§ 7. Трьохелектродні лампи

Будова тріода. Тріодом називається трьохелектродна лампа, Рис. II яка складається із катода, анода та керуючої сітки (рис. ІІ).

Катод 2 та анод 4 у тріодів влаштовані так само, як і в діо­дах. Сітка 3 виконується у вигляді дротяної спіралі і розмі­шується між катодом та анодом. Для виготовлення сіток застосо­вуються вольфрам, нікель, молібден та їх сплави, для того, щоб зменшити електронну емісію з сіток, їх покривають тонким шаром металу з великою роботою виходу. Захисне покриття повинно од­ночасно запобігати окисленню поверхні витків, тому для цього застосовують золото та платину.

Витки сітки приварюються до тримачів з никеля або міді (траверсам) або запресовуються у спеціальні надрізи в траверсах. Поперечний розріз сіток може бути циліндричним, овальним або плоским. Для закріплення електродів і точного їх розташування по відношенню один до одного застосовують слюдяні ізолятори І різної конфігурації. Вивід сітки 5 може виконуватись як на цоколь лампи, так і на скляний балон. В нижній частині лампи

^{Знаходяться виводи нагрівача 6 та поличка для гетера 7.}

За наявності сітки кількість електродів, які досягають ано­ду і, як наслідок, величина анодного струму залежить не тільки від величини анодної напруги, а і від величний і полярності напруги між сіткою та катодом. Змінюючи потенціал сітки відносно катоду, можна керувати потоком електронів б лампі, тобто анодним струмом. Тому сітка в тріоді називається керуючою.

Ланцюги тріода. Тріод з катодом прямого розжарювання має чотири виводи – два від катоду (нитки розжарювання), один від аноду та один від керуючої сітки (рис. 12, а), при непрямому катоді – п’ять виводів: два від нитки розжарювання та по одному від катоду, анода та керуючої сітки (рис.12, б). При включенні тріода напруга подається на нитку розжарювання, на анод, а також на керуючу сітку. Тому схема вмикання тріода (рис.13) складається із трьох самостійних ланцюгів: крім ланцюгів розжарювання та анода є ланцюг сітки, який вмикає проміжок сітка-катод, джерело сітьової напруги Е_с та з’єднувальні проводи. Для ланцюгів сітки та анода вивід катода (якщо він підігрівний) або негативний кінець нитки розжарювання (у випадку, якщо катод прямого розжарювання) є загальною точкою. Загальну точку схеми зазвичай заземляють. Потенціал її прийнято вважати рівною нулю, а потенціал решти електродів лампи визначають відносно загальної точки схеми.

Принцип роботи. В тріода також як і в діоді використовуєть­ся термоелектронна емісія та вплив електричних полів, створених напругою анода та сітки, на потік електронів.

Під дією анодної напруги між анодом і катодом виникає електричне поле. Також, як в діоді поле анода компенсує дію нега­тивного просторового заряда та, створює в лампі потік електронів. Таким чином, поле анода являється прискорюючим. Між сіткою

та катодом лампи здійснюється електричне поле, яке може підси­лити або послабити дію електричного поля анода. Коли напруга на сітці дорівнює нулю, то сітка не впливає на величину анодного струму лампи. При негативній напрузі на сітці її поле направлено назустріч полю анода. Результуюче електричне поле між катодом та анодом послаблюється. Це визвано тим що частина електронів не може подолати гальмуючого поля сітки і повертається на

катод, тому число електронів, які попадають на анод зменшуються, а отож, зменшиться і анодний струм лампи.

При великій Негативній напрузі на сітці результуюче поле в просторі сітка-катод стає гальмуючим. Всі електрони повертаються на катод і анодний струм дорівнює нулю. Це пояснюється тим, що сітка розташовується до катоду ближче ,ніж анод, і тому робить більш сильний вплив на рух електронів. В цих умовах лампа запирається, а напруга, при якій лампа запирається, називається замираючою напругою. Якщо за керуючу сітку лампи подати позитивну напругу, то до прискорюючого поля анода додається прискорюючи поле сітки. В результаті цього збільшується напруженість електричного поля між катодом та сіткою і зростає потік електронів. Частини електронів іде на позитивно заряджену сітку, створюючи в її ланцюгу струм, решта електронів ідуть крізь сітку на анод.

Необхідно замітити, що вплив напруги сітки на анодний струм набагато сильніший, ніж вплив анодної напруги. Таким чином, збільшуючи або зменшуючи напругу на сітці збільшують або зменшують анодний струм. В цьому і полягає керуюча сітка лампи. Характеристики тріода. Анодний струм в тріоді залежить від трьох напруг: розжарювання U_n, на аноді U_а та на сітці U_c . Та як напруга розжарювання незамінна,то анодний струм розглядають як функцію двох напруг: анодного та сіточного. В тріодах розглядають два вида характеристик:

І анодна характеристика — це залежність анодного струму від напруги на аноді при незмінній напрузі сітки;

ІІ анодно-сіточна характеристика - це залежність анодного струму від напруги на сітці при незмінній напрузі анода.

Ці характеристики можна зняти, використовуючи схему, зображення на Рис. 14 Анодно-сіточна -характеристика тріода відобра­жає собою залежність анодного струму Iа від напруги на керую­чій сітці U_c при постійній анодній напрузі: І a = F (U_c) при U _a = Const . Анодна характеристика тріода відображає собою залежність анодного струму І_a - від анодної напруги U_a при постійній напрузі на керуючій сітці: _{Ia =F( Ua} ) при U _a = Const. На рис. 15, а зображено сімейство анодно- сіточних характе­ристик тріода І _а = F(U_c), знятих при різних фіксованих зна­ченнях напруги на аноді 300, 250, 200, 150, 100 В.

Якщо порівняти аyодно – сіточні характеристики, то можна поба­чити, що при збільшенні анодної напруги росте анодний струм і криві характеристики зміщуються вліво, зберігаючи свою конфі­гурацію. При зменшенні анодної напруги криві характеристик змі­щуються вправо. На цих характеристиках є лінійні участки, які називають робочим участком. На цих участках визначають основні параметри тріода.

На рис. 15, б показано сімейство анодних характеристик трі­ода І_а = F ( U_a) , знятих при фіксованих напругах на сітці U_c , рівних 0, -2, -4,-6, -10 Б. При напрузі на сітці, рівній нулю, характеристика виходить з початку коордінат. Харак­теристика, знята при негативній напрузі сітки, розміститься правіше, так як анодний струм залишається рівним нулю до тих пір, поки гальмуюче поле сітки сильніше від прискорюючого поля анода на участку сітка-анод. Чим більша абсолютна величина не­гативної напруги сітки, тим правіше здвигається анодна харак­теристика. Анодними характеристиками користуються для графоана­літичних розрахунків режимів роботи тріодів та їх головних па­раметрів.

Основними параметрами тріода, визначаючими залежність анод­ного с труму від анодної і сіточної напруги, являються крутість анодно-сіточної характеристики S, коефіцієнт підсилення ᶆ , проникність Д та внутрішній опір R_i .

Крутість характеристики С показує, на скільки міліампер зміниться анодний струм при зміні сіточної напруги на І В при постійній анодній напрузі:

Крутість частіше всього визначають графічним способом, ви­користовуючи сімейство анодно-сіточних або анодних характеристик Рис. 16 Для визначення приросту з сімействах анодно-сі­точних характеристик рис. 16, а будується трикутник ABC на прямолінійному відрізку. На прямолінійному відрізку крутість буде найбільша і матиме постійне значення, на нижньому та вер­хньому згибах вона зменшується і не являється постійною.

Крутість можна визначити по анодним характеристикам лампи ( рис. 16, б ). Для різних ламп крутість має різну величину (І... ЗО м/в).

Внутрішній опір лампи P_і. . Внутрішнім опором тріода Р (як і діода) називається параметр, який показує, на скільки вольт треба змінити анодну напругу, щоб анодний струм змінився на І А при постійній напрузі сітки:

\

Внутрішній опір лампи залежить від конструкції електродів. Так, чим менша емісія катода, тим густіша сітка і чим далі анод від катода, тим більший Р_і . Для різних ламп Р_і має різ­ну величину (500,•.100000 0м).

Крім внутрішнього опорі' змінному струму, тріоди, як і діо­ди, володіють внутрішнім опіром постійному струму. Цей опір визначається по закону Ома в даній точці характеристики

Коефіцієнт підсилення лампи м- це відношення зміни анод­ної напруги до відповідної зміни сіточної напруги, якщо анод­ний струм залишається постійним

Коефіцієнт підсилення м показує, в скільки разів сильніша впливає на анодний струм сіточна напруга в порівнянні з анод­ною напругою. Коефіцієнт підсилення - величина безрозмірна. Він також як і інші параметри лампи визначається на лінійному від­різку анодної або анодно - сіточної характеристики. Візьмем в якості прикладу анодно - сіточні характеристики (рис. 16_, а) та визначемо з допомогою їх коефіцієнт підсилення:

тобто зміна сіточної напруги на І В рівноцінна по діянню на анодний струм зміні анодної напруги на 10 В.

Як вразило, коефіцієнт підсилення визначають за абсолютною величиною, не враховуючи його знака. В сучасних тріодах коефі­цієнт підсилання може мати значення від 4...10 до 60.«.100. Він залежить в перту чергу від конструкції сітки. Сітка вико­нує функцію екрану, який затримує більшу частину силових ліній

електричного поля. Чим густіша сітка, тим більше її екрануючий вплив і відповідно більше коефіцієнт підсилення.

Проникність ( D ). Величина, зворотня коефіцієнту підсилення, називається проникністю.

Якщо в ланцюгу керуючої сітки струм відсутній, а катодний та анодний струми рівні між собою, то

Величина Д показує, яка частина силових ліній електричного поля проникає через сітку на катод. Чим густіша сітка, тим слабкіше електричне поле анода поблизу катода і проникність менше.

Всі параметри тріода зв'язані між собою наступними співвід­ношеннями

Ця залежність називається внутрішнім рівнянням лампи. Це рівняння дозволяє при двох невідомих параметрах визначити тре­тій.

Всі параметри тріода можна визначити по сімейству його ха­рактеристик (рис.16). На сімействі анодно - сіточних та анодних характеристик будуються прямокутні трикутники, з яких і визна­чаються

Міжелектродні ємності тріода. При роботі на високих частотах великий вплив чинять міжелектродні ємності лампи (рис. 17). Єм­ність між сіткою та катодом називається вхідною ємністю (С_вх ), між анодом та катодом - вихідною ємністю (С_вих ), анодом та сіткою - прохідною ємністю (С_пр). На низьких частотах опір цих ємкостей великий і вони практично не впливають на роботу лампи. З підвищенням частоти опір ємностей зменшуються і робить шкідливий вплив на роботу ламп. Особливо шкідливий вплив робить прохідна ємність, яка створює небажаний зв'язок між анодним та сіточним ланцюгами лампи. Застосування електровакуумних тріодів.

Незважаючи на те, що в наш час широко застосовуються напівпровідникові тріоди та мікросхеми,електровакуумні тріоди також знаходять застосування там, де треба отримати більш високу якість відтворюваних сигналів і при цьому зменшити коефіцієнт пуму. Виходячи з цих міркувань, електровакуумні тріоди можна розбити на слідуючі групи:

І. тріоди, призначені для підсилення та генерування коливань звукової частоти (низькочастотні тріоди);

2. тріоди, призначені для підсилення та генерування коли­вань радіочастоти високочастотні тріоди ;

3. потужні генераторні тріоди.

В залежності від призначення тріоди відрізняються один від одного не тільки основними параметрами те характеристиками, а і конструкцією. Конструктивне оформлення електродів ламп надто різноманітне. Катод, сітка та анод можуть виконуватися у виг­ляді паралелепіпеда, циліндра або еліптичного циліндра. В ма­лопотужних лампах аноди частіше всього виготовляють із нікеля, який має високу робочу температуру та низький коефіцієнт теп­лового випромінювання. Керуюча сітка виготовляється із нікеля, сплаву молібдена з нікелем або вольфрама у вигляді тонкого Рис. 15 дроту, навитого на спеціальні траверси (рис. 18, а), або з сітчатої металевої тканини на стержінь рис. 18, б |.плоскі сітки з металевої тканини використовують в тріодах ШЧ діапазо­ну, стержневі сітки (рис. 18, в) - у НВЧ тріодах, в яких сітка заземлюється.

На рис. 19 наведено зовнішній вигляд подвійного тріода типу бНІ5П. Конструкція цього тріода складається із: 1 - виводів; 2 — скляного балону, 3 - слюдяних ізоляторів, 4 — гетера, о — аноду; 6- сітки; 7 - катода; .8 - підігрівача.

Електровакуумні тріоди позначаються так, як і діоди. Для одинарних тріоді? в їх позначенні після першого числа, наво­диться напруга розжарювання, ставиться буква С, для подвійних тріодів – Н.

В позначеннях генераторних ламп першою стоїть буква Г. Дру­гий елемент позначення залежить від діапазону частот. Генера­торні лампи, які працюють на частотах нижче 25 МГц, познача­ються ГК, в діапазоні частот 25...600 МГц - ГУ, на Частотах вищее 600 МГц- ГС. Генераторні імпульсні тріоди позначаються ГИ.

& 8. Багатоелектродні лампи.

Тетроди. Тетродом називається електровакуумна лампа, яка має чотири елєктроди: катод, анод, керуючу сітку та додатковий електрод, який називається екрануючою сіткою.

Екрануюча сітка 2 (рис. 20, а) виконуються у вигляді густої

дротяної спіралі і розмішується між керуючою сіткою І та ано­дом 3. На неї подається позитивна напруга, яка маю 20...60 % від анодної.

Призначення екрануючої сітки полягає в тому що вона екранує катод і керуючу сітку від анодного електричного поля. Електростатичний екран в цьому випадку не може бути цільним і виконуються у вигляді сітки. Для підсилення екрануючої дії сітки зменшують відстань витків і ставлять верхній 6 та нижній 7 металеві екрани» з'єднані з екрануючою сіткою і захищаючі катод та перш/ сітку від проникнення анодного поля зверху та знизу. Дія зменшення ємності між виводами анода 5 і керуючої сітки їх виводять в протилежні боки.

Умовне позначення тетрода на електричних схемах показано на рис. 20, б*

Тетроди мають дуже обмежене застосування, але розглянути їх необхідно для того, щоб зрозуміти призначення додаткового електрода в інших лампах Ланцюги живлення тетрода показані: на рис. 21.

В тетроді величина анодного струму являється функцією трьох аргументів: анодної напруги, напруги на екрануючій сітці та напруги керуючій сітці

Для з'ясуванню залежності анодного струму тетрода від на­пруг на його електродах користуються сімейством статичних характеристик. На рис. 22, а зображені анодис-сіточні характерис­тики, зняті при різних напругах на аноді та екрануючій сітці. Збільшення напруги на екрануючій сітці (приблизно на 50 Ві викликав значно більше зрушення характеристики вліво, чим таке И збільшення анодної напруги.

Властивості тетрода, також як і тріода, характеризуються крутістю І , внутрішнім опором ?,. та коефіцієнтом підсилення Д. з знаходиться в тих же межах І...20 мА/В , зате Р; та

значно більші, ніж у тріодів; Р, досягає до сотень тисяч ом, и досягаю декількох сотень,

Анодна характеристика тетрода уявляв собою залежність анод­ного струму від анодної напруги при постійних напругах керуючої та екрануючої сіток:

^{«і і г , : при исі = соі.ііІ ... та ;е2 ■ со • $і}

Якщо одночасно з анодною характеристикою знімати залежність струму екрануючої сітки від анодної напруги, то можна встанови­ли наступне (рис. 22, б).

При анодній напрузі, рівній нулю, всі електрони попадають на екрануючу сітку. Струм екрануючої сітки мас максимальне значення, а анодний струм дорівнює нулю. Коли анодна напруга досягав величини приблизно 18...20 В, йде переросподіл електро­нів (участок і). При цьому анодний струм швидко збільшується, а струм екрануючої! сітки зменшується. При подальшому збільшен­ні анодної напруги електрони, вдаряючись об анод, вибивають і вторинні електрони «тобто виникає вторинна емісія електронів з аноду) . при цьому анодний струм зменшуються, а струм екрануючої струм збільшується (участок 2). У вольт-ампери і й характеристи­ці тетрода діється провал. Таке зменшення анодного струму при збільшенні анодної напруги "озиваються динатронним ефектом (участок 3).

Динатронний ефект не дозволяє застосовувати тетрод в під­силювачах низької частоти, так як провал в анодній характерис­тиці веде до спотворення підсилюваного сигналу. Крім цього ди­натронний ефект являються причиною додаткових шумів лампи.

При значеннях анодної напруги більших, ніж напруга екраную­чої сітки, динатронний ефект припиняється і характеристика стає пологою (участок 4 і. Цей участок являється робочим участком характеристики.

Щоб ліквідувати динатронний ефект, між анодом та екрануючою сіткою повинна бути дільниця з низьким потенціалом, гальмую­чим вторинні електрони та повертаючим їх на анод. Створити та­ку ділянку 8 низьким потенціалом Можна або шляхом збільшення щільності об'ємного електронного заряду в просторі анод-екрануюча сітка, або шляхом введення в цей простір спеціального

електрода э потенціалом, значно меншим потенціалу анода та ек­рануючої сітки.

Променевий тетрод. Б променевому тетроді динатронний ефект знімається за допомогою негативного об'ємного заряду, який ут­ворюється в просторі між екрануючою сіткою та анодом, завдяки Рис. 23 особливій конструкції електродів рис. 23, я),

Анод 5 має циліндричну форму, а сітки сплющені так, що від­стань між екрануючою сіткою З та анодом стає порівняно великою (рис. 23, 6^і. Ь заглибленнях біля аноду розміщені додаткові електроди, які з'єднані з катодом і мають нульовий потенціал. Втни називаються променестворюючими пластинами 4. З допомогою цих пластин потік електронів фокусується двома віялообразними пучками - променями у тому напрямі, в якому відстань гід другої , сітки до аноду найбільша.

Крім фокусування в горизонтальній площині йде фокусування електронних променів в вертикальній площині (рис. 23, в). Дана конструкція лампи дозволяє створювати у анода негативний об’ємний заряд великої густини. Гальмуюче поле цього заряду повер­тає вторинні електрони, які вилітають з аноду, в зворотньому напрямку і динатронний ефект ліквідується.

Умовне позначення променевого тетрода на електричних схемах показано нa рис. 23, г. _| Анодні характеристики променевого тетрода наведені на рис. 24. • На тих характеристиках виділяються дві ділянки.

На першій ділянці анодний струм лампи дуже залежить від анодної напруги і характеристики різко йдуть догори; ділянка II - робоча. На цій ділянці характеристики йдуть полого, відображаючи доволі слабку залежність анодного струму від анод­ної напруги. Динатронний ефект виникає тільки ири малих анод­них струмах і великих негативних напругах керуючої сітки (це проявляється в невеликих провалах на анодній характеристиці).

Крутість променевих тетродів лежить у тих же межах, ще у тріоді я та тетродів (І0...50 мА/В). Коефіцієнт підсилення проме­невих тетродів складає М = 100…500, а внутрішній опір R'_L = 20.. .100 кОм. Крім цього, променеві тетроди характеризуються наступними параметрами:

Максимально допустимою постійною позитивною напругою на екрануючій сітці U_{с2 макс,}

максимально д опустимою потужністю, розсіюваною екрануючою сыткою Р_{с2 макс} , Вт.

Так як променеві тетроди можуть розсіювати великі потужно­сті на аноді при незнанню потужностях екрануючої сітки, то їх широко використовують і потужних підсилювачах та генераторах електричних коливань. Ці променеві тетроди, які використовуються в вихідних каскадах підсилювачів звукової частоти, бПЗС, 6П6С, 6ІІ1П. на рис. 25 наведено зовнішній вигляд тетрода типу 6Э5а. Конструктивно він складається із: І - виводів; 2 - підігрівача: 3 - керуючої сітки; 4 - анода; 5 - скляного балону; 6 - газопоглинача; 7 - катода. На рис. 26 показано генератор­ний подвійний променевий тетрод типу ГУ-32.

Пентоди. Пентодом називається електровакуумна лампа, яка має п'ять електродів: катод, анод, керуючу, екрануючу сітки та додатковий електрод, який називається захисною або антиди-натронного сіткою. Захисна сітка з'єднується усередині лампи з катодом або має окремий вивід. Низький потенціал захисної сітки перешкоджає попаданню вторинних електронів на екрануючу сітку і тим самим ліквідує динатронний ефект. Захисну сітку виготовляють доволі рідкою, До конструкції пентоди розподіляються на високочастотні 'рис. 27, б) та низькочастотні /рис. 27,в).

Високочастотні пентоди використовують для підсилення напру­ги високої частоти, тому вони повинні мати дуже малу ємність анод-керуюча сітка. Для цього екрануючу сітку виготовляють дуже густою і застосовують спеціальні екрани (рис. 27, а,) для змен­шення ємності між виводами цих електроді. Екрани з'єднуються з захисною сіткою. Інколи вивід керуючої сітки роблять у вер­хню частину балону [рис. 27, б). Високочастотний пентод має дуже високий коефіцієнт підсилення ( -.' = 1000.••6000] та вели­кий" внутрішній опір ІР;. » 0,8...2,о МОм/. Прохідна ємність таких пентодів ке перевищує 0,03 пФ.

Низькочастотні пентоди застосовують для підсилення потужно­сті, тобто як кінцеві або вихідні лампи. В цьому випадку між­електродні ємності не чинять такого великого впливу, як при підсиленій високої частоти, тому не потребуються ретельного екранування, і конструкція лампи простіша (рис. 27, а). Екра­нуючу сітку виготовляють менш-густого і не застосовують спеціальних екранів, внаслідок цього зменшується коефіцієнт підсилення та внутрішній опір. Коефіцієнт підсилення маю величину від 150 до 600, а внутрішній опір - від 20 до 100 кОм. Конструктивно високочастотний Пентод складається із: І - відводів керуючої сітки; 8 - анода; 3 - захисної сітки; 4 - екрануючої сітки; 5 - підігрівного катод»/; б - керуючої сітки; 7 - металевого балона: 8 - Цоколя.

Низькочастотний пентод складаються із: І - катода! 2 - керуючої сітки; 3 - екрануючої сітки; 4 - захисної сітки'; 5 - слюдяних тримачей; 6 - анода; 7 _ металевих стрічок.

На рис. 28 наведено пентоди різного призначення. На рис. 23, а зображено зовнішній вигляд мініатюрного пентода типу 6Ж32П а на. рис. 28, б - мініатюрного вихідного пентода типу 6П18П. ко­нструктивно обидві лампи складаються із: І - балона; 2 - виводів 3 - катода; 4 - підігрівача; 5 - анода; 6 - керуючої сіт­ки; 7 - екрануючої сітки; 8 - захисної сітки; 9 - газопоглина­ча.

Лампи спеціального призначення.

Комбінованими називають лампи, в яких в одному балоні розмі­рені дві або більше систем електродів. Кожна система електродів працює як окрема лампа і може удавати з себе тріод, пентод і т.д. Найбільш поширеними являються комбінації з двох систем електродів в одному балоні: подвійні діоди ірис. 29, а), подвійні тріоди !рис. 29, б ,діод-тріод рис. 29, в⁴*, тріод-пентод (рис. 29, г) та інші. Причому, кожна система електродів може мати або свій окремий катод, або один загальний для всіх сис­тем.

Кожна система електродів однієї лампи може бути використана незалежно одна від одної в різних схемах одного і того ж пристрою. Прикладом може бути тріод-пентод 6ФЗЛ рис. ЗО), тріодна частина якого з окремим катодом використовується часто в схемі задаючого генератора, тоді як пентодна частина служить в яко­сті вихідного підсилювача кадрового розвертання телевізора. Умовне графічне позначення лампи складається із: катода І, ке­руючої сітки 2 та анода 3 тріода, анода 4, антидинатронну 5, екрануючої 6 та керуючої 7 сіток пентода, а також катоду 8 пентода та підігрівача 9.

Достоїнствами комбінованих ламп являється економія маси та габаритів, зпрощення монтажу та економія живлення,. Однак, комбіновані лампи звичайно складні при виготовленні їх вар­тість часто перевищує вартість двох окремих ламп.

Багатоелектродні лампи з п'ятьма /та більше електродами широко використовуються в якості перетворювачів частоти. Ці лам­пи застосовують для роботи в супергетеродинних радіоприймаль­них пристроях, де частота прийнятого сигналу перетворюється в

більш низьку проміжну частоту, на якій і проходе основне під­силення. Частота перетворюється в спеціальній лампі, до однієї сітки підводиться напруга сигналу, а до другої - коливання ві; малопотужного генератора-гетеродина. Частота коливань гетеро­дина повинна бути декілька| вище або нижче частоти прийнятого сигналу. В результаті діяння на електронний потік лампи-змішувача двох напруг з частотою сигналу W_c та частотою гетеродина W_г на виході можна виділити напругу, частота якої рівна різ­ниці цих двох частот: W_с - W_Г = W_пром або W_г - W_с = W пром. Необхідно підкреслити, що перетворюванню підлягає тільки несу­ча частота сигналу; сам сигнал (мова, музика і т. інш.) не зазнають змін.

Для перетворювання частоти та генерування коливань з частотою W _г існують багатоелектродні лампи, які можна розділити нa дві групи: змішувальні та перетворювальні. Якщо лампа служить тільки для змішування частот, а гетеродин виготовлений на ін­шій лампі, то вона називається перетворювальною. Якщо ж гетеродин та змішувач об'єднані в одному балоні, то лампа називається перетворювальною.

В якості спеціальних перетворювальних ламп використовують гептоди - лампи, у яких сім електродів, а також комбіновані електронні лампи (тріод-пентод, тріод-гептод і інш.). В ком­бінованих лампах в якості гетеродина служать тріодні частини; змішувачем являється друга частина: пентод (рис. ЗО/, гексод або гептод. Електронні потоки в цих лампах розділені, па Рис. ЗІ рис. ЗІ наведено зовнішній вигляд тріод-гептода типу 6ПІІІ. Конструктивно він складається із: І - виводів; 2 - підігрівача; З - катода; 4 - анода гептода; 5 - екрана; 6 - балона; 7 - газопоглинача; 8 - другої сітки гептода; 9 - анода тріоду; 10 -п'ятої сітки гептоду; II - четвертої сітки гептоду; 12 - тре­тьої сітки гептоду; ІЗ - другої сітки гептоду; 14 - першої сітки гептоду.

На рис. 32 подано умовне позначення лампи з сьома електродами - гептоду. В цій лампі катод 7, керуючий І та перший до­датковий (виконуючий роль аноду*, електроди створюють тріод, на якому звичайно будується схема гетеродина. Другий додатковий електрод 3 також є керуючим (на нього подається напруга вхід­ного сигналу); третій та четвертий - екрануюча 4 та антидина-тронна 5 сітки. Ці три електроди та анод 6 працюють як пентод, в якому функції катоду виконує просторовий заряд, створений електронами, перелетівшими крізь другу сітку та зупиненими по­лем третьої сітки. Частота, амплитуда та форма анодного стру­му лампи залежать від частоти, амплітуди і форми сигналів на керуючому та другому додатковому електродах.

На рис. 33 наведено зовнішній вигляд гептода типу 6А2ІІ. Конструктивно він складаються із: І - газопоглинача; 2 - балона; З - п'ятої сітки; 4 - другої сітки; 5 - четвертої сітки; 6 -третьої сітки; 7 - катода; 8 - першої сітки; 9 - анода; 10 -підігрівача; II - екрана; 12 - виводів. _

$ 9. Генераторні лампи .

Генераторні лампи здобули свою назву з-за свого місця роботи в схемі, а саме вони призначені для роботи в генераторах без­перервних та імпульсних сигналів, модуляторах та імпульсних каскадах потужних радіопередаючих пристроїв. Ці лампи за прин­ципом дії не відрізняються від звичайних ламп, але суттєво відрізняються конструкцією та габаритами. Головною вимогою, яка пред'являється до генераторних ламп, являється віддача великої потужності при можливо більшому ККд схеми. Лампи розрізняють за допустимою потужністю розсіювання анода на лампи малої по­тужності ( до 50 Вт), лампи середньої потужності ( до І кВт) та лампи великої потужності вище 1 кВт.

За призначенням та найбільшій робочій частоті генераторні лампи можна розділити на наступні групи: низькочастотні - пра­цюючі в схемах підсилення низької частоти, високочастотні - працюючі в схемах генераторів та підсилювачів радіочастот [до ЗО МГц); надвисокочастотні - працюючі на частотах вище ЗО МГц.

Генераторні лампи малої потужності.

Ці лампи застосовують в генераторах та підсилювачах потуж­ності високої частоти. В основному в цих схемах застосовують пентоди та променеві тетроди. В зрівнянні з тріодами на цих лампах можна отримати більше підсилення потужності на один каскад, частотна характеристика позбавлена недоліків, які власти­ві тріодній схемі.

Генераторні лампи середньої потужності. В якості цих ламп також застосовують пентоди та тетроди.

Генераторні лампи великої потужності. В якості цих ламп за­стосовують тріоди.

Модуляторні лампи призначені для модуляції високочастотних коливань звукової частоти.

Імпульсні лампи застосовують для керування роботою імпуль­сних генераторів.

В малопотужних схемах застосовують звичайні електронні лампи І тріоди, тетроди та пентоди) з оксидним катодом, який забезпе­чує одержування більшого струму та більшої вихідної потужності.

В генераторних лампах середньої потужності та в більшості імпульсних лампах застосовують оксидний катод. В лампах вели­кої потужності використовують торовані, карбідовані катоди або чисто вольфрамові катоди. Сітки ламп виготовляють з молібдено­вого або вольфрамового дроту. Аноди ламп виконують з туго­

плавких матеріалів (нікель, тантал, молібден, графіт). Охолод­ження анодів йде в основному за рахунок випромінювання.

В лампах великої потужності застосовують примусове охолод­ження - водяне або повітряне. Вперше лампи з водяним охолод­женням були розроблені М. .Бонч-Бруєвичем у 1920 році. В цих лампах анод розміщують в спеціальний кожух, через який насоса­ми проганяється дистильована вода, лампи з повітряним охолод­женням були пропоновані П. . Остряковим в 1932...1933 роках. Для збільшення поверхні охолодження до аноду приєднують радіа­тор, який складаються з паралельно розташованих ребер. Через радіатор протікає потік повітря, який підсилює тепловідведення від аноду.

§ 10. Електронні лампи для надвисоких частот (НВЧ) Звичайні лампи для середніх та коротких хвиль, як правило, працюють незадовільно в діапазоні НВЧ. діапазон звичайно розбито на два піддіапазони; в залежності від довжини хвилі електромагнітного випромінювання: метрових або ультракоротких хвиль УКХ'¹ довжиною від І до Ю м та надвисоких частот НВЧ з довжиною хвилі менше І м. В свою чергу діапазон НВЧ розбито на три піддіапазони: дециметровий (від 10 см до І м - 300... 30)0 МГц); сантиметровий (від І до 10 см - 3...30 ГГц;; мілі­метровий менше І см - більше ЗО ГГц).

При використанні звичайних електронних ламп на НВЧ їх вла­стивості значно змінюються, але все ж вони можуть робити на частотах аж до декількох сотень мегагерц. На більш високих ча­стотах причинами, які утруднюють застосування з? ^чайних елек­тронних ламп являється: вплив часу прольоту електронів з пе­ріодом високочастотних коливань, вплив міжелектродних ємностей та індуктивностей ви.водів лампи; діелектричні втрати у матеріалі балону та цоколі лампи.

У звязку з тим, що електрони мають певну масу, вони не можуть раптово змінити свою швидкість та раптово пролетіти відстань між електродами. На НВЧ час прольоту електронів в лампі стає порівнянним з періодом коливань. Лампа перестає бути безінерційним або малоінерційним приладом. Інакше кажучи, на НВЧ з'яв­ляється інерція електронів. Інерція електронних процесів в лам­пі створює шкідливі фазові здвиги, спотворює форму імпульсів анодного струму та служить причиною винекнення значних сіточ­них струмів. В результаті цього зменшується вхідний опір лампи, збільшуються втрати енергії в лампі, і як наслідок зменшуєть­ся корисна потужність.

Розглянемо роботу лампи у випадку, якщо період коливань на­багато менший граничної частоти самої лампи. В цьому випадку електроні, які почали рух від катода на початку позитивного напівперіода сіточної напруги, пролетять сітку в кінці цього напівперіоду. Електрони, які почали рух пізніше, не встигнуть долетіти до сітки в час позитивного напівперіоду. Вони ще будут: знаходиться на шляху, коли змінна напруга сітки зміне свій знак і поле між сіткою та катодом стане гальмуючим. Багато електро­нів будуть загальмовані і зупиняться, не долетівши до сітки, та повернуться на катод. Це особливо відноситься до електронів, почавшим рух від катоду в кінці позитивного напівперіода, так як вони майже відразу попадають в гальмуюче полє. повертання Частини електронів назад на катод створює зменшення імпульсів анодного струму. Зменшиться і корисна потужність, яку віддає Лампа. Крім того, виникає бомбардування катода повертаючимися електронами, від якого проходе додатковий нагрів катоду, Потужність на цей нагрів використовується від джерела змінної сіточної напруги. Для електронів, встигших пролетіти крізь сіт­ку та рухаючихся далі до аноду, напруга сітки стає вже негативною.

Отже, збільшується різниця потенціалів між анодом та сіт­кою, і ці електрони із збільшеною швидкістю бомбардують анод. Додаткова потужність, яка йде на це бомбардування, також від­бирається від джерела підсилюваної напруги.

Якщо розглянути електронні процеси при роботі лампи на ін­ших режимах, то можна прийти до таких же наслідків: внаслідок інерції електронів змонтується змінна складова анодного струму, збільшується потужність збитків на аноді та додатково нагрівається катод від ударів повертаючихся електронів.

Це явище спостерігається завжди, копи час перельоту та пе­ріод коливань спільномірні.

Вплив міжелектродних ємностей та і індуктивних виводів. На рис. 34, а зображено тріод з його міжелектродними ємностями та індуктивностями відводів, а на рис. 34, б його еквівалентна схема. Ці ємності та індуктивності дуже впливають на роботу ламп в діапазоні НВЧ. Вони змінюють параметри коливальних систем, підключених до лампи. В результаті цього зменшується особиста частота коливальних систем та неможлива настройка їх на часто­ту вище граничної частоти.

Для кожної лампи існує гранична частота f_Гр, яка відпові­дає резонансній частоті коливального контура при короткому за­миканні виводів електродів лампи.

Якщо замкнути анод та сітку у тріода (рис. 34, а),то утворю­ється контур, ємність якого буде:

а індуктивність складає

- індуктивність замикаючого проводу.

Робота лампи з зовнішнім коливальним контуром можлива лише на частотах нижче f _гр. Візьмем для прикладу лампу, у якої

що відповідає довжині хвилі 75 см. Ця лампа непридатна для де­циметрового діапазону, так як при наявності зовнішнього конту­ру вийде резонансна частота нижча 400 МГц.

Індуктивності виводів та міжелектродні ємності створюють небажані позитивні та негативні зворотні зв'язки та фазові зру­шення, які погіршують роботу схеми. Міжелектродні ємності також сприяють зменшенню вхідного опору лампи. Крім того, ці ємності, маючи па НВЧ дуже малий опір, можуть викликати в більш потужних появу знадних ємностних струмів, які нагрівають виводи електродів та створюють додаткові збитки енергії. Так, наприклад, ємність сітка-катод в 4 пФ, на частоті 1000 МГц (Л = ЗОсм) має опір 40 0м. Якщо до неї прикладена змінна напруга 40 Б, то виникає ємностний струм в І А.

Зростання діелектричних збитків в матеріалі балону та цоко­лі лампи на НВЧ є причиною зниження загального ККД пристрою. Потужність, яка розсіюється на ізоляторах лампи, можна знайти по формулі

де Ь₀_ - .анодна напруга лампи; (£) - частота коливань; С - су­марна ємність; 0 - сума кутів збитків ізоляторів.Найбільш простим засобом підвищення граничної робочої час­тоти електронних ламп в зменшення відстані між електродами (що скорочує час перельоту) та зменшення розмірів електродів (що призводе до зменшення міжелектродних ємностей). Крім цього, для зменшення індуктивностей виводів їх виготовляють товстими та короткими. Приймаються також заходи до зменшення збит­ків енергії. Зокрема, для балона використовується спеціальне скло з малими збитками або радіокераміка. В генераторних лам­пах особливе значення має охолодження аноду та всієї лампи вцілому, так як з-за великих збитків енергії лампи дуже нагріва­ються.

Усунути або зменшити вплив інерції електронів та розподіле­них реактиви остей на роботу ламп в,області НВЧ вдається за ра­хунок особливої конструкції ламп. Прикладом можуть бути лампи типу "жолудь" ( рис. 35.a) і лампи в мініатюрному т надмініатюрному виконанні (рис. З5, б). В лам пах перших двох типів короткі товсті виводи, впаяні в скляний балон, служать для з'єднання лампи з гніздами спеціальної па­нелі. Рознесення виводів по колу балона і окремий вивод сітки у верхню частину балона в лампі типа "жолудь" також сприяє зменшенню міжелектродних ємностей. Надмініатюрні лампи, виводи яких припаюються безпосередньо до елементів схеми, взагалі не потребують спеціальних панелій, і їх розподільні ємності між електродами і виводами Щ менше. Ь високочастотних лампах ду­же часто улаштовувають кілька паралельних виводів від катода, що значно знижує індуктивність .

Лампи типа "жолудь" мініатюрні і надмініатюрні задовільно роблять на частотах щільно до кількох сотень мегагерц. На біль ; високих частотах прохідна провідність цих ламп зростає і нормальна робота ламп порушується.

В дециметровому і частково сантиметровому діапазонах хвиль застосовуються маячкові, металокерамічні та каранданні лампи.

Маячкові лампи, які отримали свою назву із-за своєї форми (рис Зо), являють; собою діод чи тріод плоскої конструкції. Відстань між електродами дуже мала, порядку 50 мкм. анод зроблено у вигляді суцільного металевого циліндра, впаяного в скло. Його робоча поверхня, яка приймає електронний потік, має форму диска і знаходиться на дуже малої відстані від катода І (по­

рядку О,І мм/ для того, щоб час прольоту електронів у цьому проміжку був малим. Вивод від сітки зроблен у вигляді плоско­го металевого кільця, пересікаючого скло балона лампи, піді­грівний катод має емітуючу частину у вигляді диска. Скляний балон пампи складається з двох самостійних циліндричних час­тин, ЯКІ припаяні з різних боків до сі точного диску. До виво­дів аноду, сітка і катода кріпляться відрізни коаксіальних ліній, які в цьому діапазоні частот служать коливальними кон­турами. Таким чином, в маячкових лампах внаслідок малої від­стані між електродами, а також завдяки використанню масивних дискових виводів, сочлененних безпосередньо з коливальними контурами, вплив інерції електронів і розподільних реактивностей зведене до мінімуму.

Лампи цього типу мають невелику потужність. Вони застосовуються в підсилювачах високої частоти приймачів, в гетеродинах, а також в малопотужних передавачах. В металокерамічних лампах (рис. 37^) виводи електродів, які мають також плоску конструкцію, відділині один від одного не скляними стаканами, як в маячкових лампах, а циліндрами із спеціальної високочастотної кераміки з малими утратами. Робо­чі поверхні катода І, сітки 5 і анода 3 цієї лампи мають фор­му дисків, розташованих близько один до одного. Іноді поверхня електродів робиться трохи вигнутою. Катод - підігрівний, оксидний. Вивод від нього зроблен у вигляді циліндра, причому він одночасно служить і виводом одного кінця підігрівача І.

Анод зроблен у вигляді масивного циліндра і його верхня частина припаяна до керамічного циліндру. З другого боку цей керамічний циліндр спаян з виводом сітки. В лампах застосо­вується спеціальний керамічний матеріал, який дає мали утраті на НВЧ. Для кращого охолодження анода на нього нагвинчується

масивний ребристий радіатор, який обдувається повітрям від вентилятора. Металокерамічні лампи, також як і маячкові, зав­дяки дисковим виводам зручно з'єднуються з коаксиальними коли­вальними системами.

В останніх моделях металокерамічних ламп як сполучні еле­менти використовуваються титанові шайби, які добре спаюваються з керамікою. Б лампах цього типа відстань між електродами менш (І2...ІІ5 мкм), чим у маячкових лампах; зменшені також індуктивності виводі1 і габарітні розміри. .

Поряд з маячковими лампами випускаються також карандашні лампи рис. 38 І. Система електродів в них циліндрична чи плос копаралельна; сітка навивається із тонкого дроту. Де металеві лампи з посрібряними циліндричними виводами анода І, катода З і дисковим виводом сітки 2. Виводи підігрівача 4 знаходяться в , нижній частині лампи. На рис. 38 приведен тріод типа 6СІ6Д, який дозволяє генерувати коливання потужністю не менш ,3 Вт на частотах до 1,6 ГГц.

Одним із різновидом надмініатгорних металокерамічпих ламп Рис. 39 являються нувістори [рве. 391. Вони мають керамічну основу і металевий балон висотою 20...25 мм і діаметром до 10 мм. Мо­лібденові виводи 9 гід електродів впаяні в керамічну основу 7. ,цля керування електронним потоком замість сіток 3 використовувають короткі металеві стержні, певним образом розташовані між ниткоподібним катодом І прямого розжарювання і анодом 4. Сами електроди мають циліндричну форму і з допомогою калічних флан­ців 6 з'єднуються з виводами 9. Зверху лампа закрита металевою оболонкою 5« Конструкція електродів достатньо жорстка, що доз­воляє значно скоротити відстань між електродами і забезпечує можливість автоматизації процеса виготовлення нувісторів. Нувістори можуть робити на частотах порядку 2 ГГц.

До потужних ламп відносяться тріоди» тетроди,променеві тетроди і пентоди, призначені для генерування безперервних ім­пульсних сигналів потужністю від кількох десятків ват до кіль­кох сотен кіловат.

Фізичні процеси, які протікають в потужних лампах, а також принцип дії такій же, я- і в звичайних електронних лампах. Відрізняються ці лампи конструкцією електродів, габаритами та формою балонів.

Катоди таких ламп повинні забезпечувати великі струми емі­сії, які вимірюються десятками та сотнями ампер. В лампах по­тужністю до І кВт застосовують оксидні катоди. В більш потужних лампах застсовують карбідіровані або вольфрамові катоди. В звязку з тим що електродам ламп (Сітка, анод] підводяться високі напруги десятки кіловат , анод, сітка і катод виво­дять по різні боки і впаюють і скло, для зменшення опіру ви­водів їх виконують із багатожильного провода або у вигляді шин.

В лампах невеликої потужності аноди виконують з ніколи, в потужних: - з молібдена, тантал а або графі та. для покращення, променевипускання аноди чорнять.

В потужних лампах застосовують повітряне та рідинне охолод­ження, а також спеціальні ребристі радіатори (рис. 40/,

На частотах вище З ГГ'ц час прольоту елоктрона між електродами г електронних лампах становиться порівнянним з періодом коливань і маячкові, металокерамічні і 'лампи робити на цих частотах не можуть, так як робиться зрив коливань і ут­рата потужності. Тому для роботи на частотах вие 3 ГГц застосовують спеціальні електронні прилади - клістрони, магне­трони, лампи бігучої хвилі (ЛВХ) і пампи зворотньої хвилі лЗХ \.

Клістрони. Клістрон - це електронний прилад, в якому енер­гія джерела живлення перетворюється в змінний струм високої

частоти шляхом періодичного змінений густини потому електронів в вакуумі. Коливальні системи в клістроні виконанні у вигляді об'ємних резонаторів. Розрізнюють пролітні дворезонаторні і відбивні однорезонаторні) клістрони.

пролітні клістрони підрозділяються в залежності від числа Рис. 41 резонаторів. На рис. 41 наведено дворезонаторний клістрон. В вакуумному балоні розташована електронна пушка, яка складаєть­ся з підігрівного катода І, керуючого 2 і прискорюючого З електродів, двох пар сіток СІ...С4 і колектора 7. Сітки СІ і С2 входять до вхідного 4, а сітки СЗ і.С4 - до вихідного 6 об'ємного резонатора, Катод І підключен до негативного полюса джерела живлення Е_ГІ, напруга якого становить від сотень вольт до сотень кіловольт. Колектор призначеч для уловлювання елек­тронів, підсилюваємий сигнал вводять в об'ємний резонатор 4 "різь петлю зв'язку, настройка резонатора може здійснюватися за допомогою поршня або підстроєчних гвинтів б. Знімається сигнал з вихідного 6 резонатора крізь петлю зв'язку Ь. Струм і потужність регулюються зміненням напруги 2 на прискорюючому електроді 3.

Коефіцієнт підсилювання клістрона досягає 10.. .10 . Недоліком дворезонаторного клістрона являється високий рівень власних шумів і низький КНд (10...20 % . Більш високий КОД до оО %) і коефіцієнт підсилення мають багаторезонаторні клістрони. Ви­хідна потужність їх може досягати до десятків мегават.

Відбиткові клістрони використовують я якості гетеродина ра­діолокаційних і радіонавігаційних приймачів сантиметрового і міліметрового діапазонів, в вимірювальній апаратурі, наприклад, в генераторах стандартних сигналів і спектроаналізаторах, а також в якості однокаскадних передавачів в радіорелейних лініях зв'язку. Вихідна потужність відбиткових клістронів коливається

від одиниць міліват до декількох ват, в залежності від призна­чення клістрона і діапазона робочих частот. відбиткових клістронів звичайно не перевищує 2...З %.

Одною з найбільш істотних переваг відбиткових клістронів перед іншими видами генераторів являється легкість їх перестроювання в досить широкому діапазоні частот, а також можливість електронного керування частотой.

Відбиткові клістрони виконують з зовнішнім і внутрішнім ре­зонатором, Пристрій клістрона з зовнішнім резонатором приведе­но на рис. 42. Електронний потік створюється катодом І, фоку­сується і керується напругою на керуючому електроді 2. Приско­рююче поле створюється сітками СІ і С2. При вмиканні клістрона в резонаторі 3 виникають вільні коливання, на сітках СІ і С2 з'являється змінна напруга, під дією якої електрони групують­ся по швидкості. На відбивач Ь подається напруга негативна по відношенню до катода, тому електронний потік попадає в гальму­юче поле відбивача і повертається назад до резонатора.

Напругу на відбивачі можна підібрати так, щоб групи елек­тронів повертались до резонатору в той момент, коли на сітці СІ негативний потенціал, а на сітці С2 - позитивний. Рух елек­тронів гальмується і вони віддають частину своєї енергії резо­натору. Це повторюється періодично і в резонаторі виникають не затухаючі коливання гіВЧ. Частота коливань залежить від розмірів резонатора і напруги на відбивачі. Частоту коливань резо­натора можливо змінювати за допомогою гвинта настройки 6. Зні­мається сигнал з резонатора через петлю зв'язку 4.

В діапазоні частот від 3 ГГц і ніжче широко використовують конструкцію клістрона з зовнішним резонатором рис. 431 .^ скляній колбі 2 розмішуються електронна пупка І, прискорююча^ сітка б і сітки 5 резонатора 4, встановлені в металевих ^дисках

впаяних в скляну колбу. Зовнішні края цих дисків з'єднані з зовнішнім резонатором тороідального типу. Настройка зовнішньо­го резонатора досягається за допомогою гвинтів, а ситная зні­мається через петлю зв'язку 6.

Рис. 44 На рис. 44 показан розріз другої конструкції клістрона,

який використовується на частотах порядку 10 ГГц. Конструкція його цільнометалева. Вивід енергії з тороідального резонатора З здійснюється за допомогою петлі зв'язку І, з'єднаної з корот­кою коаксиальною лінією. Механічне перестроювання здійснюєть­ся шляхом переміщення верхньої частини резонатора гвинтом 2. Катод 7 розташовану нижній частині балона. Над ним розташова­ні прискорююча сітка О, сітки резонаторів 5 і відбивача 4. _

Магнетрони являються одним з видів генераторів потужних коливань сантиметрового і міліметрового діапазонів. Принцип дії магнетрона заснован на керуванні електронним поті ком за допомогою електричних і магнітних полів. На рис. 45 показано зовнішній вид і конструкція магнетрона. Анод 2 магнетрона ви­конай у вигляді масивного мідного циліндра. Вздовж осі цилін­дра знаходиться, широка порожнина, в якій розміщено оксидний підігрівний катод І з великою поверхністю. навколо централь­ної порожнині висвердлено парну кількість паралельних отвірів 4, з'єднаних з центральною порожниною подовжними щілями. Внутрішня порожнина кожного отвіра представляє собою об'єм­ний резонатор. В одному з резонаторів розташовують виток про­вода о для зв'язку з навантаженням. Зовні анод має охолоджую­чі радіатори 3. Між анодом і катодом прикладена велика постій­на напруга. Вздовж осі магнетрона діє сільне постійне магнітне поле, яке створюється спеціальним магнітом. Магнетрон розташован між полюсами сильного постійного матні та. Порожнина кожно­го резонатора подібна витку, а щілина, яка зв’язує резонатор з центральною порожниною, подібна конденсатору, При включенні ма­гнетрона і резонаторах виникають вільні "тикання, причому ма­гнітне поле в основному зосередженно в порожнині резонатора, а електричне - в щілині.

Робота магнетрона здійснюється слідуючим образом. При вклю­ченні джерел живлення в резонаторах виникають вільні коливанНЯ. Резонатори зв'язані загальною порожниною, тому коливання, які виникають в одному з них, миттю збуджують коливання у всіх останніх резонаторах. Усередені мийної порожнини виникає змін­не магнітне поле, а во внутрішньому просторі анода, оточуючо­му анод, виникають змінні електричні поля. Розподіл електричних полів для Якогось одного момента часу показано на рис. 46,

•

Обертаючаяся навколо катода електронна "хмара" взаємодіє з електричним полем резонаторів. Одні електричні поля гальмують рух електронів, а другі, направлені протилежно, прискорюють його. Електрони групуються в просторові заряди, які нагадують по формі списи обертаючогося колеса рис. 46, б". Число "спис" удвоє менше числа резонаторі г.

Загальмовані електрони віддають велику частину своєї енер­гії електричному полю резонаторів, цим в магнетроні підтриму­ються незатухаючі доливання НВЧ. Резонатор, в Якому є виток зв'язку з завантаженням, зв'язан з усіма іншими резонаторами, тяму в навантаження передається їх загальна енергія.

Магнетрони роблять в дециметровому, сантиметровому і мілі­метровому діапазонах радіохвиль. Ь імпульсному режимі потуж­ність магнетрона досягає Ю.. До .МВт при Ю{д -близько Э0...70 %. В безперервному режимі магнетрони застосовують в пристроях, ЯКІ створюють перешкоди радіолокаторам. Ь цьому режимі їх по­тужність досягає кількох кіловат при анодні Я напрузі порядку

І кВ. Основним недоліком магнетронів являється неможливість іс­тотного змінення їх робочої частоти.

Лампа бігучої хвилі [ДВХ] використовують Як для підсилюван­ня, так і для генерації високочастотних коливань. В залежності від того, з якою хвилею прямою або зворотньою¹ здійснюється взаємодія, розрізнюють лампи прямої і зворотньої хвилі [МЖ і ЛЗХ). Б лампах прямої хвилі рух електромагнітної енергії збі­гається з напрямом руху електронного потоку, в лампах зворот­ньої хвилі електромагнітна енергія рухається назустріч електро магнітному потоку.

Рис. 47 В вакуумному балоні (рис. 47] розташована електронна пушка,

яка складається з катода І, фокусуючого електрода 2 і системи анодів 3 і 4. Сфокусований електронний промінь проходить усередені сповільнюючої спиралі 6 до аноду .колектору; 8. Зовні ви­тягнута частина балона розміщена в металевий екран, в якому є хвилеводні вхід 5 та вихід 7. для додаткової фокусировки елек­тронного проміня вздовж осі лампи служить магнітна фокусуюча система ГО.

Вхідний сигнал подається на початок спиралі, в якій виникає б і гуща електромагнітна хвиля. Ця хвиля поширюється вздовж спи­ралі зі швидкістю, близькою до швидкості світла, для підвищен­ня ефективності взаімодії електронного проміня з полем ХВИ1І їх швидкості зрівнюють -4а допомогою сповільнюючої спираіі, тому що поступова швидкість поширення хвилі вздовж осі спира­лі менше швидкості світла в стільки раз, в скільки раз діаметр спираяі більше її відстані.

Від дією поля хвилі в спиралі відбувається концентрація електронів в згустки. Обов'язковою умовою передачі енергії електронних згустків бігучої хвилі являється перевищування швидкості електронів осьової швидкості хвилі, При цьому злак­трони знаходяться переважно в гальмуючому полі хвилі і відда­ють ^уй свою енергію. Ь результаті енергія хвилі збільшується в

за рахунок кінетично? енергії електронів напрямі кінця с а потужність високочастотних коливань на

виході хвилевода буде більше потужності коливань на вході ЛБХ. Робоча полоса частот ЛБХ складає 20...ЗО % від середньої час-гати і являється широкосмуговим підситіювачем з низьким рівнем шумів. Коефіцієнт підсилення ^іБХ досягає би дБ при К1\ц 15... 50 %. Вихідна потужність складає від одиниць ват до 1 кВт. Основна галузь застосування *іБХ - гпирокополосні підсилювачі багатоканальних ліній зв'язку і телекерування в діапазонах де­циметрових і сантиметрових хвиль.

Лампи зворотньої хвилі ЛЗХ '. Ці прилади відрізняються від ЛБХ тим, що і них електронний потік взаємодіє з полем хвилі, яка поширюється в зворотньому напрямку по відношенню до лБХ Рис. 48 | рис. 481.

електронний потік 2, сфокусований електронною пушкою І, ру­хається вздовж сповільнюючої системи 4 і поступає на колектор 5. Збуджена в лампі бігуча хвиля рухається від колектора до електронно" пушки. Вивід енергії здійснюється через узгоджуваль-не звено 3. Частоту коливань можна міняти гвинтом о. Лампа зво-^ ротньо" хвипі може застосовуваться як для підсилення, иак і для генерування келижань ііьЧ. особливістю її є то, що вона як підсилювач і генератор легко перестроюється на другу частоту тільки шлях-ш змінеиня живлення напруги.

& II. Електронно-променеві індикатори

Загальні відомості. Відомо, що 80 % усієї інформації людина сприймає органами зору. Тому візуальному сприйняттю інформації робітникам електрораді технічних професій приділяється першо­рядна увага. За допомогою засобів відображення інформації лю­дина дістає різну інформацію про стан того чи іншого об'єкта.

Розвиток систем автоматичного збирання та оброблення інформації, систем програмного керування, телеметрії, обчислювально техніки, контрольно-вимірювальної апаратури та інших електрон­них пристроїв, привів до створення широкої номенклатури прила­дів різних типів, ЩО відтворюють інформацію у зручній для здо­рового сприйняття формі у вигляді літер, цифр, графіків, сим­волів і т. д.

Сучасні електронно-промене^і індикатори мають забезпечувати впевнене зчитування інформації в умовах сильної та слабкої г~ вітленості, достатні яскравість та контрас шість, ВИСОВІ чуття із у; керуючих сигналів, довговічнісгь і надійність та спокизати невелику електричну потужність. електронно-променеві ікдикат ри повинні працювати в г«ироко:*у діапазоні температур навколишнього середовища, витримувати діяння різних механічних навантажень.

Промисловість освоіла випуск широкої номенклатури прИХИДІИ і виробів, використання яких дає змогу створу-ти практично будь-яку систему відображення інформації. Як елементи індика­ції при цьому можуть застосовуватися лампи розжарювання та зна нові роззкаровальні прилади, газорозрядні прилади "'неонові лам­почки, індикаторні тиратрони, лінійні газорозрядні індикатори? електролю'янесцентні індикатори, різноманітні світл-..'випроміню­вальні діоди, електрончп-променеві трубки чіі.іП?/, лазерні дже­рела с 1-і тла та рідко кристал Ічні індикатори.

Ообудова складних інформаційних с истом з внкориотаяясм ком­п'ютерів пов'язана з розробленням пристроюй ? і зуальнпго відоб-ражепия інформації та різноманітних індикаторів, за допомогою яких людина МОИ* стежити за функціонуванням систем й оператив­но коригувати її роботу. Дія найбільш універсальних і пошире­них пристрої в відображення інформації грунтується НІ иастису­ванні в них електронно-променевих приладів. Електронно-промене­вими називають такі електровакуумні прилади, в яких застосо­вують потік електронів, еконцентрованних в вузький пучок -електронний промінь. Керування цим електронним променем по його густині (інтенсивності) і просторовому положенню здійсню­ється за допомогою електричних та магнітних полів, ілектронно-ттроменеві прилади використовують для перетвор/єння електричних сигналів одного вица в другий, а також для одержання видимого зображення електричного сигнала. лцним з найбільг поширенних елєктроннс-промєневих приладів виявляється приймальна електрон -но-промепева трубка ^!- НТО .

Класифікація та система позначень. В залежності від засоба форсування та відхилення електронного проміня відзначаються

К'руб КЇІ*

1. з електростатичним керуванням, в яких електронний про­мінь фокусується і відхиляється електричним полем;

2. з електромагнітним керуванням, в яких промінь фокусуєть­ся та відхиляється магнітним полем;

3. з комбінованою системою фокусування та відхилення елек­тронного проміня.

Ио функціональному призначенню КВ розподіляються на наступ­ні основні групи:

1. осцилографічні трубки, що застосовуються для спостережен­ня та зняття осцилограм електричних сигналів. Ці трубки в ос-ИОЯКОМу застосовуються в вимірювальній техніці;

2. індикаторні трубки, призначені для реєстрації електрич­них мшалів в радіолокаційних і радіонавігаційних пристроях;

3. ^нес^^опи, призначені для перетворення електричного теле­візійного сигналі в видиме зображення;

4. трубки запам'ятовування, призначені для запису та збері­гання інформації. Трубки цього типу застосовуваються головним чином в електронно-обчислювальній техніці.

Окрему групу складають передавальні трубки, призначені для перетворення оптичного зображення в електричні телевізійні сигнали.

В позначенні осцилографічних та індикаторних трубок, а та- кож кінескопів rföprjwj=^ являється число, яке вказує діаметр або діагональ екрана в сантиметрах.

^уги^ел&ш^ 'літери які характеризують тип трубки: ЛО - осцилографічні трубки та кінескопи з електричним відхи­ленням променя; ЛК - кінескопи з електромагнітним відхиленням променя; ЛІ - індикаторні трубки з електромагнітним відхилен­ням променя; ЛН - трубки запам'ятовування з видимим зображен­ням.

'Тр^тій^лє^юн^ число позначає порядковий номер розробки, що присвоюється завадам-виготовлювачем.

Чвттіе^тШ^елт літера характеризує тип екрана 'харак­теристика ' ару люмінофора), колір і тривалість післясвітіння: І - одношаровий тонкої структури, синього світіння, з коротким післясвітінням; Б - те саме, але білого світіння, з коротким або середнім післясвітінням; В - двошаровий грубої структури, білого світіння, з тривалим жовтим післясвітінням; Г - без­структурний вакуумне випаровування , фіолетового світіння, з тривалим фіолетовим післясвітінням; д - одношаровий грубої структури, блакитного світіння, з тривалим зеленим післясві­тінням; Е - екран у вигляді переміжних смуг оранжевого або блакитного світіння, з тривалим оранжевим або зеленим після­світіння; І - одношаровий тонкої структури блзкитно-зеленого світіння, із середнім післясвітінням; И - те саме, але зелено­го світіння, із середнім післясвітінням; К - двошаровий грубої