книги из ГПНТБ / Смирнов Б.В. Основы электроники и техники связи учебник

в горизонтальной плоскости, образуя лучи электронов по обе сто­ роны от катода (на рисунке 9 лучи изображены по одну сторону от катода), и тем самым сокращается площадь возникновения вторич­ ных электронов на поверхности анода.

5. Пятиэлектродная лампа — пентод. Комбинированные и многосеточные лампы

Устройство пентода. Пентод имеет три сетки: управляющую Си экранирующую С2 и антидинатронную, или защитную, Сз (рис. 11). Третья сетка имеет вид растянутой спирали. Эта сетка внутри или снаружи баллона соединяется с катодом, бторичные электроны, выбиваемые потоком лампы с поверхности анода, под влиянием отрицательного потенциала третьей сетки возвращаются на анод.

20

В частности, широкое распространение в схемах автоматической регулировки усиления получили пентоды с удлиненной характери­ стикой (варимю). У таких пентодов характеристика имеет два участка с резко различной крутизной (см. гл. XIV, § 5). Это дости­ гается применением различного шага намотки управляющей сетки: в середине намотка делается редкой, а по концам — густой. По­ лучаются как бы два пентода, соединенных параллельно. При большом отрицательном напряжении на управляющей сетке рабо­ тает средняя ее часть, при малом — части с густой намоткой.

К недостаткам пентода относится резкое влияние нагрузочного сопротивления на искажения усиливаемых колебаний. .Например, для сопротивления, соответствующего динамической характеристи­

ний относительно смещения t/0 = —2 В нарушится и появятся ис­ кажения.

Параметры пентодов. Параметры пентодов и тетродов опреде­ ляются одним'И и теми же формулами. Внутреннее сопротивление пентодов может изменяться от 20 до 1500 кОм, а крутизна — до

28—30 мА/В.

Применение пентодов. В настоящее время они являются основ­ ным типом приемно-усилительных ламп. Пентоды используются для усиления и генерирования колебаний (на высоких и низких частотах), модуляции и детектирования, а также для преобразова­ ния частот в измерительных приборах и специальных схемах.

Ч.

Рис. 11. Устройство и схематическое изображение пентода.

21

Рнс. 12. Характеристики пентодов:

а — анодные; 6 — анодно-сеточные.

Многосеточные и комбинированные лампы. В радиотехнике применяют электронные лампы, имеющие более трех сеток (пентагрнды, гептоды н т. п.), и комбинированные лампы, в баллоне которых размещается несколько ламп (двойные диоды и триоды, диод-триоды, триод-пентоды и т. п.). Выпускаются также специ­ альные лампы — генераторные, модуляторные, преобразователь­ ные и др.

6. Электронно-лучевые приборы

Назначение. В различных электронных устройствах и аппара­ тах широко используются электронно-лучевые приборы: электрон­ но-лучевой индикатор настройки, электронно-лучевые трубки и электронные переключатели. Индикаторы применяются в приемни­ ках или измерительных приборах для контроля максимума или ми­ нимума потенциала. Электронно-лучевые трубки устанавливаются в осциллоскопах, телевизионных приемниках и специальных прибо­ рах, а переключатели предназначаются для цепей с электронной коммутацией.

Электронно-лучевой индикатор настройки предназначается для контроля напряжения постоянного тока в цепях электронных схем (рис. 13, а). Он представляет собой комбинацию (в общем стеклянном баллоне) триода с катодом 1, анодом 4, сеткой 5 и све­ тового индикатора, состоящего из экрана 2 конусообразной формы с флюоресцирующим покрытием и управляющего электрода 3 (рис. 13, б). Прибомбардировке покрытия электронами оно начина­ ет светиться зеленым светом (явление флюоресценции). Управля­ ющий электрод размещается между катодом 1, общим для триода и индикатора, и экраном 2 (рис. 13,в). Анод 4 триода соединен с

1 и встречая на своем пути управляющий электрод 3, будут стре­ миться к положительному потенциалу экрана 2 по незначительно

22

искривленной траектории (на чертеже она изображена прямоли­ нейно). Чем больше падение напряжения на сопротивлении R&, тем больше потенциал электрода 3 будет отклонять поток электро­ нов. В результате часть экрана за управляющим электродом не будет светиться, образуя затемненный сектор (рис. 13,в).

Если контролируемый сигнал есть (1!сф 0 ), анодный ток лампы уменьшается, различие между потенциалами управляющего элек­ трода 3 и экрана 2 становится меньшим и площадь затемненного сектора сокращается (рис. 13,г). В пределе при полном запирании триода (Uc->-max) потенциалы управляющего электрода 3 и экра­ на 2 выравниваются и затемненный сектор исчезает (рис. 13,<3).

Электронно-лучевые трубки. Трубка (рис. 14,а) представляет собой сочетание катода К (с нагревателем Я ), электронной пушки (в виде системы элементов М, A i и Л2), отклоняющих пластин у и х и экрана 1, покрытого люминофором. Все эти элементы заключе­ ны в баллон 8, в котором создается вакуум. Электроны с катода К проходят через управляющий электрод или модулятор -М, на кото­ рый подается небольшой отрицательный потенциал. При измене­ нии этого потенциала меняется диаметр луча, а следовательно, и яркость светящегося на экране пятна. Далее луч проходит через первый А\ и второй А2 аноды. Аноды, обладающие положительным потенциалом, собирают электроны в узкий пучок и выталкивают их наружу с большой скоростью. Попадая на экран 1, неподвиж­ ный луч дает изображение в виде точки, а подвижный луч — в ви­ де линии.

Рис. 13. Электронно-лучевой индика­ тор настройки:

23

стема; И — нагреватель.

Анод 2 (слой графита) выполняет роль ускоряющего и «отсасы­ вающего» электрода. Вторичные электроны, выбиваемые лучом с поверхности экрана, могут образовать большой пространственный отрицательный заряд вблизи экрана п преградить путь электронамлуча. Благодаря положительному напряжению на аноде 2 электро­ ны упомянутого заряда устремляются к этому аноду н электронам, летящим с катода, всегда обеспечивается свободный путь к экрану.

Изменение величины потенциала на горизонтально у и верти­ кально х отклоняющих пластинах вызывает соответствующее сме­ щение луча в вертикальном и горизонтальном направлениях. Для отклонения луча может быть использовано магнитное поле кату­ шек, надеваемых на горловину трубки (рис. .14,6). Для управления движением луча на отклоняющие пластины подается напряжение пилообразной формы, а в отклоняющие катушки — ток пилообраз­ ной формы.

Находят применение также двухлучевые трубки, в которых име­ ются две электронные пушки А\—А2 и два комплекта 'отклоняю­ щих систем х—у (рис. 14, в, г, д ) .

7. Фотоэлементы

Фотоэлемент представляет собой вакуумный прибор. Он состо­ ит из стеклянного баллона Б (рис. 15), на половине поверхности внутренней стороны которого нанесен слой светочувствительного катода К■Катод имеет внешний вывод В. Сторона баллона, проти-

24

хождения различных объектов (ав­ томобилей, вагонов, поездов, пассажиров, входящих в метро через

турникеты, и др.), контроля состояния освещенности различных предметов и устройств и т. п.

8. Маркировка электровакуумных приборов

Марка электровакуумного прибора состоит их четырех эле­ ментов.

Первый элемент обозначения представляет собой округленное численное значение напряжения накала в вольтах (для приемноусилительных ламп), диаметр или диагональ экрана (для кинеско­ пов и осциллографических трубок) или же состоит из двух букв: СГ (для стабилитронов), СТ (для стабилизаторов тока), ГУ (для генераторных ламп, работающих на частотах 30—300 МГц).

Второй элемент определяет назначение лампы: Д — диоды, С— триоды, Н — двойные триоды, К — высокочастотные пентоды с уд­ линенной характеристикой, Ж — то же, с короткой характеристи­ кой, в том числе с двойным управлением, ЛК — кинескопы с элек­ тромагнитным отклонением луча, ЛО — осциллографические труб­ ки п кинескопы с электростатическим отклонением луча и т. д.

Третий элемент обозначает порядковый номер типа прибора (для приемно-усилительных ламп).

Четвертый элемент характеризует конструктивное оформление прибора: С — в стеклянном баллоне с диаметром более 22,5 мм, П — в стеклянном баллоне диаметром 19 и 22,5 мм, без буквы — в металлическом баллоне (диаметром более 22,5 мм) и т. д.

25

4.Назовите основные параметры и область применения диодов и триодов.

5.Напишите внутреннее уравнение лампы.

6.Что такое динатрониый эффект и в чем заключается его отрицательное дей­ ствие?

7.Как устроен и работает лучевой тетрод?

8.Объясните устройство и свойства пентода.

9. Как работает н где применяется электронно-лучевой индикатор настройки?

10.Как работают электронно-лучевые трубки?

11.Как устроен п работает фотоэлемент?

12.Как маркируют электровакуумные приборы.

Г л а в a III

ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ПРИБОРЫ

1.Виды и свойства электрических разрядов в газах

Природа газового разряда. Электрические разряды в газах возникают под действием внешних факторов (электрических или магнитных полей, различного рода лучей, изменения температуры, освещенности и т. п.). Благодаря этим факторам в разрядном про­ межутке между катодом и анодом наряду с электронами образу­ ются положительные и отрицательные ионы. Движущиеся ионы сталкиваются с молекулами газа, образуются новые ионы. Про­ цесс происходит лавинообразно до тех пор, пока не наступит равновесное состояние, при котором существует газовый разряд.

Различают самостоятельный и несамостоятельный электриче­ ские разряды в газах. Самостоятельный разряд продолжается и после прекращения действия внешнего ионизирующего фактора, несамостоятельный разряд в этом случае прекращается.'

В зависимости от условий (температуры, давления, состава га­ за) различают несколько видов разрядов в газах: тлеющий, дуго­ вой, искровой, высокочастотный.

Тлеющий разряд. Положительные ионы, образующиеся, меж­ ду электродами при ионизации газа, под действием приложенного к электродам напряжения приобретают большую скорость. Уда­ ряясь о катод и выбивая из него электроны, они создают вторич­ ную электронную эмиссию, которая и поддерживает разряд. Для тлеющего разряда характерен небольшой ток при большом на­ пряжении между электродами.

Дуговой разряд. При дуговом разряде положительный объем­ ный заряд в газе компенсируется отрицательным зарядом электро­ нов. Между электродами создается так называемый дуговой столб в виде газового разряда. Благодаря компенсации положительных и отрицательных зарядов между электродами будет малое падение напряжения.

26

Искровой разряд. В баллоне с газом при большом давлении (от десятых долей атмосферы и выше) газовый разряд не может су­ ществовать долго. Напряжение зажигания к тому же значительно возрастает. При достижении этого напряжения появляется искра и происходит искровой разряд. Когда сопротивление цепи разряда мало, искровой разряд может перейти в дуговой.

Высокочастотный разряд. При быстром изменении полярности электрического поля ионы наряду с поступательным движением бу­ дут совершать и колебательные движения. Ионизация получается более интенсивной, и в разрядном пространстве появляется ток, хотя в этом случае катода нет. Такой разряд называется высокочас­ тотным. ■ .

2. Газотроны

Газотрон (рис. 16, а, б, в) — это кенотрон, наполненный газом — аргоном, ксеноном, криптоном, смесью этих газов, парами ртути. Так же как и кенотрон, газотрон используется в качестве вентиля при выпрямлении переменного тока в постоянный.

Давление газа в газотроне подбирается таким образом, чтобы мог существовать несамостоятельный дуговой разряд. Благодаря этому падение напряжения в газотроне получается очень неболь­ шим (10—20 В), что позволяет значительно повысить к. п.д. вы­ прямления по сравнению с кенотроном (до 99%). По этой причине в мощных выпрямителях (с выпрямленным током в 1 А н больше) кенотроны вытеснены газотронами.

Рис. 16. Внешний вид (а и б), обозначение на схемах (в) и характеристи­ ка (г) газотрона:

1 — анод; 2 — катод; 3 — цоколь; 4 — ввод подогревателя.

27

На рисунке 16, а, б показаны типовые конструкции газотронов. У газотронов малой мощности анод выполняется в виде диска (рис. 16,а), а у мощных — в виде полусферы (или полуцилиндра), прикрывающей катод (рис. 16,6). Падение напряжения в газотро­ не в диапазоне его поминальных значений (UH) мало изменяется в зависимости от силы тока нагрузки ia (рис. '16,г).

3. Тиратроны

Тиратрон, так же как и газотрон, представляет собой газона­ полненный прибор. Но в отличие от газотрона тиратрон имеет уп­ равляющую сетку. Различают тиратроны с подогревным и холод­ ным катодами.

Тиратрон с подогревным катодом представляет собой газона­ полненный триод или тетрод (рис. 17, а). Он состоит из катода / (рис. 17,6) с испускающей поверхностью 5, сетки 3, анода 4 и слю­ дяных дисков 2.

Сетка позволяет управлять тиратроном. Это управление выра­ жается в зажигании тиратрона, которое происходит при малом отрицательном напряжении на сетке (точки а\ и аг на пусковых характеристиках).

Напряжение, при котором появляется газовый разряд в тира-' троне, называется напряжением зажигания. На пусковых харак­ теристиках в правой области тиратрон всегда зажигается, в ле­ вой — всегда заперт:

Тиратрон с холодным катодом представляет собой ионный при­ бор тлеющего разряда. Анод А, катод К и сетка С помещаются в

Рис. 17. Тиратроны:

■а — обозначение на схемах; б —тиратрон ТГ-0,1/0,31; в — тиратрон ТГ-2,5/4; г — пусковые характеристики.

28

стеклянный баллон, заполняемый смесью инертных газов (аргон— неон, аргон—гелий и др.) до давления 20—30 мм рт. ст. (рис. 18, а, б). Сетка располагается ближе к катоду, а потому напряжение зажигания в промежутке сетка—катод получается меньшим, чем в промежутке сетка—анод. Если на сетку подать положительный импульс 0 С (рис. 18,в), то в сеточной цепи появится ток /п и в промежутке сетка—катод возникнет газовый разряд (рис. 18,г). После его возникновения сетка теряет свои управляющие свойства. Стабилизация зажигания тиратрона с холодным катодом достига­ ется благодаря сопротивлению Rc, обеспечивающему наличие оп­ ределенного числа положительных ионов и электронов в баллоне лампы.

Тиратроны применяются в схемах выпрямления, в качестве пер­ вичных реле в специальных схемах, а также в схемах генераторов пилообразного тока.

4.Неоновые лампы

Кчислу приборов с тлеющим разрядом относятся газосветные лампы. В них'используется явление высокочастотного разряда, при появлении которого газ начинает светиться. В зависимости от при­ роды газа, заполняющего лампу, этот свет может быть синим (ге­ лий), сиреневым (аргон), красно-оранжевым (неон), голубовато­ зеленым (пары ртути).

29