МВ до вик ЛР з Вакуумн та плазм електр

11

Для полегшення роботи зі стендом, за кожним вимірювальним приладом закріплений свій номер. Надалі буде вказуватися тільки його номер без вказівки, який із приладів використовується в кожному конкретному випадку. Вольтметр універсальний ВУ-12 будемо позначати P1; перший тестер 43101 – Р2; другий тестер – Р3; третій тестер – Р4; універсальний цифровий прилад В735 позначимо Р5.

1.2 Хід роботи

1.Переконатися, що всі прилади, що входять у стенд, знаходяться у вимкненому стані, усі клавіші вибору режимів роботи приладів у віджатому положенні, регулятори всіх керованих джерел напруги і галетний перемикач "П8" блоку керування повернені проти годинникової стрілки до упору, тумблери блоку комутації знаходяться в нижньому вимкненому положенні. Якщо це не так, то необхідно перевести їх у відповідне положення.

2.Включити тумблер "ВКЛ" універсального лабораторного стенда, при цьому повинна засвітитись лампочка індикації ввімкненого стану "Сеть".

3.Перевірити працездатність захисту всіх трьох тестерів 43101. Для цього необхідно переконатися в тому, що кнопка "" знаходиться в натиснутому положенні, і, натиснувши кнопку "", домогтися спрацьовування захисту.

4.За допомогою одного з тестерів проконтролювати напруги нерегульованих "+5B", "+12B", "-12B" та регульованих "0-12B" і "0-30В" низьковольтних джерел живлення. Проконтролюйте одним з тестерів напругу "≈6,3B", що використовується в стенді для накалу електронних ламп. Отримані значення записати.

5.Ввімкнути і збалансувати вольтметр універсальний ВУ-12.

6.Повторити вимірювання п. 4, використовуючи прилад ВУ-12. Порівняти результати.

7.Підключити вихід високовольтного джерела живлення Б5-50 до одного з тестерів. Галетний перемикач "V" джерела живлення повинен знаходитися в положенні "000", а галетний перемикач “mА” – у положенні "299".

8.Ввімкнути високовольтне джерело живлення, переконатися в можливості регулювання вихідної напруги з панелі джерел живлення регулятором "0- 300B", записати межі регулювання.

9.Встановити на виході високовольтного джерела живлення напругу 100 В. Потім галетний перемикач "V" з положення "000" перевести в положення "050". Зробити висновки. Перевести галетний перемикач у положення "000".

10.Встановити на виході високовольтного джерела живлення нульову напругу. Галетний перемикач "мА" встановити в положення "000". Тестер, підключений до джерела живлення, перевести в режим виміру струму. Регулятором "0-300В" домогтися переходу Б5-50 в режим стабілізації струму. Змінюючи положення галетного перемикача "мА", відзначати зміну показань тестера (струм на виході джерела живлення не піднімати вище 200 мА).

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

12

1.3 Контрольні питання

1.Якими приладами, що входять до складу лабораторного стенду можна виміряти змінну напругу?

2.Яка максимальна напруга може бути на виході високовольтного джерела живлення?

3.Яким приладом з найбільшою точністю можна виміряти постійну напругу?

4.Які джерела живлення, що входять до складу стенду не мають захисту?

5.В чому відмінність приладу В7-35 від інших вимірювальних приладів, що використовуються в лабораторному стенді?

6.Яким чином можна збільшити кількість меж виміру в приладу 43101?

7.Яким чином і для чого проводиться балансування приладу ВУ-12?

8.Яким чином можна перевірити спрацьовування захисту приладу 43101?

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

13

Лабораторна робота № 2

Дослідження вакуумного тріода

Мета роботи – ознайомитися з фізичними основами роботи тріода, вивчити його характеристики і параметри та методи їх вимірювання.

2.1 Теоретичні відомості

Тріодом називається трьохелектродний електровакуумний прилад, що містить катод, анод і сітку. Сітка дозволяє здійснювати керування анодним струмом тріода Ia при незмінній анодній напрузі Ua, тому її називають керуючою сіткою.

На сітку відносно катода може подаватися як позитивний, так і негативний потенціал. Найменше (по модулю) значення негативного потенціалу сітки, при якому анодний струм дорівнює нулю, називають напругою запирання Ucз для заданої напруги анода. На рисунку 2.1 показані розподіли потенціалів у тріоді з плоскими електродами і картини еквіпотенціальних поверхонь для різних значень потенціалів керуючої сітки і постійної анодної напруги.

При |Uc|< |Ucз| електричне поле біля катоду зменшується потенціальний бар’єр, і в анодному колі виникає анодних струм, що при Uc<0 дорівнює катодному струму Ik (рисунок 2.1,б).

При позитивних потенціалах сітки Uc>0 катодний струм тріода розподіляється між сіткою й анодом, тобто Ik=Ia+Ic. Розподіл катодного струму між електродами лампи, що мають позитивний відносно катода, потенціал,

При Uc>0 виділяють два режими токорозподілу: режим прямого перехоплення (рисунок 2.1,в) і режим повернення (рисунок 2.1,г). В режимі прямого перехоплення (0<Uc<0,75Ua) поле є прискорююче як у проміжку сітка – катод, так і в проміжку анод – сітка, і сітковий струм утвориться тільки електронами, що летять поблизу витків сітки. У цьому режимі k залежить від

співвідношення площ поверхні сітки й анода:

де C1 - коефіцієнт, що залежить від конструкції і розмірів електродів.

У режимі повернення (Uc>0,75Ua) у проміжку сітка – анод електрони попадають а гальмуюче поле й основна їхня частина повертається назад до сітки.

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

14

При цьому Ia, зменшується, a Ic зростає. Електрони, що повертаються, створюють великий об'ємний заряд між сіткою й анодом, що обумовлює появу додаткового потенційного бар'єра для електронів, що рухаються до анода ("фіктивний" чи "віртуальний" катод). Повернення електронів на сітку сильно залежить від співвідношення напруг, що призводить у цьому режимі до відносно сильної залежності коефіцієнта токорозподілу від Uа/Uс:

Рисунок 2.1 − Поля і розподіл потенціалу в тріоді при Uc=var, Ua=const:

а) Uc~Uco<0; Ik=Ia=0;

б) Uc<Uco<0; Ik=Ia;

в) 0<Uc<0,75Ua; Ik=Ia+Ic; г) Uc>0,75Ua; Ik~Ia .

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

15

Таким чином, зміна потенціалу сітки може призводити до сильної зміни розподілу електричного поля і відповідно об'ємного заряду в просторі між електродами. Зміна анодної напруги також впливає на розподіл потенціалу в приладі, а значить і на анодний струм (при збільшенні Uа анодний струм зростає). Однак, вплив збільшення анодної напруги на анодний струм значно слабкіше впливу на нього такого ж збільшення напруги сітки. Рисунок 2.2. ілюструє вплив анодної напруги на потенційний бар'єр біля катода.

З вище сказаного випливає, що анодний і сітковий струми є функціями двох змінних:

Ia = f (Ua , Uc ); Ic = f (Ua , Uc ) .

ϕ

Ua2

Ua1

ϕmin2

Ua1 < Ua 2 ;ϕmin1 > ϕmin 2

Рисунок 2.2 − Вплив анодної напруги на потенційний бар'єр біля катода

Залежність електродного струму від одної з напруг при фіксованій (постійній) величині іншого є статичною електродною характеристикою електронної лампи:

Ia = f1 (Uc ), Ua = const – анодно-сіткова характеристика; Ic = f2 (Uc ), Ua = const – сіткова характеристика;

Ia = f3 (Ua ), Uc = const – анодна характеристика;

Ic = f4 (Ua ), Uc = const – сітково-анодна характеристика.

Основними параметрами тріода є: крутизна анодно-сіткової характеристики S, статичний коефіцієнт підсилення μ, проникність D і внутрішній опір Ri.

1.Крутизна анодно-сіткової характеристики показує, на скільки міліампер зміниться анодний струм лампи при зміні сіткової напруги на 1В, при сталій анодній напрузі:

2.Число, що показує, у скільки разів зміна напруги сітки діє на анодний струм сильніше, ніж така ж зміна анодної напруги, називається коефіцієнтом підсилення лампи:

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

При роботі тріода в режимі з навантаженням Ra в анодному колі (типова схема включення показана на рисунку 2.3) залежність анодного струму від напруги на сітці Uc оцінюється за допомогою робочої крутизни:

Рисунок 2.3 − Найпростіша підсилювальна схема з навантаженням в анодному ланцюзі

2.2Хід роботи

1.Скориставшись значенням максимальної потужності, що розсіюється

анодом досліджуваного тріода Pa max , розрахувати і побудувати криву

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

17

граничної потужності Pamax = Ua × Ia для Ua і Ia що знаходяться у зоні гранично припустимих значень

2.При виконанні цієї лабораторної робота тумблери "П5" і "П6" блоку комутації повинні знаходитися в нижньому положенні. Схема в цьому випадку набуде вигляду, показаного на рисунку 2.4. Тумблер "П7" служить для зміни знака сіткового потенціалу. В нижньому положенні сітка має позитивний потенціал, а у верхньому – негативний.

3.Зняти й побудувати сімейство статичних анодних Ia = f3 (Ua ) та сітково-

анодних Ic = f4 (Ua ) характеристик тріода для п’яти значень потенціалів

керуючої сітки (двох негативних, двох позитивних і нульового). Анодні потенціали змінювати від нуля до значення, обмежуваного кривою граничної потужності, що розсіюється анодом.

Рисунок 2.4 − Схема зняття характеристик тріода

4. Зняти й побудувати сімейство статичних анодно-сіткових Ia = f (Uc ) характеристик та сіткових Ic = f (Uc ) характеристик тріода для чотирьох,

відмінних від нуля значень анодного потенціалу. Потенціал сітки змінювати від негативного потенціалу запирання до позитивного значення, що відповідає максимально припустимому анодному струму, визначеному з кривої граничної потужності, що виділяється на аноді.

5. Виміряти статичні параметри тріода методом трьох відліків, при цьому рекомендується дотримуватись наступного порядку виміру:

а) встановити номінальні значення анодної і сіткової напруги і виміряти отриманий при цьому анодний струм (номінальні значення дивись в додатку А); б) потім (другий відлік), залишаючи незмінним анодну напругу, трохи

підвищити сіткову напругу і виміряти отримане значення анодного струму; в) при третьому відліку залишити незмінним сіткову напругу, і так

змінити анодну напругу, щоб одержати попереднє значення анодного струму.

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

18

6. Для вивчення розподілу електронного струму між анодом і сіткою, зняти характеристики Ia = f (Uc ) і Ic = f (Uc ) тріода при постійному анодному

потенціалі Ua = 5B . Обидві характеристики знімати одночасно (при

проведенні цього досліду припустимо заходити в зону граничних режимів лампи).

7.Розрахувати параметри тріода S, μ і Ri за даними методу трьох відліків і по статичним характеристикам для номінального режиму роботи, порівняти їх з даними, наведеними в додатку А.

8.Розрахувати робочі параметри SР і μР по статичним параметрам тріода для того ж режиму роботи лампи і значення Ra, вказаного викладачем.

характер токорозподілу на окремих ділянках графіка.

10.Зробити висновки по ходу виконання лабораторної роботи.

2.3 Контрольні питання

1.Яке призначення сітки в тріоді?

2.Що таке проникність лампи D, який фізичний зміст має?

3.На яких ділянках характеристики діє “закон ступеня 3/2” для тріода?

4.Як визначаються параметри тріода по характеристиках? У чому полягає метод трьох відліків для визначення параметрів тріода?

5.Як залежать параметри (крутизна характеристики S, коефіцієнт підсилення μ і внутрішній опір Ri) від геометричних розмірів тріода?

6.Як залежать параметри тріода S, μ і Ri від режиму роботи лампи?

7.У яких випадках коефіцієнт підсилення μ =1/D?

8.Що таке режим прямого перехоплення і режим повернення?

9.На які складові можуть бути розкладений сітковий струм при негативному потенціалі сітки? Якій величині він дорівнює?

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

19

Лабораторна робота № 3

Дослідження осцилографічної трубки

Мета роботи: ознайомитися з принципом роботи, конструкцією і параметрами осцилографічної трубки.

3.1 Теоретичні відомості

Електронно-променевими приладами ЕПП називаються електровакуумні прилади, дія яких заснована на формуванні і керуванні по інтенсивності і положенню одного чи більше електронних променів. Розрізняють наступні види електронно-променевих приладів: приймальні електронно-променеві трубки, передавальні трубки, запам’ятовуючі трубки, електронно-оптичні перетворювачі.

У конструкціях більшості видів ЕПП є наступні основні елементи: балон приладу, електронний прожектор, відхиляюча система, екран чи мішень.

Електронний прожектор призначений для створення і фокусування електронного потоку в електронний промінь. Джерелом електронів є оксидний катод непрямого розжарення, що виготовляється у вигляді циліндра з підігрівачем. Фокусування електронного потоку здійснюється електростатичними чи магнітними лінзами, створюваними системою коаксіальних електродів чи магнітними фокусуючими котушками.

Більшість прожекторів ЕПП будується по дволінзовій оптичній схемі. Перша, ближча до катода лінза, називається лінзою попереднього фокусування, вона має велику оптичну силу і дає в деякій площині мінімальний перетин кроссовера.

Перша лінза електронного прожектора створюється катодом, модулятором і наступним за ним електродом: першим анодом (рисунок 3.1) чи прискорюючим електродом (рисунок 3.2), з'єднаним із другим анодом прожектора.

Л1 Л2

Рисунок 3.1 − Найпростіший тріодний прожектор

Модулятор призначений для керування густиною струму електронного променя. Його дія на електронний потік аналогічна дії в тріоді керуючої сітки.

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

20

Залежність струму променя від напруги на модуляторі називається модуляційною характеристикою ЕПП. Оскільки перша лінза повинна витягувати електрони з катодної області і прискорювати їх, то вона повинна бути тільки електростатичною.

Друга, головна проекційна лінза, утворюється полем першого і другого анодів, що мають форму циліндрів з обмежуючими діафрагмами. Зміною потенціалу першого анода регулюється фокусна відстань другої лінзи, а напругою на другому аноді визначається швидкість (енергія) електронів, що вилітають з прожектора. Друга лінза може бути як електростатичною, так і магнітною, і в залежності від цього прожектор називають з електростатичним чи магнітним фокусуванням (рисунок 3.1-3.4).

Л1 Л2

Рисунок 3.2 − Тріодний прожектор з нульовим струмом першого анода

Прожектори, побудовані по дволінзовій схемі (тріодні прожектори), мають відносно великі кути розльоту електронів за площиною кроссовера і досить великі значення запираючих напруг на модуляторі у випадку використання високих прискорюючих напруг. Цих недоліків позбавлені тетродні прожектори, що є трьохлінзовою електронно-оптичною системою (рисунок 3.3). Лінза, розміщена між двома прискорюючими електродами, створює додаткову фокусуючу дію, а обмежуюча діафрагма ПЕ1 зменшує проникність.

Рисунок 3.3 − Тетродний прожектор

Електростатичне фокусування електронного потоку обумовлене тим, що неоднорідне аксіально-симетричне поле, створюване будь-якою системою електродів, симетричних відносно загальної осі, є електронною лінзою, що може бути як збираючою, так і розсіюючою. Збираюча лінза, утворюється аксіально-симетричним електричним полем з еквіпотенціальними поверхнями, спрямованими опуклістю до катода, а розсіююча утворюється еквіпотенціальними поверхнями, спрямованими від катода, вбік екрана. Таким

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com