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

сматривая данную цепь как анодную цепь диода, решаем эту задачу графически по методике, изложенной в § 2.10. Повторяем построение для нескольких мгновенных значений и0нг, взятых через одинаковые приращения напряжения. Из получающейся диаграммы (рис. 3.65,6) видно, что за счет нелинейности характеристики обратного тока оди­ наковым приращениям ггСиГ соответствуют неодинаковые приращения Uc и отсюда и I а. Особенно сильны искажения, когда исиг заходит в область появления электронной составляющей обратного тока сетки.

Физические процессы в лампе, приводящие к появлению обратного тока сетки, вредны не только тем, что за счет обратного тока ухудша­ ют работу схемы, но и тем, что снижают работоспособность и надеж­ ность самой лампы. Важнейшие причины этого следующие.

1. Наличие остатков газов ведет к постепенному снижению эмис­ сии катода,в результате ионной бомбардировки и отравления.

2. Термоэлектроны, эмиттируемые сеткой, летят к аноду не только, когда имеется анодный ток, но и при сеточных напряжениях, при ко­ торых лампа «заперта». В результате анод нагревается, даже когда лампа по существу не работает. Это может стать существенным при работе лампы в импульсном режиме. Если длительность паузы велика по сравнению с длительностью самого импульса, тепловая энергия, сообщаемая аноду термоэлектронами в течение паузы, может стать сравнимой с тепловой энергией, выделяющейся на нем во время им­ пульса, и анод может перегреться.

§3.12. СТАТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ТРИОДА

3.12.1.Типы статических параметров ламп с сетками

С увеличением числа электродов растет количество взаимных зависимостей между токами и напряжениями разных электродов и соответственно число возможных статических параметров. Различают три группы параметров.

I. Параметры типа крутизны характеристики

Они представляют собой отношение изменения тока в цепи ка­ кого-либо одного электрода к изменению потенциала какого-либо другого при постоянстве потенциалов всех остальных электродов. Отличительная особенность этого типа параметров заключается в том, что они связывают изменения токов и напряжений, относящихся к различным электродам.

Параметры типа крутизны характеристики обозначаются S. Чтобы при этом отметить, к изменениям какого тока и потенциала данное S относится, к обозначению добавляется два индекса, из которых пер­ вый характеризует ток, второй — потенциал. Так, например, кру­ тизна характеристики тока т-го электрода по напряжению /г-го элект­ рода записывается как

181

Запись в частных производных включает условие, что потенциа­ лы остальных электродов остаются постоянными. Если запись про­ изводится в полных дифференциалах, то условие постоянства осталь­ ных потенциалов необходимо отметить дополнительно

Согласно (3.217) крутизна характеристики Smn равна тангенсу угла наклона касательной к соответствующей статической характе­ ристике /т = / (Un). Параметры типа 5 имеют размерность проводи­ мости и обычно указываются в миллиамперах на. вольт.

В случаях, когда из возможных параметров типа S практически используется только один, как это имеет место у триодов, работаю­ щих при отрицательных Uc, индексы при S можно упустить.

Необходимо отметить, что понятие крутизны характеристики в диоде под данное здесь определение не подходит. В случае диода из-за отсутствия достаточного числа электродов под крутизной характерис­ тики понимают отношение изменений тока и потенциала одного и того же электрода (анода).

II. Параметры типа внутреннего сопротивления

Они представляют собой отношение изменения тока в цепи какоголибо электрода к изменению потенциала того же электрода при пос­ тоянстве потенциалов всех остальных электродов. Параметры этого типа обозначаются R t. Для них необходим только один индекс, так как обе определяющие их величины относятся к одному и тому же электроду. Так, например, внутреннее сопротивление лампы в цепи т-го электрода запишется как

Значение Rt равно величине, обратной тангенсу угла наклона касательной к статической характеристике Im = f (Um), имеет раз­ мерность сопротивления и указывается в Ом, кОм или МОм.

В обозначении внутреннего сопротивления, относящегося к цепи анодного тока, дополнительный индекс «а» не ставится.

III. Параметры типа коэффициента усиления

Они представляют собой взятое с минусом отношение изменения потенциала какого-либо одного электрода, обычно более отдаленного от катода, к изменению потенциала какого-либо другого электрода, обычно расположенного ближе к катоду, при подборе этих изменений таким образом, чтобы ток в цепи одного из этих электродов или ка-

182

кого-либо третьего оставался постоянным. Эти параметры обозна­ чаются ц ; р, должно иметь три индекса, из которых первый обозначает

В обозначении коэффициентов усиления, относящихся к постоян­ ству анодного тока, третий индекс «а» не ставится. Если при постоянстве / а в коэффициенте усиления сопоставляются изменения потенциалов анода и сетки, управляющей анодным током, никакой индекс не ста­ вится при условии, что в лампе имеется только одна управляющая сетка. Такое упрощенное обозначение вызвана тем, что этот вид ко­ эффициента усиления практически наиболее важен и потому чаще всего используется.

Параметры этой группы показывают, насколько сильнее действует на соответствующий ток изменение потенциала более близкого к ка­ тоду электрода по сравнению с более отдаленным, или, иначе, сколь­ ко вольт изменения потенциала более отдаленного электрода экви­ валентны в своем действии на ток изменению на 1 В потенциала более близкого электрода. Знак минус в определении обусловлен тем, что увеличение потенциала одного электрода для сохранения постоянства тока должно сопровождаться уменьшением потенциала другого. Па­ раметры типа (л — величины безразмерныё.

3.12.2. Статические параметры анодной цепи лампы

Согласно данным ранее определениям в триоде имеется три пара­ метра, связанных с анодным током лампы:

1)крутизна характеристики;

2)внутреннее сопротивление;

3)коэффициент усиления.

I.Крутизна характеристики

Она определяется как

или при записи в полных дифференциалах как

Она представляет собой тангенс угла наклона касательной к анод­ но-сеточной характеристике лампы (рис. 3.66). У маломощных трио­ дов она обычно лежит в пределах от единиц до десятков мА/В.

183

Крутизну можно рассчитать, зная размеры системы электродов и поданные на них напряжения. В случае необходимости учета влия­ ния начальных скоростей электронов должна быть известна и температура катода. При отрицательных сеточных напряжениях, т. е. когда 1. = / к, расчетные формулы получаются довольно просты­

ми. Для вывода их (3.220) удобно запи­ сать в виде

S.

р

где G= 2,33-10“° -j-2?, то с учетом (3.68) для 5 получаем “ск

Отсюда, подобно выводу (2.75),

Однако в отличие от (2.74) постоянная крутизны а в данном случае равна

184

Умножая числитель и знаменатель второго слагаемого в скобке

Рио. 3.67. Диаграмма для определения коэффициента %при расчете крутизны характеристики с учетом начальных скоростей электронов

Вводя обозначение

(3.227) можно представить в виде

Так как согласно 3.4.3 величина .£с(к)‘г с позиций дальней зоны поля равна напряженности поля у анода эквивалентного диода, то

необходимую для определения х величину —^ cWr, можно найти,

OUg

185

исходя из таблиц Ленгмюра т] = / (0- Результаты этих расчетов можно представить в безразмерном виде [Л.3.6]:

Подставляя (3.229) и (3.222) в (3.221), получаем для крутизны характеристики с учетом начальных скоростей электронов

(3.231)

1+ D + XD'

II.Внутреннее сопротивление лампы

Внутреннее сопротивление лампы определяется как

v I а

или, при записи в полных дифферен. циалах,

dUa

(3.232а)

Uc = const

Коэффициент усиления триода определяется как

и показывает, на сколько вольт должно измениться анодное напряже­ ние, чтобы вызвать такое же изменение анодного тока, как изменение сеточного напряжения на 1 В. Значение р, лежит у триодов обычно в пределах от нескольких единиц до ста пятидесяти.

Значение р может быть выражено через 5 и R t. Для этого, исходя из общей функциональной зависимости анодного тока / = f (Uc, Ua), напишем полный дифференциал анодного тока

186

Частные производные в этом уравнении равны S н 1/Rt

Ri

Исходя из этого уравнения S и R t принято считать основными па­ раметрами лампы. Предположим теперь, что / а = const, или, что одно и то же, что dla = 0. Тогда

т р и о д а . Оно действительно без каких-либо ограничений, так как выведено из общей функциональной зависимости анодного тока. Для получения по (3.236) правильных численных значений р величину S нужно подставлять в A/В, a R t — в Ом. Из (3.236) следует, что нель­ зя считать одновременно все три величины р , S и Rt независимыми друг от друга параметрами лампы. Если 5 и R t принять за первичные параметры, то р нужно рассматривать как величину производную.

Если из правой части (3.235) вынести R t и воспользоваться (3.236), то (3.235) можно привести к виду

dh = 4 - №Uc + dUJ,

Ki

в котором наглядно проявляется физический смысл параметра р , а именно, что р показывает, во сколько раз сильнее действует измене­ ние Uc на изменение / а, чем такое же изменение Uz.

случае требует громоздких расчетов. Однако приводимые обычно фор­ мулы для расчета р не содержат зависимости от режима работы лам­ пы. Это обусловлено тем, что они действительны только в области от­

187

тальному смещению двух анодных характеристик, снятых при зна­ чениях Uc, отличающихся на 1 В.

3.12.3. Простейшие методы практического определения статических параметров

Для определения статических параметров триода используются по сути те же методы, что и в случае диода.

а. Графическое определение по. характеристикам. Для нахождения параметров лампы при каких-либо определенных значениях Ua и Ua нужны две статические характеристики. Первая должна содержать точку, определенную заданными значениями напряжений, а вторая — соответствовать значению напряжения, служащего параметром семей­ ства, отличающемуся на небольшую величину от его значения для первой характеристики.

Рассмотрим определение параметров по анодно-сеточным характе­ ристикам (рис. 3.69,а). Через точку, соответствующую заданному режиму (точка Л), проводят горизонтальную линию до пересечения со второй характеристикой (точка С), и через полученную точку пере­ сечения — вертикальную линию до пересечения с первой (точка В).

По координатам точек Л и В, соответствующих одному и тому же значению t/a, согласно (3.220а) можно определить крутизну ха­ рактеристики, если дифференциалы заменить конечными приращениями

1 8 8

Из точек В и С, относящихся к одинаковому значению Uc, находим

Из точек С и Л, в которых значения / а одинаковы, получим

Аналогичным образом определяются параметры по анодным ха­ рактеристикам (рис. 3.69,6). Из точек В и С , относящихся к одинако­ вому значению Ua, согласно (3.238) находим S, из точек А и В со­ гласно (3.239) — R t и из точек А и С согласно (3.240) — ц.

Рис. 3.69. Определение статических'параметров триода:

а — по анодно-сеточным характеристикам; 6 — по анодным характеристикам

Для того чтобы результаты-получились достаточно точными, размер характеристического треугольника должен быть не слишком большим. При определении параметров маломощных триодов по анодно-сеточным характеристикам величину U'a — U'a рекомендуется брать не более

При построении характеристического треугольника нужно обра­ щать внимание на то, чтобы вершина треугольника лежала на сосед­ ней характеристике; иначе определить из этого треугольника все три параметра невозможно.

• б. Метод двух точек. Параметры лампы можно определить, не снимая характеристик в целом, если измерить координаты точек А, В и С (рис. 3.69) непосредственно. Из каждых двух точек попарно можно получить по одному параметру. Однако чтобы по трем измере­ ниям можно было определить все три параметра, нужно их выполнять в следующем порядке.

189