2.2.2. Триод.

В звуковой технике применяются усилительные лампы, которые являются следующим этапом развития электровакуумных диодов.

Возможность усиления сигнала радиолампы получили после введения дополнительного электрода между анодом и катодом. Этот электрод представляет собой проволочную решётку или цилиндрическую спираль, установленную на пути следования электронов, и называется «сеткой». Такая конструкция называется «триодом» (Рис.3)⁴.

Незаряженная сетка не влияет на поток электронов между катодом и анодом, но если на сетку подать отрицательное напряжение, сетка начнёт отталкивать часть электронов обратно к катоду и анодный ток резко уменьшится. Величина изменения анодного тока будет пропорциональна изменениям напряжения на сетке. Слабые изменения напряжения на сетке будут порождать сильные изменения анодного тока. Если на сетку подать слабый сигнал, то мы получим его усиленную копию в анодном токе. Это и есть усилительные свойства триода.

В данном случае не следует допускать, чтобы сетка стала положительной по отношению к катоду, иначе возникнет явление под названием «сеточный ток», при котором сетка начинает играть роль анода и «ловит» электроны.

Триоды используются в предусилительных каскадах большинства ламповых устройств, кроме того многие домашние дорогостоящие аудиосистемы и некоторые высококачественные гитарные усилители имеют триоды в качестве выходных ламп в усилителях мощности. Но в большинстве случаев функцию усиления мощности выполняют лампы другого типа – «пентоды».

2.2.3. Пентод.

Если говорить о триодах, то мы знаем, что внутри триода есть несколько металлических деталей, разделённых вакуумом. Эти детали, как обкладки конденсатора по краям диэлектрика, имеют ёмкость между собой. Получается, внутри триода мы имеем парочку «виртуальных» конденсаторов между электродами лампы – между катодом и сеткой, между сеткой и анодом. Эти ёмкости небольшие и могут создавать реальные проблемы, если бы триод усиливал радиочастоты. Поэтому конструкторы ламповой звуковой техники стараются не пускать на вход триода радиочастотный диапазон волн.

Ещё одно ограничение триодов заключается в том, что анодный ток зависит не только от напряжения на сетке, а ещё и от анодного напряжения. При увеличении напряжения на сетке увеличивается и анодный ток, но по закону Ома при увеличении тока на нагрузке (в данном случае на анодном резисторе) должно увеличиваться и падение напряжения на этой нагрузке. Но источник питания даёт постоянное напряжение. Получается, что по закону Ома при увеличении анодного тока анодное напряжение уменьшается на величину падения напряжения на анодном резисторе. А уменьшение анодного напряжения приводит к уменьшению анодного тока. Получается замкнутый круг, из-за этого триод не может дать достаточно высокий коэффициент усиления.

Разработчики первых ламп решили эти две проблемы путём установки в баллон лампы дополнительного электрода – экранирующей сетки. Этот элемент устанавливался между управляющей сеткой и анодом. Такая лампа получила название «тетрод». Экран тетрода решает обе проблемы триода: сильно уменьшает ёмкость сетка – анод, тем самым устраняет проблему самовозбуждения лампы через эту ёмкость; увеличивает коэффициент усиления в десятки, а иногда и в сотни раз по сравнению с триодом из-за того, что анодный ток не зависит от анодного напряжения.

На экранную сетку обычно подаётся положительное напряжение, близкое к анодному. При прохождении этой сетки электроны разгоняются ещё сильней и врезаются в анод. В результате этого столкновения из атомов анода выбиваются электроны, выбрасываемые в пространство. Поток электронов, излучаемых анодом под воздействием электронной бомбардировки, носит название «вторичной эмиссии». Скорость вторичных электронов относительно невелика и после короткого полёта они обычно возвращаются на анод вследствие притяжения положительным потенциалом. По крайней мере, так происходит в триоде. В тетроде вторичная эмиссия может серьёзно нарушить работу лампы. Когда потенциал анода падает ниже потенциала экранирующей сетки, электроны не возвращаются на анод, а притягиваются экранирующей сеткой. При этом возникает ток от анода к экранирующей сетке.

Способ устранения этого недостатка прост: между экранирующей сеткой и анодом помещают сетку, имеющую потенциал катода. Эта «защитная сетка» не оказывает никакого влияния на быстрые первичные электроны, но значительно более медленные вторичные электроны тормозятся ею и возвращаются на анод. Полученная лампа с тремя сетками, пятью электродами или «пентод», свободна от недостатков, вызываемых вторичной эмиссией. Кроме этой особенности, пентод имеет те же свойства и достоинства, что и тетрод.

Пентоды используются в оконечных усилителях в качестве выходных ламп. Также эти лампы, в редких случаях, можно встретить и в предварительных усилителях.

П ентод (Рис.4)

1. Катод

2. Подогреватель

3. Управляющая сетка

4. Экранирующая сетка

5. Защитная сетка

6. Анод