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

тогда электроны с катода не смогут пройти к аноду. Поэтому экраны по пути движения электронов выполняются в виде сеток; чем сильнее должно быть экранирующее действие, тем гуще делается сетка.

На экранирующую сетку всегда подается постоянный положитель­ ный потенциал, постоянный для того, чтобы обеспечить ее экранирую­

Когда лампа работает в усилителе и на ее управляющую сетку пода­ ется переменное напряжение, то не только в анодной цепи, но и в цепи экранирующей сетки появляется переменная составляющая тока. Если теперь в цепи экранирующей сетки содержится какое-либо сопротивление (таким сопротивлением может быть и внутреннее сопротивление источника питания), то потенциал ее во время работы усилителя становится пульсирующим и ее экранирующее действие уменьшается. Для обеспечения постоянства потенциала экранирую­ щей сетки между ней и катодом всегда включается конденсатор большой емкости, который шунтирует внешнюю цепь по перемен­ ному току (рис. 4.10).

4.3.2. Закон степени 3/2 для тетрода

Для вывода уравнения катодного тока в тетроде определим соглас­

231

Т огда (4 .15) п ри н и м ает вид

(4.17)

(4.18)

Это выражение, и представляет собой закон степени 3/2 для тетрода.

4.3.3. Токорйспределение в тетроде

Из-за наличия в тетроде двух положительных электродов, второй сетки и анода, ход анодно-сеточных и анодных характеристик тетрода определяется не только закономерностями изменения катодного тока, но и токораспределением.

Так цак в тетроде напряжение первой сетки по модулю обычно мало по сравнению с напряжением второй, то тангенциальные состав­ ляющие скоростей, приобретаемые электронами при прохождении первой сетки, всегда на много меньше скоростей, сообщаемых им полем второй. Поэтому практически можно пренебречь влиянием пер­ вой сетки на направление, вектора скорости электронов в плоскости второй сетки й рассматривать тетрод с точки зрения токораспределения как триод, получающийся при изъятии первой сетки из тетрода. Тогда на основании (3.177) для коэффициента токопрохождения в ре­ жиме перехвата можно записать

(4.19)

21n ~ Pi

2кс2

где с2, Рг, Uc2 и Uд2 — соответственно радиус проволоки навивки, шаг навивки, напряжение и действующее напряжение второй сетки, a UJUffi с учетом (4.16) равно

(4.20)

Таким же образом можно получить выражение для q в режиме

рая сетка настолько густая, что электрические поля по обе ее стороны можно считать независимыми друг от друга.

Так как в тетроде оба положительных электрода расположены рядом, то на токи за счет распределения электронов, летящих Q катода, накладывается еще динатронный эффект.

232

4.3.4. Статические характеристики тетрода

I. Виды статических характеристик тетрода

Статические характеристики тетрода, в зависимости от того, на­ пряжение какого электрода принимается за аргумент, делят на сле­ дующие группы.

а) Характеристики по напряжению первой сетки:

катодно-сеточная

Л< = f (£/а ) при Uc2, U&= const;

анодно-сеточная

/а = / (f/ci) ГРИ ^С2. = const;

экранно-сеточная

/« = / (£/сх) ПРИ ^ С 2. U а = const.

б) Характеристики по напряжению второй сетки (их принято называть экранными):

катодно-экранная

/ Ч = / ( ^ с в ) при E/ci, t/a = const;

анодно-экранная

в) Характеристики по анодному напряжению:

катодно-анодная

Каждую из этих зависимостей можно представить в виде семейства характеристик, параметром которого является одно из напряжений, поддерживаемых постоянным для отдельной характеристики.

В приведенный перечень не включены характеристики тока пер­ вой сетки, полагая, что она, как управляющая, имеет отрицательный потенциал, Если отбросить это ограничение, то к характеристикам группы а) добавляется сеточная характеристика, группы б) — сеточ-. но-экранная и группы в) — сеточно-анодная.

Практическое значение анодной и анодно-сеточной характеристик то же, что у триода: они служат для анализа работы лампы. Харак­ теристики по напряжению второй сетки используются, в основном, для выбора рабочей точки при разработке новой аппаратуры.

233

II. Х арактеристики по напряж ению п ервой сетки

Начало катодно-сеточной характеристики находится из условия / к = 0. Тогда на основании (4.18) получаем для напряжения запира­ ния

Член DflzUa очень мал по сравнению с первым членом в скобке, так что положение начальной точки в основном зависит от значений Dx и t/c2. Дальнейший ее ход определяется законом степени 3/2.

чиняются закону степени 3/2, так как токораспределение практически от Uci не зависит (рис. 4.11). Влияние Ua на ход этих характеристик незначительно. Их начальная точка из-за густоты второй сетки со­ гласно (4.21) практически от Ua не зависит. С изменением Ua из-за изменения коэффициента токораспределения только несколько изме­ няется наклон анодно-сеточной и экранно-сеточной характеристик, причем меняется он в противоположные стороны (рис. 4.12). Если сравнивать эти характеристики при равных значениях Ua, но раз­ личных Uc2, то они будут отличаться не только наклоном, но соглас­ но (4.21) и положением начальной точки.

234

III. Х арактеристики по анодном у напряж ению

анодных характеристик соответствует режиму перехвата и не имеет ничего общего с явлением насыщения; каждому значению Ucl соот­ ветствует другой уровень пологого участка. Расстояния между ними

235

при изменении Uix на одинаковые ступени, в связи с нелинейным характером анодно-сеточной характеристики, неодинаковы. Они рас­ тут с изменением UcX в сторону положительных значений.

IV. Характеристики по напряжению второй сетки

. (рис. 4.15)

Кривая для /„ подчиняется за­ кону степени 3/2. Другие две ха­ рактеристики зависят также от токораспределения. Положение начальной точки всех трех кривых определяется по (4.18) из условия

(4.22^

Рис. 4.15. Характеристики тетрода по напряжению второй сетки

4.3.5. Применение тетродов

■Перед тем, как перейти к возможности применения тетродов, уста­ новим, в какой мере-у тетродов отсутствуют недостатки, имеющиеся

утриодов (см. § 3.14).

1.Наличие экранирующей сетки ослабляет в тетроде, по сравне­

нию с триодом, электростатическую связь анода с первой сеткой и катодом, что приводит к уменьшению частичных междуэлектродных емкостей Сас1 и Сак. Тетрод, как и все многоэлектродные лампы, обычно работает в схеме с общим катодом. Тогда анод является вы­ ходным электродом, первая сетка — входным и емкость Сас1 — про­ ходной емкостью лампы. Проходная емкость у тетродов в среднем в десятки раз меньше, чем у аналогичных триодов.

2. Усиление, даваемое тетродом, можно характеризовать общим статическим коэффициентом усиления. Смысл этого понятия заключа­ ется в том, чтобы сопоставить изменение потенциала выходного элект­ рода с изменением по1-енциала входного в их воздействии на анодный ток. Тогда при схеме с общим катодом

циентом усиления триода, оценим, какое требуется изменение анод­

ний его на / к и q..Чтобы вызвать такое же изменение / к, как в триоде, изменение Ua в тетроде согласно (4.18) должно быть в 1Юг раз боль­

236

ше. Если ограничиться режимом перехвата, в котором обычно исполь­

в нормальных рабочих условиях значительно больше, чем у триода. Их величины в среднем отличаются на один порядок.

эффект.

Так как на искажение формы статических характеристик тетродов в основном влияет вторичная эмиссия с анода, их нельзя использо­ вать для усиления в условиях, когда Ua может стать меньше U&. Такое положение может возникнуть в рабочем режиме при большой, амплитуде переменной составляющей анодного тока, даже если на­

Малые нелинейные искажения можно получить лишь при малых амплитудах усиливаемых сигналов (см. нагрузочные прямые на рис. 4.14). Поэтому тетроды практически не применяют в усилителях низкой частоты, особенно для усиления мощности, так как в этом случае амплитуды переменных составляющих токов и напряжений

обычно велики.

При использовании тетродов в генераторах наличие динатронного эффекта приводит к уменьшению колебательной мощности (ср. на рис. 4.14 отрезки нагрузочной прямой от оси абсцисс до точки пере­ сечения с характеристиками при наличии и отсутствии динатронного эффекта).

237

§4.4. ПЕНТОД

4.4.1.Действие защитной сетки в пентоде

Для того чтобы избавиться от динатронного эффекта, ограничиваю­ щего возможности использования тетрода, в электродную систему между экранирующей сеткой и анодом вводится дополнительная сет­ ка, называемая а н т и д и н а т р о н н о й или з а щ и т н о й . Та­ ким образом получается пятиэлектродная лампа — пентод. Защитная

точки, соответствующие заданным потенциалам электродов. Но прак­ тически важнее распределение по сечению через просветы I I —II, так как по этому пути движется основной поток электронов. Здесь кривая распределения потенциала идет более плавно, чем вдоль I —I. Это связано с тем, что потенциал посередине просвета между витками какой-либо сетки определяется не только потенциалом самой сетки, но и действующими потенциалами в плоскостях соседних по обе сто­ роны электродов. В результате потенциал в плоскости третьей сетки по пути движения электронов не равен нулю, а имеет некоторое по­ ложительное значение t/min, составляющее обычно несколько десят­ ков вольт.

Появление благодаря третьей сетке глубокого минимума потен­ циала между второй сеткой и анодом позволяет избавиться от дина­ тронного эффекта. Вторичные электроны при выходе из анода за счет

238

минимума сразу попадают в тормозящее поле, и, не долетая до третьей сетки, почти все возвращаются обратно к аноду, так как большая часть их имеет слишком малые начальные энергии (-<20 эВ), чтобы преодолеть минимум. Поэтому потенциал анода без проявления динатронного эффекта может снижаться в рабочем режиме до значений, лишь на 20—30 В превышающих потенциал в минимуме, т. е. прини­ мать значения, на много меньшие потенциала второй сетки. По тем же соображениям вторичные электроны, выбитые из второй сетки, при анодных напряжениях, больших Аг. не могут перейти на анод. Первичные электроны в основной своей массе не задерживаются этим минимумом, так как потенциал катода, с которого они летят, значи­ тельно ниже потенциала минимума.

. 4.4.2. Закон степени 3/2 для пентода

У пентода, так же как у тетрода, характеристики токов анода и экранирующей сетки определяются наложением закономерностей токораспределения на закон изменекия катодного тока. Однако в отличие от тетрода здесь отсутствует динатронный эффект.

Для вывода закона степени 3/2 для пентода приведем пентод к

Для получения развернутого выражения для Ugi напишем зна­

Теперь подставляем (4.25) в (4.26) и группируем члены, содержа­

239

Как видно из сравнения (4.30) с (4.17), влияние анодного напря­ жения на 1К в пентоде еще слабее, чем в тетроде. Это обусловлено тем, что здесь между анодом и катодом расположена не одна, а две сетки, имеющие постоянный потенциал и тем самым оказывающие экранирующее действие.

У пентодов, предназначенных для усиления напряжения высокой

4.4.3. Токораспределение в пентоде

Расчет токораспределения в пентоде при низких по сравнению со второй сеткой потенциалах первой и третьей сеток можно свести, как и в случае тетрода, к расчету токораспределения в некотором эквивалентном триоде. Однако в пентоде условия токораспределения несколько иные, чем в тетроде, так как здесь электроны после про­ хождения второй сетки в промежутке между второй сеткой и третьей практически при любых значениях Uа попадают в тормозящее элект­ рическое поле. Что касается пространства между третьей сеткой и

такой, у которого сетка находится на месте второй сетки пентода и имеет потенциал, равный Ud2, а анод расположен на месте третьей сетки пентода и имеет потенциал Uдз.. Такая замена пентода триодом возможна по двум причинам: вотпервых, как уже указывалось в

электрическое поле между третьей сеткой и анодом для первичных электронов ускоряющее и поэтому они могут повернуть обратно ко

сетками, но и между третьей сеткой и анодом, эквивалентным триодом будет триод, образуемый катодом, второй сеткой и анодом пентода.

240