітці:
Uа = Еа - R н Іа ,
і відповідає прямій навантаження на сімействі анодних характеристик пентоду: I a = f ( U а ) I a = f ( U g1 ) ,
Рис. 7.5. Схема для визначення характеристика 6Ж9П у динамічному режимі.
У лабораторній роботі проводиться дослідження характеристик високочастотного пентоду з короткою характеристикою 6Ж9П.
Рис. 7.6. Схема лампи 6Ж9П
Катод лампи оксидний з підігрівом ниткою розжарення з вольфраму.
Напруга розжарення – 6,3 В (5,7 В…7 В).
Струм розжарення – 300 -+30 мА.
Напруга на аноді (номінальне) – 150 В.
Напруга на аноді (гранична) – 250 В.
Струм аноду – 15.25 -+4,75 мА.
Струм катоду (граничний) – 35 мА.
Напруга екранної сітки (гранична) – 160 В.
Струм екранної сітки – 5 мА.
Потужність розсіювання на аноді (гранична) – 3 Вт.
Потужність розсіювання на екранній сітці (гранична) – 0,75 Вт.
Крутизна характеристики – 17,5-+4,5 мА/В.
Внутрішній опір – 150 кОм.
Вхідний опір в ланцюгу першої сітки (граничний) – 0,5 Мом.
Рис. 7.7. Анодні характеристики пентоду 6Ж9П
Рис. 7.8. Анодно – сіткові характеристики пентоду 6Ж9П (1), крутизна (3).