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

U — IaRCM. Сетка присоединяется к точке В, имеющей отрица­ тельный потенциал по отношению к точке А, соединённой с ка­ тодом. Следовательно, сетка имеет по отношению к катоду от­ рицательное напряжение, равное

Параллельно сопротивлению RCM подключается конденсатор С, имеющий достаточно большую ёмкость; этот конденсатор

Р и с . 10.9

сглаживает пульсации напряжения на зажимах сопротивления RCM, создающиеся вследствие того, что анодный ток непрерыв­ но изменяется под действием включённого в цепь сетки напря­ жения сигнала Uc.

Чтобы при работе лампы в цепи сетки не возникал электрон­ ный ток, амплитуду переменного напряжения сетки Umc следует выбирать так, чтобы её максимальное значение Umc макс не пре­ восходило напряжения смещения {Umc макс < \ Ег \) (Рис- Ю.7). Тогда мгновенное напряжение сетки всегда отрицательно и се­ точный ток отсутствует.

характеристики; на нём, следовательно, может осуществляться усиление без искажений. Точка В определяется пересечением' динамической характеристики со статической анодной характе­ ристикой при Uc = 0 (для наглядности выделена штриховкой). Точка D определяется пересечением со статической характери­ стикой при напряжении сетки U™,соответствующем началу ниж­

него криволинейного участка анодно-сеточной характеристики. Заметим, что внутри участка BD отрезки, отсекаемые соседними

190

статическими характеристиками на динамической характеристи­ ке, должны быть приблизительно равны друг другу. Напряже­ ние смещения следует выбирать таким, чтобы исходная точка А находилась примерно на середине участка BD.

При выборе рабочего режима лампы усилителя мощности не­ обходимо обратить внимание на то, чтобы при работе лампы на её аноде рассеивалась мощность, ке превосходящая величины, допустимой для этой лампы, Рамакс■ Так как в режиме постоян­ ного тока мощность, рассеиваемая на аноде Ра — Ia Ua , то при каждом анодном напряжении существует определённая ве­ личина постоянного анодного тока, выше которой ток через лам­ пу допускать нельзя, исходя из предельной нагрузки анода. Это предельное значение постоянного анодного тока равно

(Ю.15>

U а

На рис. 10.9 на семейство анодных характеристик нанесён график предельного тока, являющийся гиперболой. Гипербола предельного тока ограничивает область динамического режима лампы сверху. При выборе режима работы лампы динамическая характеристика должна быть проведена таким образом, чтобы исходная точка А динамического режима не переходила за ли­ нию предельного тока, так как при несоблюдении этого условия I а^>1а пред и мощность, рассеиваемая анодом лампы, превосходит допустимую.

Заметим, что линия предельного тока ограничивает величину лишь постоянной составляющей тока через лампу. Мгновенные значения анодного тока могут, вообще говоря, в отдельные мо­ менты времени превосходить величину 1апред ■

§ 10.5. Междуэлектродные ёмкости в триоде

Как показывают теории и опыт, полезное действие усилитель­ ной лампы зависит не только от параметров р , S, R, но еще и от междуэлектродных ёмкостей в лампе.

В трёхэлектродной лампе имеются три междуэлектродные ём­ кости: ёмкость между сеткой и катодом Сск, ёмкость между анодом и сеткой Сос и ёмкость между анодом и катодом Сак.

Величина каждой из этих ёмкостей зависит от размеров электродов и расстояний между ними и определяется как ёмко­ стью самих соответствующих электродов, так и ёмкостью дер­ жателей, на которых эти электроды укреплены, и токоподводя­ щих проводников (вводов), соединяющих электроды с наруж­ ными контактами лампы. Емкость между держателями электро­ дов и вводами играет тем большую роль во всей междуэлектродной ёмкости, чем длиннее эти проводники и чем ближе друг к дру­ гу они помещены. При обычной конструкции усилительной трёх­ электродной лампы, когда вводы всех электродов проходят

191

сквозь одну нижнюю ножку лампы,- ёмкость их составляет от

30 до 50% общей ёмкости между электродами.

В трёхэлектродных усилительных лампах междуэлектродные ёмкости имеют небольшую величину порядка от 1 до 10 пф; в стеклянных лампах без металлизации баллона обычно наи­ меньшей бывает ёмкость анод—катод и наибольшее значение наблюдается для Спс .

В металлических лампах вследствие заземления катода в нор­ мальных усилительных схемах ёмкость анод—катод получается весьма большой (от 6 до 12 пф) и наименьшей часто бывает ём­ кость Сас. В лампахш большими по размерам электродами (мощ­ ные усилительные и генераторные лампы) междуэлектродные -ёмкости увеличиваются до 30-н 50 пф.

Измеряемые при ненакалённом катоде внутриламповые ём­ кости, называемые «холодными», отличаются от «горячих» зна­ чений этих ёмкостей, получающихся в рабочем режиме лампы.

При накалённом катоде вследствие образования простран­ ственного заряда изменяется распределение потенциала между электродами и внутриламповые ёмкости увеличиваются. Это увеличение междуэлектродных ёмкостей получается тем боль­ шее, чем выше температура катода и чем больше величина то­ ка, проходящего в лампе. Наибольшее влияние пространствен­ ного заряда и наибольшее изменение при переходе от холодных ёмкостей к горячим наблюдается для ёмкости Сск. По исследо­ ваниям Стретта в лампах с плоскими электродами увеличение ёмкости Сск в предположении отсутствия «образования остров­ ков» определяется формулой

н может достигать 50% от значения этой ёмкости при холодном катоде.

На рис. 10.10 показана зависимость изменения ёмкости ДСск от отрицательного напряжения смещения на сетке для усили­ тельного триода.

В лампах с редкими сетками, где имеет место образование островков, эффект увеличения ёмкости в рабочем режиме по сравнению с ёмкостью при холодном катоде проявляется слабее.

Следует указать ещё на тот факт, что междуэлектродные ёмкости лампы при включении её в схему изменяются вследст­ вие постепенного прогрева лампы в продолжение 15 -ч-20 мин от момента включения. Эти изменения ёмкостей объясняются тем, что изменяются размеры электродов вследствие расширения их при повышении температуры и изменяется диэлектрическая постоянная стекла ножки и баллона при нагреве их и это, ко­

нечно, должно сказаться на величине междуэлектродных ёмко­ стей.

Д92

Так как напряжения сетки и анода при работе лампы изме­ няются, то переменные разности 'потенциалов, действующие между электродами, создают через междуэлектродные ёмкости ёмкостные токи, влияющие, конечно, на рабочий режим цепей лампы и в большинстве случаев сказывающиеся в искажениях и изменении усиления, даваемого лампой. Величина ёмкостных

токов тем больше, чем выше частота переменных напряжений, действующих в цепях сетки и анода триода и чем больше меж­ дуэлектродные ёмкости.

Наличие ёмкостных токов в цепях приводит к усложнению эквивалентной схемы лампы, так как, кроме активных проводи­

Во входной (сеточной) цепи реактивная проводимость опре­ деляется ёмкостью сетка—катод, которая вследствие этого на­ зывается входной ёмкостью лампы; входная реактивная прово­ димость будет равна

Y вх i ю С ск.

Выходная реактивная проводимость равна YsUX = i ы Сак и соответственно ёмкость Сак будет являться выходной ёмкостью лампы.

ё м к о с т ь между анодом и сеткой определяет, как уже указы­ валось в § 8.5, проходную проводимость, или проводимость об­ ратного действия в лампе, которая, следовательно, в нормальных усилительных режимах, когда электронный ток в цепи сетки ра­ вен нулю, будет равняться

^ПРОX ^ WСас.

ё м к о с т ь Сас обычно называется проходной ёмкостью лампы. Из сказанного о проводимостях ясно видно, что междуэлектродные ёмкости являются для лампы параметрами не менее

важными, чем параметры S, и др.

Естественно, что учёт влияния внутриламповых ёмкостей обя­ зателен при работе на высоких частотах, а на низких частотах этим влиянием из-за его малости можно пренебречь. Но следует отметить, что и в звуковом диапазоне частот (особенно на верх­ них звуковых частотах, порядка нескольких килогерц) прихо­ дится считаться с заметным проявлением проходной-ёмкости С ае вследствие того,что между анодом и сеткой триода, работающе­ го в динамическом режиме, действует усиленное переменное на­ пряжение, создающее через эту ёмкость большой ёмкостный ток.

Особенно вредным проявлением проходной ёмкости Сас яв­ ляется то, что через эту ёмкость осуществляется обратная связь анодной цепи с сеточной цепью; при наличии в этих цепях ко­ лебательных контуров это может привести к самовозбуждению усилителя и является главным препятствием к применению трио­ дов для усиления токов высоких частот.

§ 10.6. Типы усилительных трёхэлектродных ламп

Триоды для усиления напряжения

Для работы в предварительных ступенях усилителей низкой частоты, а также для целого ряда других схем, где требуется осуществить усиление напряжения, выпускаются специальные типы триодов — усилители напряжения.

Как следует из (10.6), для получения большой величины уси­ ления необходимо, чтобы лампа имела высокий коэффициент усиления р., а внутреннее сопротивление её Rt было бы значи­ тельно меньше сопротивления нагрузки R (практически в З н -4 раза). Исходя из этого, триоды для усиления напряжения изго­ тавливают с коэффициентом усиления от 25 30 до 100, для чего у них делается достаточно густая сетка. Что касается внут­ реннего сопротивления лампы Rt , то здесь задача несколько облегчается благодаря тому, что сопротивление нагрузки R в диапазоне низких частот может выбираться весьма большим, по­ рядка сотен килоом, так как на низких частотах вредное шун­ тирующее действие междуэлектродных ёмкостей лампы и пара­

небольшой, порядка 1-^-2 ма/в. Лампу с такими параметрами изготовить относительно несложно. Все триоды—усилители на­ пряжения старых типов имеют такой порядок величины пара-

194

зволяя использовать не только как усилители напряжения низ­ кой частоты, но и в ряде специальных схем.

В лампах с большим коэффициентом усиления сдвиг харак­ теристики I a—f(Uc) влево и рабочий участок характеристики при отрицательных Uc небольшие. Поэтому более выгодными в ряде случаев являются триоды с меньшим коэффициентом усиления (|а = 14-5-20). Такие лампы, в частности, применяют в транс­ форматорных усилителях.

В современной радиоэлектронной аппаратуре находят широ­ кое применение сдвоенные конструкции триодов — усилителей напряжения, выполняемые в виде двух вертикально расположен­ ных трёхэлектродных систем, имеющих каждая свой отдельный катод, выведенный наружу раздельно. Помещение двух триодных систем в общий баллон позволяет достичь более высокой идентичности параметров обеих систем. Кроме того, сдвоенные конструкции более дёшевы и компактны, чем одиночные. Исполь­ зование двойных триодов целесообразно в многоламповой слож­ ной аппаратуре, так как позволяет уменьшить её габариты, вес и стоимость.

В табл. 10.1 приведены данные некоторых триодов—усилите­ лей напряжения, выпускаемых нашей промышленностью.

13*

195

Триоды для усиления мощности

Для получения от лампы большой полезной мощности необ­ ходимо иметь большую амплитуду переменной составляющей анодного тока. При неискажённом усилении для этого необхо­ димо, чтобы характеристика лампы имела большой прямолиней­

даче максимального переменного напряжения на сетку эта мощ­ ность равна

Полученная зависимость подтверждает наш вывод о том, что триоды для усиления мощности должны иметь большую крутиз­ ну S и малый коэффициент усиления р.

Триоды—усилители мощности имеют катод, рассчитанный на получение большого тока в анодной цепи, и анод, рассчитан­ ный на рассеяние значительной мощности. Крутизна характери­ стики в этих лампах бывает до 6 ма/в; коэффициент усиления— от 4 до 10.

Рассмотренный нами режим усиления, при котором рабочая точка рас­ полагается посредине прямолинейной части характеристики, называется ре­ жимом усиления класса А. Обозначим величину тока, соответствующую на­

переменного напряжения на нагрузке не превышает половины напряжения

196

Рис. 10.13

две усилительные трёхэлектродные лампы, включённые в схему так, что пе­ ременное напряжение на сетке и изменения анодного тока в одной лампе сдвинуты по фазе на 180° относительно изменений тех же величин в другой лампе В двухтактной схеме с успехом используется усиление класса В, ха­ рактеризуемое тем, что исходное положение рабочей точки устанавливается в начале анодно-сеточной характеристики анодного тока. При этом анодный ток каждой лампы проходит лишь на протяжении полупериода и имеет фор­

создаётся электродвижущая сила, воспроизводящая поданный на сетки ламп сигнал без искажений.

197

При усилении класса В коэффициент полезного действия значительно выше, чем при усилении класса А. Из разложения синусоидальных импуль­ сов в ряд Фурье найдём, что первая гармоника

Как показывает опыт, в режиме класса В можно, не опасаясь искажений, работать при наличии тока в цепи сетки: необходимо только, чтобы предва­ рительная ступень усиления обеспечила подведение в цепь сеток двухтактной ступени достаточной мощности, расходуемой в этой цепи при прохождении в ней сеточного тока. Возможность работы с сеточными токами позволяет применить для усиления по классу В лампы с правыми характеристиками, т. е. с большим коэффициентом усиления, что уменьшает необходимое пред­ варительное усиление сигнала. Для небольших усилительных установок две лампы двухтактной схемы объединяются в одном баллоне, чем достигается большая компактность и меньшие размеры усилителя.

В табл. 10.2. приведены данные некоторых триодов—усилите­ лей мощности, изготовляемых в СССР.

Дв о й н ы е

тр и а д ы

198