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

Экономичность ламп — усилителей напряжения можно оце­ нить с помощью отношения

Возможность подобной оценки экономичности основывается на том, что крутизна 5 является основным параметром, опреде­ ляющим работу лампы в данной схеме.

Введём обозначения:

— рабочая эффективность катода, т. е. эффективность,

Использовав эти величины, получаем, что подводимая мощ­

Отсюда следует, что повышение экономичности может быть достигнуто путём увеличения рабочей эффективности катода, улучшения токораспределения, снижения питающих напряже-

Катодом в экономичных лампах служит покрытая оксидом тонкая вольфрамовая нить, которая для увеличения действую­ щей поверхности электродов (что необходимо для увеличения крутизны) натягивается зигзагом (V- или l^-образный катод). Однако пентоды высокой частоты с прямонакальными катодами по своим параметрам значительно уступают лампам, имеющим подогревные катоды, главным образом потому, что ввиду недо­ статочной жёсткости конструкции в этих лампах не удаётся до­ стичь сколько-нибудь значительного уменьшения расстояния уп­ равляющей сетки от катода, и крутизна характеристики полу­

чается невысокой, порядка 0,7 1,25 ма/в. Отношение

также небольшое: 80 140-------.

в. пф

230

В. Н. Авдеев разработал прямонакальные лампы новой кон­ струкции, названные стержневыми. В этих лампах нет обычных навитых сеток и роль управляющей сетки играют два парал­ лельных пластинчатых электрода Сь сим­ метрично размещённых на небольшом рас­ стоянии от нитевидного катода К (рис.

11.26). Поле этих электродов эффективно управляет электронным потоком, идущим от катода, если ширина электродов Ьс до­

катода: чем меньше это расстояние, тем эффективнее управле­ ние и тем выше крутизна характеристики. Благодаря большей жёсткости конструкции здесь ока­ зывается возможным применять небольшие расстояния до катода и получать крутизну характери­ стики такого же порядка, как в обычных прямонакальных лам­ пах, при значительно меньшей длине нити катода, и, следова­ тельно, при меньшем расходе мощности на накал.

На рис. 11.27а, б1) показано схематически устройство стерж­ невого высокочастотного пентода 3

А

©У////Л

©®с5

\е ,

к>

©® Сг

©@ 0

0 К/Л-У7Э ©•?

А*)

*) На рис. 11.276 показана схема расположения и соединения электродов лампы 1Ж17Б: 1 — траверса катода, 2 — катод, 3 — сетка 3-я, 4 — сетка 2-я, 5 — экран, 6 — анод, 7 — газопоглотитель, 8 — слюда, 9 — сетка 1--я. :

типа 1Ж17Б. Два пластинчатых электрода С], играющих роль управляющей сетки, размещены симметрично относительно тон­ кой нити оксидного катода К на небольшом расстоянии. Роль экранирующей сетки играют две пары никелевых стержней Сг, роль защитной сетки соответственно две пары стержей С3. Анод выполнен в виде двух пластин А . Для уменьшения проходной ёмкости применён дополнительный экран Э, выполненный в виде двух пар стержней и соединённый с катодом. Габариты лампы весьма небольшие: диаметр колбы — 8,5 мм, высота — 45 мм.

Эта простая конструкция даёт возможность достичь зна­ чительного улучшения параметров высокочастотных прямона­ кальных ламп. Наряду с повышением экономичности катода при сохранении величины крутизны здесь удаётся резко снизить ток экранирующей сетки благодаря возможности эффективного ис­ пользования электронно-оптических свойств конструкции. Про­ ходная ёмкость может быть получена достаточно малой. Внут­ реннее сопротивление получается довольно высоким. В табл. 11.1 приведены основные данные о параметрах и рабочих режимах некоторых из изготовляемых нашей промышленностью высоко­ частотных пентодов. Помимо описанной выше лампы 1Ж17Б, стержневую конструкцию имеют также лампы 1Ж24Б, 1Ж29Б.§

§11.6. Пентоды с переменной крутизной

Унекоторых типов высокочастотных пентодов анодно-сеточ­

стики на пологом участке значительно меньше, чем на крутом участке. Такие лампы носят название ламп с переменной кру­ тизной. Заметим, что это название является чисто условным,

232

так как в буквальном смысле переменную крутизну имеет лю­ бая лампа.- Иногда эти лампы называют лампами с удлинённой характеристикой в отличие от рассмотренных в предыдущем разделе пентодов, имеющих «короткую» характеристику с рез­ кой отсечкой тока.

Для получения такой удлинённой характеристики управля­ ющую сетку делают с различной проницаемостью по её длине. Это достигается тем, что сетка имеет разный шаг витков. В сред­

се/ки меньший, сетка более густая (рис. 11.286). Лампа, имею­ щая сетку такой конструкции, работает подобно двум парал­ лельно соединённым лампам, из которых одна имеет редкую сетку и, следовательно, очень малый коэффициент усиления р/,

м

из-за большой величины р.". Работает только первая лампа с редкой сеткой и малыми размерами катода и анода (сетка раз­ режена только на небольшом участке), имеющая малый анод­

1 на рис. 11.28а). При уменьшении отрицательного напряжения на сетке начнёт проходить ток и во второй лампе, которая имеет густую сетку, большие по размерам катод и анод и соответст­

233

венно большой анодный ток, большую крутизну 5 и большой коэффициент усиления. Характеристика этой лампы начинается при малом сдвиге и очень круто поднимается при уменьшении отрицательного Ucг (кривая 2). Анодный ток и характеристику всей лампы в целом мы найдём, суммируя кривые 1 и 2, что по­ казано на рис. 11.28а (сплошная линия). Из рисунка видно, что при небольшом отрицательном напряжении на управляю­ щей сетке (точка А) лампа имеет большую крутизну харак­ теристики, равную 5 = 5/+ 5 //.

Лампы с переменной крутизной могут иметь и стержневую конструкцию электродов. В этом случае в стержнях управляю­ щей «сетки» С] выбираются небольшие пазы (рис. 11.28в), ко­ торые играют ту же роль, что и участок редкой сетки в лампе обычной конструкции.

Лампы, имеющие удлинённую анодно-сеточную характери­ стику, применяются на практике в радиоприёмниках с автома­ тической регулировкой усиления. Для приёма слабых сигналов удалённых станций рабочая точка усилителя высокой частоты устанавливается на участке характеристики с большой крутиз­ ной (точка А рис. 11.28а), где обеспечивается большое усиле­ ние. Для приёма сильных сигналов близко расположенных стан­ ций рабочая точка перемещается (обычно автоматически) на удлинённый участок характеристики, имеющий малую крутизну (точка В рис. 11.28а). Этот пологий прямолинейный участок позволяет без искажения усиливать сигнал большой амплитуды. Малое усиление, даваемое лампой в этом режиме, позволяет несколько сгладить на выходе усилителя разницу в величине приходящих сигналов. Применение подобных ламп в несколь­ ких ступенях радиоприёмника обеспечивает оптимально гром­ кий приём сигналов как слабых, так и мощных станций, а так­ же ослабляет случайные колебания величины сигнала.

В табл. 11.2 приведены данные о некоторых пентодах с пере­ менной крутизной, выпускаемых нашей промышленностью.

234

§ 11.7. Низкочастотные пентоды

Устранение при помощи третьей сетки динатронного эффек­ та позволило применить пентоды для усиления низкой частоты как в предварительных, так и в оконечных ступенях усиления

Использование пентода для усиления низкой частоты в ка­ честве оконечной ступени в приёмных установках выгоднее, чем применение трёхэлектродной оконечной лампы потому, что пен­ тоды требуют для «раскачки» меньшего напряжения, чем трёх­ электродные лампы. Последние, как мы видели в § 10.6, должны иметь для получения левой характеристики небольшой коэффи­ циент усиления и, следовательно, получение большой полезной мощности в анодной цепи этих ламп требует значительной ам­ плитуды подаваемого на сетку переменного напряжения.

значительно меньшем переменном напряжении на сетке, что, конечно, весьма выгодно, так как позволяет уменьшить число ступеней предварительного усиления.

Низкочастотные пентоды отличаются ' от высокочастотных более простой конструкцией электродов. Так как при усилении низкой частоты проявления междуэлектродных ёмкостей не так вредны, как при усилении высокой частоты, то в низкочастот­ ных пентодах специальной экранировки не устраивают. Экра­ нирующая сетка делается не такой густой, как в высокочастот­ ных пентодах, вследствие чего уменьшается коэффициент уси­ ления и внутреннее сопротивление пентода. Коэффициент уси­ ления в применяющихся у нас низкочастотных пентодах имеет величину от 150 до 600, а внутреннее сопротивление Rt колеб­ лется от 20 до 100 ком. Увеличение рабочих поверхностей элек­ тродов ведёт к увеличению крутизны характеристики, которая достигает 9-*- 12 ма/в в мощных оконечных пентодах. Для по­

тодах допустимо ввиду отсутствия в них-динатронного эффекта.

Характеристики Ia = f(Ucl) низкочастотных пентодов, бу­ дучи достаточно левыми, обычно получаются криволинейными, что приводит к искажениям усиливаемых сигналов. КриволиНейность анодно-сеточных характеристик проявляется в анод­ ном семействе в том, что они располагаются друг от друга на разных расстояниях. При таком расположении анодных харак­ теристик удаётся получить неискажённое усиление не для всех значений нагрузочного сопротивления.

На рис. 11.29 показано семейство характеристик пентода и приведены три динамические характеристики, соответствующие различным значениям сопротивления нагрузки R (различны

235

углы а ). Из рисунка видно, что неискажённое усиление можно получить только для динамической характеристики II, посколь­ ку она даёт одинаковые приращения Д/а при переходе от од­ ного значения Uci к другому, что показывается равенством отрезков динамической характеристики, заключённых между статическими кривыми. Другие же две динамические характе­ ристики, пересекаясь со статическими, имеют эти участки не­ равными, т. е. приращения тока А1а при этих режимах нагруз­ ки не пропорциональны изменениям напряжения сетки Ucl , и усиление происходит с искажениями.

Оптимальное сопротивление нагрузки, обеспечивающее наи­ большую неискажённую полезную мощность, как показывает графический расчёт по характеристикам и подтверждает опыт,

для большинства низкочастотных пентодов равняется от — до

1

— внутреннего сопротивления Rt . Пентод, как говорят, «кри­

тичен» в выборе нагрузочного сопротивления, т. е. работает без искажений только при определённом значении нагрузки, и этим отличается в невыгодную сторону от триода, который обеспечи­ вает' работу без искажений для широкого диапазона значении сопротивления нагрузки.

Коэффициент полезного действия пентода — усилителя мощ­ ности — может быть получен больше, чем у оконечного триода, но качество усиления вследствие искажений хуже. При одина­ ковом допустимом проценте искажений отдача по мощности у пентода и триода примерно одинакова.

Зависимость параметров 5 и Rt от конструкции электродов и рабочего режима для низкочастотных пентодов устанавли­ вается на основании формул, выведенных в § 11.4. Применение негустой экранирующей сетки в пентодах низкой частоты при­

Как уже указывалось, для увеличения полезной мощности, которую можно получить от пентода, желательно иметь на­ чальный участок анодной характеристики, соответствующий ре­ жиму возврата, возможно более крутым, чтобы переход в по­ логую часть характеристики происходил при возможно мень-

236

шем анодном напряжении. Это ясно видно из кривых рис. 11.30: чем круче идёт начальный участок характеристики, тем боль­ шие можно получить амплитуды переменных составляющих тока

инапряжения в анодной цепи при заданных Еа, UтЛ и R. Наклон анодной характеристики при малых Ua зависит в

основном от того, насколько электроны при своём движении

§ 9.3 о движении электронов в тормозящем поле анода, харак­

Но вследствие рассеивающего действия поля в отверстиях экра­ нирующей сетки электроны отклоняются от прямолинейной тра­ ектории и получают возможность возвращаться к экранирую­ щей сетке, что и учитывалось ф-лой (11.11) при расчёте токораспределения в пентоде (§ 11.3). Учёт отклоняющего действия только экранирующей сетки, строго говоря, не является доста­ точным для пентода, так как в нём имеются ещё две сетки (1 и 3-я), которые, действуя подобно линзам, также вызывают от­ клонения электронов.

Для оценки качества лампы в отношении быстрого подъёма её характеристик в начальном участке пользуются величиной, которая называется внутренним сопротивлением пентода в кри­ тическом режиме и равняется

Для определения его можно использовать прямую, касатель­ ную к крутым участкам анодных характеристик; на рис. 11.30 эта прямая показана пунктиром, с осью абсцисс она составляет

, 1

угол а=агс tg — . °/0

237

В хороших современных оконечных низкочастотных пенто­ дах R i0 получается равным от 100 до 250 ом.

Основные сведения о низкочастотных пентодах, применяю­ щихся в нашей радиоаппаратуре, приведены в табл. 11.3.

Ди о д -

пе н т о д ы

Высокочастотные и низкочастотные пентоды иногда изго­ товляют в виде комбинированных ламп, помещая в один баллон с пентодом один либо два диода. Такие лампы носят название соответственно диод—пентод или двойной диод—пентод. Комби­ нированные пентоды находят широкое применение в радиопри­ ёмной аппаратуре наряду с диод—триодами. В табл. 11.3 приве­ дены основные данные комбинированных ламп с пентодами, вы­ пускаемых нашей промышленностью.§

§ 11.8. Широкополосные пентоды

Отличительной особенностью рассмотренных в предыдущих двух параграфах пентодов является то, что все они как высоко­ частотные, так и низкочастотные должны обеспечивать усиле­ ние сигнала в относительно узкой полосе, частот, не превышаю­ щей, как правило, нескольких единиц или десятков килогерц. Однако в современной радиотехнике в целом ряде случаев не­ обходимо обеспечить усиление сигнала в очень широкой полосе

238

частот, имеющей порядок нескольких мегагерц и даже несколь­ ких десятков мегагерц. Подобная задача встречается в радио­ локации, телевидении, радиорелейной многоканальной связи и других случаях.

Как мы убедимся ниже, рассмотренные нами пентоды не пригодны для решения задачи усиления в широкой полосе час­ тот и их поэтому можно назвать узкополосными пентодами. Для целей широкополосного усиления были разработаны спе­ циальные лампы — широкополосные пентоды, которые мы и рассмотрим в настоящем параграфе.

Широкополосные пентоды делятся на две основные группы: широкополосные высокочастотные пентоды, широкополосные выходные пентоды.

Требования, предъявляемые к этим группам ламп, несколь­ ко различны, в связи с чем конструкции и параметры их также различаются.

Широкополосные высокочастотные пентоды являются спе­ циальным типом обычных высокочастотных пентодов. Простей­ шая схема высокочастотного широкополосного усилителя такая же, как и при усилении в узкой полосе частот (рис. 11.21). От­ личие заключается в том, что добротность колебательного кон­

Отсюда следует, что для обеспечения значительного усиле­ ния в широкой полосе частот Дf необходимо иметь большую

С входят выходная ёмкость лампы Свых и входная ёмкость та­ кой же лампы следующей ступени Свх, то отсюда можно сде­ лать вывод, что широкополосная лампа должна иметь большую величину отношения

S

(11.266)

С Вх~\~С Вых

Величина у носит название коэффициента широкополосно-

сти и измеряется в м-а—. Чем больше величина коэффициента

в. пф

широкополосности лампы, тем большее усиление обеспечивает

239