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

В цепь сетки высокочастотной усилительной лампы обычно включается приёмный колебательный контур, настраивающий­ ся в резонанс на частоту сигнала, и входное сопротивление лампы включено параллельно этому контуру (рис. 12.11). Наи­ более важное влияние на режим контура оказывает активное входное сопротивление, поскольку оно определяет величину

мощности, забираемой лампой из входного контура; при уменьшении R„x его шунтирующее действие уси­ ливается, затухание контура увели­

iuiCfo чивается и напряжение на его зажи­ мах уменьшается. Влияние реактив­ ной входной проводимости на ре­ жим контура сказывается в измене­ нии его настройки, так как Сдх включена параллельно конденсато­

ру контура, то ёмкость этого конденсатора должна браться со­

тродных вводов. Последние два фактора являются главными и фактически ими определяется величина g gx или Rgx на сверхвы­ соких частотах.

Зависимость активной проводимости от инерции электронов

чая активную входную проводимость, создающуюся в лампе за

Полученные выражения показывают, что с увеличением ча­ стоты активная входная проводимость растёт ( Rex уменьшает­ ся) пропорционально квадрату частоты, чем и объясняется зна­ чительное увеличение входной проводимости лампы на сверх­ высоких частотах.

Величина gexx зависит от времени пролёта электронов от катода до первой сетки, а также от крутизны 5; чем больше

270

эти величины, тем входная проводимость больше. Интересно отметить, что так как крутизна

= const -% -£/#,

гкс1

откуда можно сделать вывод, что активная входная проводи­ мость не зависит от расстояния между катодом и управляющей

дуктивности прямолинейного ввода можно сделать по формуле

в которой I — длина ввода и d — его диаметр измерены в сан­ тиметрах.

271

Для примера можно указать, что ввод длиной 1,5 см и диа­ метром 1 мм имеет индуктивность Lee^ 10- 8 гн.

Несмотря на малую индуктивность вводов, их индуктивное сопротивление при сверхвысоких частотах оказывается доста­ точным, чтобы повлиять на работу лампы. В усилительных лам­ пах на величину активной входной проводимости влияет глав­ ным образом индуктивность ка­ тодного ввода. По этому вводу, соединяющему катод лампы с об­ щей точкой схемы (рис. 12.13),

Рис. 12.13 Рис. 12.14

проходит общий катодный ток; переменная составляющая этого тока 1К создаёт на вводе переменное напряжение Ul - Так как катодный ввод входит и в цепь управляющей сетки, то напря­ жение Ul будет действовать во входной цепи лампы, вызывая дополнительный расход мощности в этой цепи.

Построим векторную диаграмму для входной цепи усили­ тельной лампы, изображённой на рис. 12.13, с учётом действия катодного ввода; при построении диаграммы будем считать, что инерция электронов не проявляется.

272

Из полученного выражения видно, что за счёт действия ин­ дуктивности катодного ввода во входной цепи лампы создаёт­ ся активная проводимость, равная

порциональна квадрату частоты; кроме того, из формулы вид­

откуда видно, что ввод экранирующей сетки своим действием не­ сколько уменьшает активную входную проводимость (практи­ чески на 7н10%).

Проводимости ggxт и gexL были найдены независимо одна от другой и поэтому полная активная входная проводимость равна их сумме, т. е.

Вычисления и измерения показывают, что обычно в диапазо­ не метровых волн сопротивления Rexx и RgxLв высокочастотных

пентодах являются величинами одного порядка и поэтому при подсчёте R ex обязательно надо учитывать оба эти сопротив­ ления.

Так как оба сопротивления — Rgxx и RgxL — обратно про­ порциональны квадрату частоты, то и суммарное активное вход­ ное сопротивление R gx обратно пропорционально «>а или прямо пропорционально квадрату длины волны.

Поэтому можно написать формулу

которой часто пользуются для вычисления входного сопротивле­ ния лампы при разных волнах.

Коэффициент а зависит от конструкции электродов лампы

и от её рабочего режима и имеет величину от 0,1 до 3 -рр •

М *

Р е а к т и в н а я в в о д н а я п р о в о д и м о с т ь л а м п ы Ьвх = ш Свх на низких частотах не зависит от частоты и опреде­ ляется статической ёмкостью управляющей сетки относительно всех электродов с нулевым потенциалом. При повышении часто­ ты входная ёмкость будет изменяться вследствие влияния ин­ дуктивности вводов. На рис. 12.15а показаны междуэлектродные ёмкости и индуктивности вводов, имеющие значение в опре­ делении Сдх для тетродов и пентодов, если пренебречь для пос­ ледних ёмкостью управляющей сетки относительно защитной. На рис. 12.156 показана эквивалентная схема для этого случая,

сопротивления, вследствие чего эквивалентная ёмкость всей схе­ мы несколько увеличивается. Совместное действие показанных на схеме ёмкостей и индуктивностей можно заменить действием ёмкости Сэ— Сои + Ccic2 и эквивалентной индуктивности Ьв,

274

соединённых последовательно (рис. 12.15в). Для такой схемы сопротивление входной ёмкости будет равно

В лампе с накалённым катодом пространственный заряд на участке катод — управляющая сетка увеличивает междуэлектродную ёмкость Сак . Кроме того, при сверхвысоких частотах входная реактивная проводимость несколько увеличивается за счёт инерции электронов, так как наводимый в сеточной цепи ток имеет реактивную (обычно ёмкостную) составляющую, как это видно из векторной диаграммы рис. 12.9. Это увеличение реактивной проводимости эквивалентно увеличению входной ёмкости лампы на величину А Свх ; в усилительных лампах обычных конструкций А Свл. равняется от 0,5 до 2 пф.

Крутизна

Так как при сверхвысоких частотах анодный ток сдвинут по фазе относительно входного сеточного напряжения, крутизна S является в общем случае комплексной величиной. Для рабо­ чих режимов лампы на сверхвысоких частотах она может быть

пазоне ультракоротких волн, так как электроны пролетают про­ странство от третьей сетки до анода с большой скоростью; ко­ эффициент а близок к единице. Поэтому модуль крутизны практически равен статической крутизне лампы и, как показы­ вает опыт, только в диапазоне дециметровых волн Sw начина­ ет уменьшаться по сравнению с 50.

Крутизна на свч зависит также от индуктивности вводов ка­ тода и управляющей сетки, так как благодаря падению напря­

'шLae+ :

\<0С«■Cl

^во ^к “Ь ^ CV

Крутизна характеристики лампы с учётом этого явления

Из этого выражения следует, что с ростом частоты крутизна характеристики может увеличиваться. Как показывают экспе­ риментальные исследования, в современных миниатюрных при­ ёмно-усилительных лампах на частотах до 20 Мгц крутизна мо­ жет возрасти по модулю в 1,5 — 2 раза по сравнению со значе­ нием на низких частотах. Следовательно, в этом диапазоне ре­ шающее влияние на крутизну лампы оказывает не инерция элек­ тронов, а индуктивность вводов.

Фазовый угол крутизны ф зависит в основном от времени пролёта электронов в лампе и при учёте влияния только инер­ ции электронов определяется по ф-ле (12.15). Но фактически аолучающийся угол сдвига между анодным током и входным

276

напряжением несколько больше рассчитываемого по указанной формуле из-за влияния индуктивности электродных вводов, главным образом катодного ввода. Создаваемое на этом вводе

переменное напряжение Оь вызывает сдвиг фаз между входным напряжением 0 вх и напряжением 0 сЛ между управляющей сет­

Поэтому угол сдвига между анодным током и входным на­

пряжением, являющийся аргументом комплексной крутизны S, равняется

Y = Дер ф = to 0,36xKfl -)- xflC 2 -)- тс2с3 -|---- — т:сза j , (12.36)

если для подсчёта ф использовать ф-лу (12.15). В обычных ра­ бочих режимах наших высокочастотных пентодов в диапазоне ультракоротких волн угол ф получается от 10 до 30°.

Вредное влияние этого фазового сдвига особенно прояв­ ляется в работе генераторных ламп в сверхвысокочастотном диапазоне.

Выходная проводимость

«Холодная» выходная проводимость вследствие отсутствия электронного потока в лампе является чисто реактивной прово­

родов, не имеющих переменного напряжения такой же частоты, как на управляющей сетке.

При высоких частотах реактивная проводимость увеличи­ вается вследствие того, что индуктивные сопротивления вводов частично компенсируют сопротивления междуэлектродных ём­ костей и эквивалентная выходная ёмкость увеличивается. На тех же основаниях, которые были указаны при рассмотрении реактивной входной проводимости, для выходной ёмкости лам­ пы можно написать формулу

динённые эквивалентные индуктивность и ёмкость выходной цепи лампы.

«Горячая» выходная проводимость является комплексной величиной

У«Ых ёвых ^ ^вЫХ'

277

При низких частотах активная составляющая выходной про­ водимости равна обратной величине внутреннего сопротивления и, следовательно, выходная проводимость

что позволяет рассматривать ее как параллельное соединение активного сопротивления R t и ёмкости Свых .

С повышением частоты активная вы­ ходная проводимость увеличивается про­ порционально квадрату частоты; надо отметить, что в лампах обычной конст­ рукции время пролёта мало влияет на величину активной проводимости и уве­ личение последней обусловлено главным образом влиянием индуктивностей и взаимоиндуктнвностей вводов и междуэлектродных ёмкостей.

Наибольшее влияние оказывает катод­ ный ввод, так как под действием перемен­ ного напряжения на аноде через ёмкость

между анодом и катодом создаётся переменный ток / ак^=тСак0 а, протекающий через ввод катода и создающий на этом вводе пере­ менное напряжение UL = — m2LKCaKUa (рис. 12.16). Переменное

напряжение катодного ввода Uj_ , действуя в цепи управляю­ щей сетки, усиливается в лампе и вызывает в анодной цепи

дополнительный переменный ток 1а = — SUl = ш2 LKCaK SUa , что эквивалентно увеличению выходной активной проводимости лампы на величину

ёвыхЬ °>^KCaKS„2 , .

Полная активная выходная проводимость усилительной лам­ пы на сверхвысоких частотах по этим причинам оказывается

больше, чем на низких частотах, где она равна — и может

быть вычислена по следующей приближённой формуле:

имеющих большую ёмкость Сак и значительную индуктивность

278

Проходная проводимость

Как уже указывалось, «холодное» и «горячее» значения про­ ходной проводимости не отличаются друг от друга. Эта прово­ димость чисто реактивная и при не очень высоких частотах рав­ няется Ynp=iu)Caci £

Благодаря применению экранирующей сетки, которая для переменных токов соединяется накоротко с катодом, проходная ёмкость, а следовательно, проходная

но и через ёмкости С аа и СсЮ2 - Подсчитаем проходную проводимость для схемы рис. 12.176;

для этого замкнём входные зажимы GK накоротко и вычислим

Kcl — i ш СастУа-

Через ёмкость Сос2 и ввод экранирующей сетки протекает

ток

279