§14.6. Триоды

Устройство и принцип работы.

Триодом называется электронная лампа, у которой в пространстве между анодом и катодом помещен третий электрод (управляющий) — сетка. Триоды служат для усиления и генерирования переменных напряжений и токов, а также для усиления медленно меняющихся напряжений (усилитель постоянного тока).

Конструктивно триод оформлен, как и диод, в виде стеклянного или металлического баллона с высоким вакуумом. Внутри баллона помещены электроды: анод А, катод К и управляющая сетка С (рис. 14.11, а). Управляющая сетка, как правило, выполняется в виде

спирали из тонкой тугоплавкой проволоки и служит для управления плотностью потока электронов, летящих от катода к аноду. На рис. 14.11, б приведено условное обозначение триода.

Для выяснения принципа действия триода рассмотрим работу схемы, изображенной на рис. 14.12. С потенциометра Rпа на участок анод — катод лампы подают положительное напряжение Ua. С потенциометра Rпс на участок сетка — катод лампы подают сеточное напряжение, полярность которого может изменяться. Таким образом, на электроны потока действуют результирующее электрическое поле анода и сетки. Однако действие поля сетки гораздо сильнее, так как расстояние между сеткой и катодом в сто раз меньше, чем расстояние между анодом и катодом. Следовательно, при изменении сеточного напряжения в небольших пределах количество электронов, попадающих на анод, а значит, и анодный ток Iа сильно изменяются. Для расчетов схем с применением триодов, а также для определения их параметров используют характеристики триодов.

Характеристики триодов.

Анодно-сеточная характеристика — это зависимость анодного тока Iа от сеточного напряжения Uc при анодном напряжении Ua=const (рис. 14.13). Характеристику снимают с помощью установки, схема которой показана на рис. 14.12. При фиксированном значении Ua, например Ua=150В, изменяют значение Uc с помощью потенциометра Rпс, снимая показания приборов V1 и мА. При некотором отрицательном напряжении Uсзап (рис. 14.13) Iа=0, т.е. триод заперт по анодному току. При уменьшении отрицательного напряжения на сетке анодный ток

растет в результате компенсации действия отрицательного объемного заряда суммарным полем анода и сетки. При некотором положительном напряжении на сетке действие пространственного заряда полностью нейтрализуется и наступает режим насыщения, аналогичный режиму насыщения диода.

Установив другое значение анодного напряжения Uа, (например, Uа=200В) и снова изменяя напряжение Uc, получим еще одну характеристику. Совокупность таких характеристик образует семейство анодно-сеточных характеристик.

Рис. 14.13. Семейства анодно-сеточных характеристик Рис. 14.14. Семейство анодных характеристик

Анодная характеристика — это зависимость Iа от Uа при Uc=const (рис. 14.14). Характеристику также снимают с помощью установки, показанной на схеме (см. рис. 14.12). Но теперь фиксируется Uc, a Uа меняется потенциометром Rпa. Несколько характеристик, снятых при различных значениях Uc, образуют семейство анодных характеристик. Анодные характеристики определяют управляющее действие анодного напряжения на анодный ток лампы.

Карточка № 14.5а (230).

Триоды (устройство, принцип действия, характеристика)

Параметры триодов.

Крутизна анодно-се-точной характеристики S определяется на линейном участке анодно- сеточной характеристики триода (рис. 14.15) и показывает, на сколько миллиампер изменится анодный ток лампы при изменении сеточного напряжения на 1В при неизменном анодном напряжении:

S= Ia/ Uc при Ua=const.

Крутизна характеристики количественно определяет управляющие способности сетки и зависит в основном от следующих факторов: эмиссионной способности катода, плотности витков

сетки, расстояния между сеткой и катодом. У современных триодов S лежит в пределах от 1 до 30 мА/В.

Внутреннее сопротивление переменному току Ri определяется на линейном участке анодной характеристики триода (рис. 14.16) и показывает, на сколько вольт надо изменить анодное напряжение, чтобы анодный ток изменился на 1А при неизменном сеточном напряжении:

Ri= Ua/ Ia при Uc=const.

Величина, обратная внутреннему сопротивлению, количественно определяет управляющие действия анода. Внутреннее сопротивление Ri зависит от электрических и конструктивных параметров лампы, в частности от плотности управляющей сетки, расстояния между анодом и катодом. У современных триодов Ri лежит в пределах от 0,5 до 100 кОм.

Коэффициент усиления лампы определяется числом μ, которое показывает, на сколько изменение сеточного напряжения действует на анодный ток сильнее, чем изменение анодного напряжения:

μ=— Ua/ Uc при Iа=const.

Так как ток Iа должен оставаться неизменным, увеличению Uc соответствует уменьшение Ua и поэтому в формуле (14.4) появился знак минус.

Рис. 14.17. Характеристика для определения μ

Коэффициент усиления можно определить как по семейству анодных, так и по семейству анодно-сеточ-ных характеристик. Определим μ по семейству анодно-сеточных характеристик (рис. 14.17). При данном напряжении на сетке Uc′ переходим из точки А в точку В. Это

соответствует изменению анодного напряжения от Ua′ до значения Ua′′ и соответственно приращению анодного тока Iа = Iа′′ − Iа′ . Теперь из точки В переходим в точку С, т. е. изменяем сеточное напряжение, не меняя анодного, так чтобы анодный ток принял прежнее значение Iа′ .

В результате получим

μ = −(Ua′′ −Ua′ ) / (Uc′′ −Uc′ )

Для современных триодов μ=10÷30.

Рассмотренные параметры триодов связаны соотношением μ=SRi, так как, подставив

Понятие о динамическом режиме работы триода.

На рис. 14.18 показана схема каскада, который служит для усиления входного напряжения по амплитуде. Источником входного напряжения может быть, например, звукосниматель, микрофон и т. д. Для простоты будем считать входное напряжение синусоидальным. На участке сетка — катод лампы с момента t1 действует пульсирующее отрицательное напряжение uс (рис. 14.19, а), постоянная составляющая которого — Ес создается специальным источником и обеспечивает работу лампы в пределах линейной части анодно-сеточной, характеристики. Сеточных токов, возникающих при положительном напряжении на сетке за счет перехвата отдельных электронов, в данном случае нет.

При отсутствии входного напряжения ивх до момента времени t1 — на сетке действует только — Ес и в анодной цепи проходит постоянный ток Iа0 (рис. 14.19, б), что соответствует режиму покоя.