книги из ГПНТБ / Власов В.Ф. Электронные и ионные приборы Учеб.пособие для радиотехн.вузов и фак

ответствующему положительным и с, это уравнение не удовлет­ воряет из-за того, что часть электронов из общего тока ответ­ вляется теперь в цепь сетки.

только на одном явлении, спе­ цифичном для триода.

Заменяя триод эквивалентным диодом, мы считаем, что анод этого диода — сплошная проводящая поверхность — имеет во всех своих точках одинаковый потенциал Иь. На самом же деле распределение потенциала как в плоскости витков сетки (рис. 8.106), так и вообще в пространстве катод—сетка (в плос­ костях, параллельных поверхности катода) неравномерно. Кар­ тины электрического поля показывают, что при отрицательных потенциалах сетки (рис. 8.9) положительное ускоряющее поле анода, проникая сквозь витки сетки, действует не по всей длине катода, а только на отдельных участках его, так как участки ка­ тода, расположенные непосредственно под витками сетки, под­ вергаются более сильному прямому воздействию на них отрица­ тельного сеточного напряжения. Электроны с катода на анод идут не равномерно распределённым по всей длине катода пото­ ком, а уходят только с отдельных участков катода, подвергаю­ щихся воздействию ускоряющего результирующего поля. На ка­ тоде образуются, как говорят, «островки», дающие большее ко­ личество электронов в общий ток, чем участки катода, располо­ женные под витками сетки. Явление образования островков воз­ никает при больших отрицательных Uc и сильно проявляется в тех случаях, когда расстояние между витками велико (d>2rc), т. е. чем реже сетка и чем, следовательно, больше проницаемость

141

лампы. Математический анализ показывает, что в результате об­ разования островков характеристика анодного тока в нижней своей части идёт не по закону 3/2, а зависит от напряжения в сте­ пени 5/2.На рис. 8.14 показана характеристика I а — f{Uc) , соот­ ветствующая теоретическому закону 3/2 (сплошная кривая АВ) ; в нижней части кривой пунктиром показана форма получающей­ ся на практике характеристики. Чем реже сетка в лампе, тем длиннее получается левый «хвост» у характеристики и тем боль­ ший требуется отрицательный потенциал на сетке, чтобы прекра­ тить анодный ток.

Следует указать, что удлинение начальной части характерис­ тики в сторону больших отрицательных Uс может происходить ещё за счёт краевого эффекта. Если сетка в лампе сделана недо­ статочно длинной и не закрывает концов катода, то электроны двигаются к аноду, обходя сетку с краёв. Эта часть анодного то­ ка (обычно, весьма небольшая) не управляется сеточным потен­ циалом и может проходить в анодной цепи даже при очень боль­ ших отрицательных напряжениях на сетке.

Из'теоретической характеристики I а = gU3J 2 следует, что I а =

§8.5. Статические параметры триода

Параметры анодной цепи триода

Параметрами трё'хэлектродной лампы называются некото­ рые постоянные величины, при помощи которых устанавливается связь между токами анодной и сеточной цепей триода и напря­ жениями, действующими в этих цепях. Так как при работе трио­ да в качестве усилителя или генератора электрических колебаний полезный эффект, получаемый от лампы, определяется перемен­ ной составляющей, т. е. изменениями анодного тока (и в неко­ торых схемах сеточного тока), то параметры должны связывать изменения анодного и сеточного токов с изменениями анодного и сеточного напряжений или, что то же самое, переменные токи с переменными напряжениями в этих цепях.

Анодный ток является функцией двух напряжений Uc и 1)а

полного дифференциала в виде

(8.13)

142

В случае работы лампы как усилителя в таком режиме, что изменения тока не выходят за пределы прямолинейных участков статических характеристик (т. е. изменения токов прямо пропор­ циональны изменениям напряжений), от бесконечно малых изме­ нений можно перейти к конечным изменениям, иначе говоря, к переменным составляющим токов и напряжений в цепи анода и ур-ние (8.13) переписать так:

менных составляющих соответствующих токов и напряжений.

В ур-нии (8.14) коэффициенты, стоящие при напряжениях, имеют размерность проводимости; так как эти коэффициенты оп­ ределяют связь между изменениями токов и изменениями напря­ жений в лампе, то они могут быть взяты в качестве необходимых нам параметров. Укажем физический смысл этих коэффициен­ тов.

Частная производная д!д_ определяет зависимость анодно­ dUc

го тока от напряжения на сетке при постоянном анодном напря­ жении; этот параметр называется крутизной анодно-сеточной ха­ рактеристики лампы и обозначается буквой S

dUc

Крутизна характеристики показывает величину изменения анодного тока при изменении сеточного напряжения на один вольт при постоянном напряжении анода; измеряется крутизна

ма

характеристики в---- .

в

Геометрически параметр 5 определяет крутизну подъёма, или наклон анодно-сеточной характеристики Ia = f(Uc), как тангенс угла, образуемого касательной к этой характеристике с осью

Из полученной формулы видно, что 5 увеличивается при уве­ личении действующей поверхности анода и при уменьшении рас­ стояний между электродами. В современных усилительных трёх-

143

электродных лампах величина крутизны характеристики имеет

го тока от анодного напряжения при постоянном напряжении на сетке. По своему физическому смыслу этот параметр есть не что иное, как проводимость участка анод—катод в лампе. Так как анодная цепь в усилительной ступени является, как правило, вы­ ходной цепью, в которой получается усиленный сигнал, то эту проводимость принято называть выходной проводимостью лам­ пы. На практике для усилительных и генераторных ламп обычно пользуются в качестве параметра анодной цепи не выходной про­ водимостью, а обратной ей величиной, называемой внутренним сопротивлением лампы и равной

(8.17)

Величина внутреннего сопротивления в трёхэлектродных лам­ пах зависит от размеров электродов и рабочего режима лампы и колеблется для разных типов ламп от 400 -=* 500 ом до 60 000 -*• 70 000 ом.

Геометрически внутреннее сопротивление равно котангенсу

генсу угла, образуемого анодной характеристикой с осью абс­ цисс.

Внутреннее сопротивление лампы Rt следует рассматривать как сопротивление лампы переменному току.

Проницаемость D была введена при рассмотрении действую­ щего напряжения трёхэлектродной лампы. Она равняется отно­ шению ёмкости См к ёмкости С ск и показывает, как уменьшает­ ся из-за экранирующего действия сетки электростатическое воз­ действие анода на катод.

Проницаемость лампы можетбыть также определена как от­ ношение некоторого изменения напряжения сетки d ilс к такому изменению анодного напряжения dUa, которое равноценно по своему воздействию на анодный ток. Возьмём уравнение анодно­

144

откуда видно, что изменение анодного тока определяется изме­ нениями напряжений сетки и анода.

Если анодный ток при одновременном действии dUc и dUa не

существенно положительной, что впрочем вытекает и из основно­ го определения проницаемости, как отношения ёмкостей Сак и С ск. Поэтому в (8.19а) обычно берётся абсолютное значе­

На основании ф-лы (8.19а) можно сказать, что проницаемость показывает, какому приращению напряжения на сетке равноцен­ но по воздействию на анодный ток приращение анодного напря­ жения на один вольт.

Так как в усилительных лампах проницаемость D всегда меньше 1, то из ф-лы (8.19а) следует, что приращение анодного напряжения на один вольт действует на анодный ток так же, как приращение напряжения на сетке на некоторую, обычно очень не­ большую долю вольта. Число, показывающее, во сколько раз сильнее действует сеточное напряжение на анодный ток по срав­ нению с анодным напряжением, называется коэффициентом уси­ ления лампы р.. Если изменение напряжения на сетке dU с изме­ няет анодный ток так же, как изменение анодного напряжения dUa, то

Коэффициент усиления показывает, какому приращению анод­ ного напряжения равноценно по своему воздействию на анодный ток приращение напряжения на сетке на один вольт.

Сравнивая ф-лы (8.19а) и (8.20), мы видим, что в трёхэлек­ тродной лампе коэффициент усиления есть величина, обратная

проницаемости лампы р = — , и, следовательно, как и проницае­

мость, зависит главным образом от геометрических размеров электродов лампы.

В трёхэлектродных усилительных и генераторных лампах в за­ висимости от их назначения коэффициент усиления делают рав­ ным от 4 -т- 5 до 100 (соответственно проницаемость D будет равна от 0,25 до 0,01).

Основные параметры анодной цепи трёхэлектродной лампы связаны между собой весьма простым соотношением, получив­ шим название уравнения параметров лампы.

Подставляя в ур-ние (8.13) параметры S и RP получим

dIB = SdUe + ± d U a. Ki

Если изменения dU си dU а взяты такими, что анодный ток не изменяется (d lа = 0), то

SdUc+ — <й/в = 0,

Ri

откуда получаем

SR, dUa

или

Заменяя D через — , получим другое, часто используемое вы- н-

ражение, связывающее параметры лампы,

Формулами (8.21) и (8.22) можно пользоваться для вычисле­ ния любого из трёх параметров, входящих в них, если известны два других. При пользовании этими формулами надо измерять

R , в омах и 5 в — ; если S взять в — , то определяемое из

этих формул значение Rt получается в килоомах.

Параметры сеточной цепи триода

Сеточный ток является функцией двух напряжений 1)с и Uа

1с = h (Vc>Ua).

Отсюда

<8-23»

Коэффициенты при напряжениях в ур-нии (8.23), имеющие размерность проводимости, представляют собой параметры се­ точной цепи триода.

Частная производная д/ входящая в ур-ние (8.23), яв-

QUс

ляется проводимостью участка сетка—катод, и, так как сеточ­ ная цепь служит входной цепью усилительной ступени, она на-

146

зывается входной проводимостью лампы; обратная этой прово­ димости величина называется входным сопротивлением лампьм и обозначается

В режиме постоянного или низкочастотного переменного то­ ка, когда можно не считаться с ёмкостным током, создаваемым входным напряжением через ёмкость сетка—катод, входное со­ противление лампы имеет конечное значение только при положи­ тельных напряжениях на сетке, под действием которого в цепи сетки устанавливается электронный ток. В этом случае, очевидно.

входная проводимость д1с геометрически представляет крутиз- vUс

ну сеточной характеристики Ic = f(U c), показывающей зависи­ мость тока сетки от напряжения на сетке при постоянном анод­ ном напряжении. Входное сопротивление наших ламп в таком режиме колеблется от 10 000 до 100 000 ом.

При отрицательных напряжениях сетки электронный ток в цепи сетки равен нулю. В этом случае практически приходится считаться с небольшим по величине током утечки через сопро­ тивление изоляции между выводами сетки и катода в цоколе лампы, которое обычно по техническим условиям имеет вели­ чину не менее 50 •** 200 Мом, а также с незначительными по ве­ личине ионным и термоэлектронным токами сетки (§ 9,5). Во многих случаях можно пренебречь всеми этими составляющими тока сетки и считать, что при отрицательном напряжении сетки ток в её цепи равен нулю и соответственно R ex — оо.

Вторым параметром сеточной цепи является проводимость

д1е

—— , определяющая зависимость сеточного тока от анодного на-

диа

пряжения при постоянном напряжении на сетке; её называют

проходной проводимостью.

Если на аноде имеется переменное напряжение, то эта прово­

При низких частотах, когда действием проходной ёмкости С ас

рис. 8.4, геометрически представляет крутизну сеточно-анодной характеристики. Она имеет отрицательный знак, так как увели­ чение анодного напряжения вызывает уменьшение сеточного то? ка. Величина проходной проводимости, как видно из рис. 8.4, зна­ чительно повышается при малых анодных напряжениях и колеб-

Сравнивая точки С и F, мы видим, что в этих точках разная величина анодного тока вызвана различными значениями только сеточного потенциала, ибо анодное напряжение в точках С и

F одинаково. Следовательно, крутизна характеристики S = ^ .

Сравнение точек В и С, а также точек Е и F, лежащих «а од­ ной кривой, т. е. имеющих один и тот же потенциал сетки, пока­ зывает, что увеличение тока при переходе от точки В к точке С или от точки F к точке Е вызвано увеличением только анодного напряжения. Следовательно, внутреннее сопротивление

ходимое для этого построе­ ние и отмечены получаю­ щиеся Д 1а и Д Ue. Изменение Д Ua определяется как раз­ ность анодных напряжений, при которых сняты характе­ ристики семейства.

Если семейство характе­ ристик даётся только двумя кривыми, то строится один характеристический тре­ угольник; одной из вершин

треугольника является заданная точка, в которой надо опреде­ лить параметры.

Определяемые по статическим характеристикам величины па­ раметров являются некоторыми средними значениями параметров в соответствующем интервале изменений Uc и Иа. Чем меньше изменения Д Ia, MJCи At/a, тем ближе определяемые величины параметров к истинным значениям параметров в заданнЬй точке. Однако при чрезмерном уменьшении этих приращений возраста­ ют погрешности измерений. Для более точного определения па­ раметров лампы в заданной точке прибегают к измерению их на специальных компенсационных схемах.

Параметры лампы можно измерить также с помощью схемы, используемой для снятия статических характеристик лампы (рис. 8.1). Для этой цели, не снимая характеристик, делают из­ мерения анодного тока, а также напряжений анода и сетки толь­ ко в трёх точках, соответствующих трё<м вершинам характери­ стического треугольника АВС (рис. 8.16), позволяющего опре­

149