Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

LS-Sb87953

.pdf
Скачиваний:
16
Добавлен:
13.02.2021
Размер:
839.87 Кб
Скачать

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

_______________________________________

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

_________________________________________

МОЩНЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплинам

«Мощные электронные приборы с электростатическим управлением», «Система обеспечения качества и методы испытаний

в электронном приборостроении»

Санкт-Петербург Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

2012

УДК 621.385

Мощные электронные приборы: методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплинам: «Мощные электронные приборы с электростатическим управлением», «Система обеспечения качества и методы испытаний в электронном приборостроении»/сост. А. К. Шануренко. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2012. 32 с.

Содержат описания семи лабораторных работ по исследованию, измерениям и испытаниям мощных генераторных приборов различного назначения.

Предназначены для студентов специальности 210105 «Электронные приборы и устройства» и направления 210100 «Электроника и наноэлектроника» очной, очно-заочной (вечерней) и заочной форм обучения, проходящих целевую подготовку на базе УНПК СПбГЭТУ ОАО «Светлана».

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве методических указаний

© СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2012

Введение

В данных методических указаниях проведены описания семи лабораторных работ,* посвященных изучению физических процессов в мощных электронных приборах с электростатическим управлением (МЭПЭСУ) различного назначения, методов измерения характеристик и параметров, а также испытаний этих приборов. Методические указания могут быть также использованы при проведении лабораторных работ по дисциплинам: «Инженерные методы расчета электронных приборов» и «Система обеспечения качества и методы испытаний в электронном приборостроении».

Лабораторные работы проводятся на базе ОАО «Светлана» в условиях, максимально приближенных к производственному процессу, бригадами, состоящими из трех-четырех студентов.

Перед началом лабораторных работ студенты должны ознакомиться с настоящими методическими указаниями, рекомендуемой литературой, используемым оборудованием и пройти инструктаж по технике безопасности. Для допуска к очередной лабораторной работе студент должен знать цель работы, основные характеристики и параметры исследуемых мощных электронных приборов (МЭП), методику проведения измерений, схему испытательного стенда, порядок выполнения работы, правила техники безопасности, а также уметь пользоваться необходимыми в данной работе радиоизмерительными приборами.

Установка и оснастка исследуемого прибора на испытательном стенде производятся обслуживающем персоналом в присутствии исполнителей работы. Включение испытательного стенда и работа на нем производятся под контролем преподавателя.

По окончании работы черновик подписывается преподавателем и прикладывается к отчету по лабораторной работе.

Лабораторная работа 1 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭМИССИОННЫХ СВОЙСТВ МЭП

Цель работы: исследование электрических режимов и эмиссионных свойств прямонакального вольфрамового торированного карбидированного катода.

-----------------

*Лабораторные работы поставлены сотрудниками ЗАО «СЕД-СПб»: Н. И. Ильиным (№1,2); Е. Д. Прялухиным (№3,4); А. П. Карнышевым (№5-7).

3

1.1. Общие сведения

Накальная характеристика прямонакального катода МЭП представляет собой зависимость тока накала от напряжения накала Iн f Uн . Её типичный вид показан на рис. 1.1. Отклонение от линейной зависимости связано с разогревом катода при увеличении Uн и, как следствие, с ростом его сопротивления.

 

Iн

Iк

U н"

I

н0

Iэ"

'

 

I э'

U н

Iн ном

 

0

U

н ном

U

н

0

Uэ

 

 

 

 

 

Рис. 1.1

 

 

 

 

Рис. 1.2

Для ламп с карбидированным вольфрамовым катодом сопротивление холодного катода в 7-8 раз ниже сопротивления катода при номинальном напряжении накала, поэтому подавать напряжение накала на такие катоды необходимо плавно либо ступенями, с временнóй выдержкой на каждой ступени, достаточной для прогрева катода, так как при подаче полного напряжения накала каждой ступенью происходит сильный выброс тока накала, что может привести к разрушению катода.

Эмиссионными (катодно-накальными) характеристиками МЭП являются зависимости тока катода от напряжения, подаваемого между катодом и другими электродами, соединенными вместе: Iк f Uэ , при различных напряжениях накала Uн (рис. 1.2). Характеристики имеют два ярко выраженных участка: крутой (режим ограничения тока пространственным зарядом электронов) и пологий (режим насыщения), который и определяет значение тока эмиссии катода при заданном напряжении накала (а следовательно, при заданной температуре катода).

1.2. Описание экспериментальной установки

Снятие накальных характеристик производится с помощью амперметра и вольтметра в накальной цепи (рис. 1.3).

Эмиссионные характеристики снимаются методом импульсной статики, чтобы избежать тепловых перегрузок электродов.

4

Метод импульсной статики заключается в том, что на все электроды (кроме катода), соединенные вместе (рис. 1.3) относительно катода, подается изменяющееся во времени от 0 до заданного значения положительное напряжение U э . В цепь катода устанавливается измерительный резистор, сигнал с которого, пропорциональный току эмиссии Iэ , подается на вертикальные отклоняющие пластин осциллографа. На горизонтально отклоняющие пластины осциллографа подается сигнал, пропорциональный U э . На экране осциллографа наблюдается кривая, являющаяся в определенном масштабе эмиссионной характеристикой. Масштаб по горизонтальной оси ( M XU ) определяется амплитудой импульса Uи , масштаб по вертикальной оси M YI оси сопротивлением R3, с которого снимается напряжение на систему вертикаль-

ного

 

отклонения

 

луча, пропорциональное току I

к

:

M

XU

 

Uи

,

 

hx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

YI

 

M YU

, где h

x

полное отклонение луча по горизонтальной оси ос-

 

 

 

R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

циллографа; M YU масштаб по вертикальной оси по напряжению (определяется усилением канала вертикального отклонения осциллографа).

Этот метод позволяет автоматизировать процесс снятия характеристик МЭП путем аналого-цифрового преобразования сигнала, обработки его с помощью ЭВМ и получения графического изображения на принтере.

Принципиальная схема установки для снятия накальной и эмиссионных характеристик катода МГП приведена на рис. 1.3.

VL

 

 

R1

 

G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PA

 

 

R2

 

 

R3

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PV

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.3.

 

 

 

 

 

 

 

 

Здесь VL исследуемый прибор;

Uн источник питания цепи накала;

PV и

PA вольтметр и амперметр для измерения напряжения и тока накала;

G

5

генератор импульсов; R1, R2 делитель импульсного напряжения; R3 измерительный резистор; N электронный осциллограф.

1.3.Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться с исследуемым прибором, зарисовать его систему выводов, записать основные справочные данные.

2.Ознакомиться со схемой установки, ее реализацией на соответствующем испытательном стенде и измерительными приборами, используемыми

вработе.

3.Установить исследуемый прибор на испытательный стенд и подключить его к схеме (производится c помощью обслуживающего персонала).

4.Включить осциллограф и подключить его к схеме.

5.Включить охлаждение прибора.

6.Включить источник накала и в пределах, заданных преподавателем, снять накальную характеристику катода.

7.Включить генератор импульсов напряжения и установить по осциллографу заданную амплитуду импульса напряжения.

8.Установить заданное значение Uн Uн ном .

9.Снять осциллограмму эмиссионной характеристики катода и определить масштабы по осям.

10.Повторить пп. 8, 9 для двух других значений Uн Uн ном иUн

Uн Uн Uн ном .

11. Снять накал, выключить генератор импульсов, источник накала и осциллограф, через 2-3 мин выключить охлаждение прибора.

1.4.Содержание отчета

1.Название и цель работы.

2.Система выводов исследуемого прибора и его основные справочные

данные.

3.Схема исследование с краткими пояснениями.

4.Описание методики измерения.

5.Таблицы измеренных величин Uн , Iн .

6.Накальные и эмиссионные характеристики, построенные на основе осциллограмм, с нанесенными на них масштабами по осям.

7.Результаты расчета долговечности катода.

8.Выводы по проделанной работе.

6

1.5.Контрольные вопросы и задания

1.Нарисуйте накальную характеристику катода МЭП. Почему она отличается от закона Ома?

2.Каким образом нужно подавать накал на прямонакальный катод МЭП и почему?

3.Как снять накальную характеристику?

4.Назовите режимы токоотбора на эмиссионных (катодных) характеристиках МЭП. В каком режиме и почему можно определить ток эмиссии катода?

5.Каким методом и почему снимаются эмиссионные характеристики?

6.Как определить масштабы по осям осциллограммы?

Лабораторная работа 2

ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И ПАРАМЕТРОВ МЭП

Цель работы: изучение методики измерения статических характеристик и параметров МЭП, исследование зависимостей параметров от режима работы прибора.

2.1. Общие сведения

На статические характеристики и параметры мощных электронных приборов с электростатическим управлением (мощных электронных ламп) оказывает большое влияние перераспределение объемного заряда электронов между электродами прибора при изменении Uc . С увеличением Uc объемный заряд между катодом и управляющей сеткой рассасывается, плотность его уменьшается, соответственно уменьшается «горячая» емкость «катод– сетка» Cс и увеличивается емкость «анод–катод» Са , что приводит к уменьшению коэффициента усиления Сс Са и, как следствие, к веерообразности анодно-сеточных характеристик (рис. 2.1).

Поэтому в отличие от маломощных ламп, где практически не изменяется при изменении режима работы, в большинстве мощных ламп с ростом Uc коэффициент усиления падает, что не позволяет использовать подобные приборы в качестве активных элементов усилителей напряжения. Они, как правило, применяются в усилителях мощности и, таким образом,

7

основную роль для них играет не , а коэффициент усиления по мощности

Kp .

Ia

U"a

U'a

Ia

U"c

Uc

U'

 

c

Рис. 2.1

В данной работе метод импульсной статики применяется для снятия анодно-сеточных характеристик (АСХ) по точкам и определения параметров МЭП:

крутизны S Ia

U

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ia

Ia

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uc

Uc

 

U

const

 

 

 

 

 

 

 

a

 

внутреннего сопротивления Ri Ua

Ic

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ua

Ua

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ia

Ia

 

U

const

 

 

 

 

 

 

c

 

коэффициента усиления Ua

Uc

U U

a a

U U c c

,

I const a

а также для определения напряжения запирания лампы, т. е. такого значения Uзап , при котором достигается заданное минимальное значение тока анода Ia min при заданных напряжениях на других электродах.

2.2. Описание экспериментальной установки

На рис. 2.2. приведена принципиальная схема установки, позволяющая снимать анодно-сеточные характеристики мощного триода и определять его параметры методом импульсной статики. Конкретная реализация схемы производится на соответствующем испытательном стенде.

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VL

 

 

 

 

C2

 

R5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PV2

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ua

 

 

 

C1

 

 

 

 

 

 

VD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PV1

 

G

 

 

 

 

 

 

 

R6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

R2

 

 

 

 

 

 

R4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.2

 

 

 

 

 

Здесь VL исследуемый прибор;

G генератор импульсов;

VD диод;

C1 разделительный конденсатор; C2

накопительный конденсатор;

R1

ограничительный резистор; R3, R4 делитель напряжения; R5

зарядный

резистор; R2, R6 измерительные резисторы; Uc, Ua , Uн источники питания сетки, анода и накала соответственно; PV1, PV 2 вольтметры для из-

мерения напряжений источников питания сетки и анода; N электронный осциллограф.

2.3.Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться с исследуемым прибором, зарисовать его систему выводов, записать основные справочные данные.

2.Ознакомиться со схемой установки, её реализацией на соответствующем испытательном стенде и измерительными приборами, используемыми

вработе.

3.Установить исследуемый прибор на испытательный стенд и подключить его к схеме (проводится с помощью обслуживающего персонала).

4.Включить осциллограф и подключить его к схеме.

5.Включить охлаждение исследуемого прибора.

6.Включить источник накала и установить заданное Uн .

7.Подать на схему напряжения смещения Uсм , надежно запирающее

прибор.

8. Включить источник анодного напряжения и установить заданное напряжение Ua .

9

9.Включить генератор импульсов напряжения, подаваемого на сетку прибора, и установить по осциллографу заданную амплитуду импульса напряжения.

10.Снять анодно-сеточную характеристику прибора, изменяя Uсм от

Uзап до Uc ном .

11.Повторить п.10 для другого значения Ua .

12.Снять напряжения и выключить источники питания и измерительные приборы в обратном порядке. Через 2-3 мин выключить охлаждение прибора.

2.4.Содержание отчета

1.Название и цель работы.

2.Система выводов исследуемого прибора и его основные справочные данные.

3.Схема исследования с краткими пояснениями.

4.Описание методики измерения.

5.Таблицы измеренных ( Ia , Uзап ) и рассчитанных S, Ri , величин.

6.Анодно-сеточные характеристики прибора.

7.Зависимости S, Ri , от Uc и Uзап от Ua .

8.Краткие выводы по проделанной работе.

2.5. Контрольные вопросы и задания

1.В чем отличие статических характеристик и параметров мощных электронных приборов от маломощных?

2.Кратко опишите метод импульсной статики. Почему он применяется для исследования МГП?

3.Поясните зависимости и Uзап от режима работы.

4.От чего зависит точность определения параметров прибора по анод- но-сеточным характеристикам?

Лабораторная работа 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО РЕЖИМА

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЭП Цель работы: расчет и экспериментальное определение параметров

динамического режима МЭП.

10

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]