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

обращается в нуль независимо от величины напряжения Ucl ,

Рис. 13.1

первой сетки, тем меньше анодный ток и тем положе характерис­ тика I а = f(Ucа), подобно первому семейству характеристик / а=* f(Uc1), т. е. тем меньше крутизна анодного тока по третьей сетке.

Характеристики двойного управления показывают, что изме­ нением напряжения на одной из управляющих сеток (Uc3 на рис. 13.1а или Uc1 на рис. 13.16) можно изменять крутизну анодного тока по другой управляющей сетке. Такое изменение крутизны характеризуют коэффициентом двойного управления

Коэффициент двойного управления показывает, как изменяет­ ся крутизна характеристики анодного тока по одной из управ­ ляющих сеток при изменении напряжения на другой управляю­ щей сетке на один вольт или как изменяется анодный ток лам­ пы с изменением напряжения на каждой из управляющих сеток иа один вольт; К дв измеряется в ма/в2.

290

Крутизна анодного тока по третьей сетке и коэффициент двойного управления являются важными параметрами ламп с двойным управлением, ими пользуются для оценки свойств этих ламп наряду с обычными параметрами S, р., Rt и со специальны­ ми параметрами преобразования (§ 13.2).

Коэффициент двойного управления анодным током можно легко опреде­ лить, пользуясь характеристиками двойного управления (рис. 13.1). Опре­ деляя из первого семейства характе­ ристик Ia = f(Uc1) при заданном значе­

лампы с двойным управлением как лампы с переменными пара­ метрами, в которых изменение параметров производится в до­ статочно широких пределах сравнительно небольшими измене­

рассмотренных двух семейств характеристик, механизм управ­ ляющего действия первой и третьей сеток совершенно различен.

Первая сетка своим напряжением, изменяя Ug ] , воздейству­ ет на пространственный заряд у катода, вследствие чего изме­

кону степени 3/2 и крутизна их растёт при увеличении 1а про-

рис. 13.36. Величина самого катодного тока остаётся при этом почти неизменной. Кривые I а^К^сз) подчиняются другому, бо­ лее сложному закону, чем закон степени 3/2 , и их крутизна

с увеличением I а изменяется согласно выражению

получаемому из уравнения для анодного тока

Управляющее действие третьей сетки проявляется в большин­ стве пентодов только при отрицательных напряжениях на ней.

Рис. 13.3

Объясняется это тем, что для изменения I а путём возврата элек­ тронов к экранирующей сетке необходимо иметь Ug3<^Uet или

Uсз Ч- D3Ua -)i DR3Uct

«Uc*• (13.4)

14 - D3-+- DRi

Вобычных усилительных пентодах третья (защитная) сетка делается редкой и имеет большие проницаемости D3 и D R3, бла­ годаря чему второе и третье слагаемые в числителе левой части выражения (13.4) имеют относительно большие положительные значения. Чтобы при больших значениях D3U а и DR3Uc3 сделать общую величину Одз значительно меньше UcZ , необходимо на третью сетку подавать достаточно большие отрицательные на­ пряжения, что является практически неудобным.

Чтобы осуществить управление анодным током при помощи третьей сетки при небольших отрицательных напряжениях на ней, третью сетку делают более густой, уменьшая тем самым её проницаемость, либо при редкой третьей сетке снижают рабо­

чие напряжения на аноде и на второй сетке. Но и в этих случаях

2§2

управляющее действие третьей сетки проявляется только при

^ з < 0 .

Таким образом, трёхсеточные лампы с густой третьей сеткой по своим свойствам и возможностям применения отличаются от обычных приёмно-усилительных пентодов тем, что позволяют в нормальных рабочих режимах осуществлять двойное управле­ ние анодным током.

Из выражения (13.2) видно, что для повышения крутизны 53 нужно увеличивать катодный ток 1Ки уменьшать напряжение на экранирующей сетке. Увеличение крутизны 53 можно получить также путём использования явления возникновения виртуально­ го катода в пространстве между экранирующей и третьей сетка­ ми, так как возврат электронов к экранирующей сетке при обра­ зовании виртуального катода значительно усиливается по срав­ нению с возвратом, вызываемым только эффектом преломления электронных траекторий (§ 9.3).

Основные параметры и данные режима питания пентодов вы­ сокой частоты с двойным управлением приведены в табл. 13.1.

§ 13.2. Применение ламп с двойным управлением для преобразования частоты

Супергетеродинные приёмники, в которых находят своё ос­ новное применение ламам с двойным управлением, появились в 1918—1919 гг., когда из усилительных электронных ламп были разработаны только триоды, при помощи которых не. могло быть осуществлено усиление высокочастотных сигналов. Поэтому, чтобы сделать приёмник достаточно чувствительным для приёма слабых сигналов и обеспечить возможность использования для их усиления трёхэлектродные лампы, было предложено, прежде чем усиливать принимаемый сигнал, преобразовывать (пони­ жать) частоту его колебаний так, чтобы переносимая этими вы­ сокочастотными колебаниями звуковая частота (при радиотеле­ фонной передаче) оставалась бы неизменной. Получающаяся после преобразования более низкая частота, называемая проме-

293

жуточной, могла быть при соответствующем её выборе усилена при помощи триода. В настоящее время мы располагаем такими лампами, как высокочастотные пентоды и специальные лампы для сверхвысоких частот, допускающими возможность прямого усиления (без преобразования частоты) на частотах до 1010 гц. Несмотря на это, супергетеродинный метод преобразования сиг-

Колебания сигналов f 0

а)

Вспомогательные колебания

ШЛАШ АШ /-"

Результирующ ее колебание промежуточной' чостоты

Рис. 13.5

нала по частоте является в современной радиотехнике основным методом приёма, поскольку он обладает перед приёмом с пря­ мым усилением на частоте принимаемого сигнала целым рядом других преимуществ, которые детально рассматриваются в кур­ се радиоприёмных устройств.

Для преобразования частоты в супергетеродинном приёмни­ ке в его входном приёмном контуре, связанном с антенным уст­ ройством и воспринимающем колебания сигнала с частотой f с (рис. 13.4), создаются при помощи специального гетеродина вспомогательные колебания с другой частотой / г, несколько от­ личной от частоты fc . При сложении этих двух колебаний с от­ личающимися друг от друга частотами результирующее колеба­ ние имеет характер «биений» (рис. 13.5), т. е. амплитуда его периодически увеличивается (когда колебания fc и ft совпада­ ют по фазе) и уменьшается (когда колебания / с и / г противопо­ ложны по фазе). При детектировании результирующего колеба­ нии получается колебание с частотой, равной частоте изменения амплитуды результирующего колебания и называемой «часто­ той биений». Эта новая частота равняется, как показывает теоре­ тический анализ, разности частот складываемых колебаний fnpoM—fi—fC’Она называется промежуточной частотой потому, что её выбирают ниже высокой частоты сигнала, но выше звуковых частот, переносимых радиосигналом. Значение промежуточной

частоты в радиовещательных супергетеродинных приёмниках обычно составляет 465 кгц.

Настройкой гетеродина можно при разных частотах сигнала fc получать всегда одну и ту же промежуточную частоту, что позволяет осуществить дальнейшее многократное усиление пре-

294

образованного сигнала в усилителе с постоянно настроенными на эту частоту контурами; после усиления в усилителе промежу­

зовательной ступени. Для этой цели и были разработаны лампы с двойным управлением анод­ ным током.

В § 13.1 было показано, что крутизна характеристики la=f{Uc1) зависит от напряжения на третьей сетке. Предполо­ жим для простоты анализа эту зависимость Si от Uс8 линейной.

где через S0 обозначена величина крутизны S в исходной рабо­ чей точке.

При подаче на первую сетку переменного напряжения сигна­ ла ttcx ~ ~ ^ mcsin wct и на третью сетку переменного напряжения

гетеродина исз^ = Ume sin шг t в анодной цепи лампы возникает переменная составляющая анодного тока

•'а~ = S,nel ~ + S8uc3_ = (So + KdeUmzsin <«г t) Umcsin шс t + -fSaf/^sin-o^,

или

— SoUmcsin »e t + Kde UmcUm2sin wc t sin сог t + S3Um!sin <вг t. (13.6)

После тригонометрических преобразований получим

ta~ = S0Umcsin vkt + -i- K deUmcUmzcos К — шc)t —

1) i

Отсюда видно, что в анодном токе имеется четыре составляю­ щие различной частоты. В общем случае, когда зависимость Si = f(Uc3) нелинейная, в анодном токе содержится бесконечный ряд различных по частоте составляющих (комбинационные ча­ стоты) .

При помощи включённого в анодную цепь колебательного контура, настроенного>на частоту ( шг —шс ), выделяется колеба­ ние промежуточной частоты более низкой, чем частота принимае­ мого сигнала.

Из ур-ния (13.7) следует, что амплитуда составляющей анодного тока промежуточной частоты равняется

Формула (13.9) показывает, что полезный эффект частотопреобразова-

да/ а

тельной лампы зависит от её свойств (множитель ————-— ) и прямо про-

дис\дисъ

порционален амплитудам напряжений сигнала и гетеродина. Очевидно, что, если амплитуда напряжения сигнала б’/дет меняться по звуковой частоте (ра­ диотелефонная передача), то эта ЗЕу,и)&ая частота будет полностью воспро­ изводиться в изменениях амплитуды получаемого колебания промежуточной частоты.

Поделив левую и правую часть равенства (13.8) на Umc , получаем

составляющей анодного тока промежуточ­ ной частоты к амплитуде напряжения сиг­ нала при равенстве нулю переменного на­ пряжения промежуточной частоты в анод­ ной цепи является одним из специальных

какую амплитуду тока промежуточной час­ тоты создаёт в лампе напряжение сигнала с амплитудой в 1 в.

Крутизна преобразования зависит от свойств самой лампы (параметр Кдв) и от амплитуды напряжения гетеродина, которую обычно берут от 7 до 15 в. Зная напряжение гетеродина и определяя К а« по характеристикам двой­ ного управления, по ф-ле (13.10) найдём крутизну преобразования.

296

Вторым специфическим параметром частотопреобразовательных ламп яв­ ляется внутреннее сопротивление при преобразовании. Оно представляет собой

отношение амплитуды анодного напряжения промежуточной частоты к ам­ плитуде переменной составляющей анодного тока той же частоты, при равен­ стве нулю переменного напряжения сигнала и при определённой величине пе­ ременного напряжения на гетеродинной сетке

ой,.

ного напряжения гетеродина.

Третий специальный параметр — коэффициент усиления при преобразова­ нии— представляет собой отношение амплитуды переменного анодного на­ пряжения промежуточной частоты к амплитуде напряжения сигнала при ра­ венстве нулю переменной составляющей анодного тока промежуточной частоты

,__ Упр Утс

*<1 Пр " Г АЭ

откуда динамическая крутизна преобразования

о Iт а пром_____Упр____ S„p

(13.15)

Rlnp

297

Динамический коэффициент усиления при преобразовании

роль при преобразовании частоты, что и обычные параметры лампы при усилении.

§ 13.3. Многосеточные частотопреобразовательные лампы

Типы частотопреобразовательных ламп

Опыт применения трёхсеточных ламп для преобразования частоты показал, что, являясь простейшими лампами с двойным управлением, они обладают рядом существенных недостатков (большие междуэлектродные ёмкости, малое внутреннее сопро­ тивление и др.). Поэтому для преобразования частоты были раз­ работаны специальные многосеточные и комбинированные лам­ пы, более сложные по устройству, но зато более совершенные по своим свойствам и параметрам.

К многосеточным частотопреобразовательным лампам отно­ сятся лампы с четырьмя сетками — гексоды, с пятью сетками— гептоды или пентагриды.

Вгексодах первые три сетки имеют то же назначение, что и

впентоде при двойном управлении анодным током. Четвёртая сетка соединена внутри лампы со второй и является второй экра­ нирующей (рис. 13.9). Таким образом, если в пентодах система

электродов третья сетка — анод обладает при двойном управ­ лении свойствами триода, то в гексодах третья, четвёртая сет­ ки и анод представляют собой тетродную систему электродов, что приводит к улучшению параметров лампы, однако недо­ статки, свойственные тетродам, сохраняют свою силу. Поэтому были разработаны пятисеточные лампы—гептоды, в которых пятая сетка, помещаемая между четвёртой сеткой и анодом, сое­ диняется внутри лампы с катодом и выполняет функции защит­ ной сетки (рис. 13.10). Таким образом, в гептоде третья, четвёр­ тая, пятая сетки и анод представляют собой пентодную систему электродов, что значительно улучшает свойства лампы.

Частотопреобразовательные лампы могут использоваться в преобразовательных ступенях радиоприёмниксв либо как смеси­ тельные — для смешивания двух колебаний — сигнала и вспо­ могательных колебаний, создаваемых гетеродином, работающим на отдельной лампе, либо как преобразовательные лампы, если они обеспечивают и смешивание колебаний и генерирование

298

вспомогательной частоты самой лампой, заменяя таким образом смесительную лампу и лампу гетеродина одной лампой.

Следует отметить, что из многосеточных ламп наибольшее практическое применение получили гептоды, поэтому на их при­

мере мы и рассмотрим р’аботу частотопреобразовательных мно­ госеточных ламп.

Гептод-смесатель

В случае работы гептода в качестве смесителя напряжение сигнала частоты f c (рис. 13.11) подводится к первой сетке. Пе­ ременное напряжение от отдельного гетеродина, дающего вспо­ могательные колебания с частотой fг, подаётся на третью сет­ ку, которая является второй управляющей сеткой, вызывая из­ менения анодного тока путём изменения токораснределения в лампе. Вторая и четвёртая сетки соединены внутри лампы вмес­ те и являются экранирующими, пятая сетка — защитная и соединена внутри лампы с катодом.

Характеристики гептода, показыва­ ющие зависимость анодного тока от напряжений на первой и третьей сет­ ках,' имеют такой же вид, как анало­ гичные характеристики трёхсеточной лампы (рис. 13.1). Под воздействием переменного напряжения на третьей сетке крутизна характеристики анод­ ного тока по первой сетке Si изменяет­

ся с частотой f г; так как при этом напряжение на первой сетке изменяется с частотой fc , то в анодном токе гептода возникает ряд переменных составляющих различных комбинационных час­ тот (§ 13.2), из которых колебание промежуточной частоты, равной разности частот fz — fc, выделяется контуром, включён­ ным в анодную цепь лампы и настроенным на эту частоту.

299