книги из ГПНТБ / Учебник механика военно-воздушных сил. Радиооборудование самолетов

цательное напряжение подано на сетку, тем большим должно быть положительное напряжение на аноде, что­ бы получить заданное значение анодного тока.

На рис. II.5, в показано семейство анодно-сеточных характеристик триода, выражающих зависимость анод­ ного тока от напряжения, прикладываемого между сет­ кой и катодом, при постоянных значениях анодных на­ пряжений. При каждом постоянном анодном напряже-

,нии увеличение отрицательного напряжения на сетке вызывает уменьшение анодного тока. Напряжение на сетке, при котором анодный ток лампы обращается в нуль, называется напряжением запирания.

Втех случаях, когда напряжение на сетке стано­

вится положительным, часть электронов, движущихся от катода к аноду, перехватывается сеткой и увеличе­ ние анодного тока замедляется. При больших напряже­ ниях на сетке анодный ток даже может уменьшаться, так как сеточный ток при этом сильно возрастает. В зависимости от конструкции электродов лампы харак­ теристики анодного тока могут располагаться или в ле­ вой части графика, в области отрицательных напряже­ ний, или в правой — в области положительных напря­ жений на сетке. Поэтому иногда сами лампы или их характеристики называют «левыми» или «правыми». Левое или правое расположение характеристик в основ­ ном определяется густотой сетки. Более густая сетка запирает лампу при меньшем отрицательном напряже­ нии на ней, и характеристики получаются более «пра­ выми», и, -наоборот, в случае редкой сетки лампа запи­ рается при большем отрицательном напряжении на сетке

ихарактеристики получаются «левыми».

Вусилительных лампах сеточный ток является вред­

ным, так как он ухудшает управляющие свойства сетки и уменьшает величину анодного тока. Поэтому в усили­ телях обычно используют лампы с левыми характери­ стиками. Для обеспечения нормального режима ламп в этом случае на сетку требуется подавать отрицатель­ ное напряжение смещения.

Свойства триода характеризуются его параметрами:

100

сеточного напряжения на 1 в при постоянном анодном напряжении, т. е.

к катоду, тем больше величина S. У различных триодов она имеет величину от 1 до 20 ма/в. На разных участ­ ках характеристики крутизна неодинакова: на прямо­ линейном участке она наибольшая и имеет одинаковое значение, а на нижнем и верхнем участках уменьшается и уже не является постоянной.

Внутреннее сопротивление Ri есть сопротивление лампы между анодом и катодом для переменного анод-, ного тока. Величина внутреннего сопротивления опре­ деляется отношением изменения анодного напряжения к соответствующему изменению анодного тока при не­ изменном сеточном напряжении

(и -7 >

Чем больше расстояние между анодом и катодом и чем выше густота сетки, тем слабее анодное напряже­ ние влияет на величину анодного тока и тем больше Ri.

Для изменения анодного тока триода на заданную величину А/а требуется изменить либо напряжение на сетке на величину AUc, либо напряжение на аноде на величину Ш а. Поскольку сетка расположена к катоду ближе анода, изменение напряжения на сетке сильнее влияет на величину анодного тока по сравнению с на­ пряжением на аноде.

Коэффициент усиления триода р показывает, сколь­ ким вольтам анодного напряжения равен по своему дей­

где Ді/а и At/c — приращение анодного и сеточного на­ пряжений, вызывающих одинаковое приращение анод­ ного тока. Чем выше коэффициент усиления, тем лучше лампа.

101

Из выражений (II.6), (II.7) и (II.8) следует, что рассмотренные параметры триода связаны между со­ бой соотношением

угольника, построенного на этом семействе.

Например, для определения параметров, соответст­ вующих точке А на анодно-сеточной характеристике (рис. 11.5, в), строят параметрический треугольник АБВ.

Катет АБ этого треугольника равен изменению на­ пряжения на сетке по абсолютному значению на вели­ чину А£/с= 2 в, вызывающему изменение анодного, тока на величину А/а=7 ма. Следовательно, крутизна ха­

Значения этих же параметров можно найти по пара­ метрическому треугольнику А'В'Б', построенному на семействе анодных характеристик (рис. II.5,б).

3.ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ИПАРАМЕТРЫ ТРИОДА

Характеристики и параметры, рассмотренные выше, называются статическими, так как они определяют работу лампы без нагрузочного сопротивления в анод­ ной цепи. Практически лампа всегда работает с на­ грузкой. Такой режим работы называется динамиче­ ским режимом. Простейшая схема работы триода с на­ грузочным сопротивлением в анодной цепи и динамиче­ ская характеристика приведены на рис. П.6.

В статическом режиме анодное напряжение лампы равно напряжению источника питания. В динамическом

102

режиме напряжение на аноде меньше напряжения ис­ точника питания на величину падения напряжения на сопротивлении нагрузки-/?а, т. е.

сит от напряжения на сетке. При увеличении сеточного напряжения увеличиваются анодный ток и падение на­ пряжения на сопротивлении, а поэтому уменьшается

Іа (ма)

Рис. 11.6. Схема включения нагрузочного сопротивления в анодную цепь триода (а) и график, поясняющий построение его динамиче­ ской характеристики (б)

напряжение на аноде. При уменьшении сеточного на­ пряжения, наоборот, уменьшается падение напряжения на сопротивлении, а следовательно, увеличивается на­ пряжение на аноде. Из сказанного следует, что в дина­ мическом режиме анодное напряжение изменяется в противофазе с сеточным.

Динамический режим работы лампы может быть охарактеризован динамической характеристикой. Дина­ мическую характеристику можно построить по статиче­ ским характеристикам.

На рис. II.6, б показано семейство из трех анодно­ сеточных статических характеристик. Из рисунка видно,

103

'что при анодном напряжении 180 в и сеточном напря­ жении, равном нулю, анодный ток равен 15 ма (точ­ ка б). При подаче на сетку положительного напряже­ ния 2 в анодный ток увеличивается, но при этом умень­ шается анодное напряжение.

Если сопротивление нагрузки Ra выбрано таким,что падение напряжения на нем равно 20 в, то величину анодного тока в динамическом режиме нужно опреде­ лять по правой характеристике, снятой при Даі = 160 в. Искомая величина тока дает точку в.

Если на сетку лампы подать отрицательное напря­ жение 2 в, то анодный ток уменьшится, но при этом увеличится анодное напряжение тоже на 20 в. Следова­ тельно, величину искомого тока нужно определять по левой характеристике, снятой при £/аз= 200 в, что дает точку а.

Прямая, проходящая через точки абв, дает отрезок искомой динамической характеристики триода.

Чем больше сопротивление нагрузки, тем большая часть напряжения источника питания падает на ней и тем меньше анодное напряжение лампы. Поэтому, чем больше Ra< тем меньше увеличивается анодный ток при возрастании сеточного напряжения, т. е. тем меньшую крутизну имеет динамическая характеристика. Крутизна динамической характеристики связана со статической крутизной S соотношением

( I U I )

д Ri + Ra

Динамический коэффициент усиления триода пока­ зывает, на сколько вольт изменится напряжение на на­ грузочном сопротивлении при изменении сеточного на­ пряжения на 1 в, и определяется выражением

(11. 12)

Из этого выражения видно, что динамический коэф­ фициент усиления триода всегда меньше статического коэффициента, но он тем ближе приближается к нему, чем больше сопротивление нагрузки Ra по сравнению с внутренним сопротивлением триода Rt.

104

4. Т И П Ы Т Р И О Д О В

Все триоды делятся на усилительные и генератор­ ные. Усилительные триоды имеют стеклянные или ме­ таллические баллоны; катоды обычно делаются оксид­ ными. Характерной особенностью усилительных триодов является левая характеристика за счет применения от­ носительно редкой управляющей сетки. Усилители на­ пряжения делятся на две группы: усилители напряже­

1—2 маів. Триоды для усиления мощности имеют кру­ тизну характеристики 4—8 ма/в, коэффициент усиления 4—8 и внутреннее сопротивление 1000—2000 ом. Для питания анодных цепей усилительных триодов применя­ ются источники с напряжением порядка 200—300 в.

Генераторные триоды бывают только стеклянные. По размерам они больше усилительных. Активирован­ ные катоды применяются только в генераторных трио­ дах мощностью не более 150 вт. В мощных генера­ торных триодах применяются только вольфрамовые ка­

водяным или воздушным охлаждением. Генераторные триоды имеют большой коэффициент усиления (при­ мерно 100) и правые характеристики за счет примене* ния густой сетки. Анодные напряжения в генераторных триодах составляют сотни и тысячи вольт.

5. ТРИОДЫ УКВ

При рассмотрении работы триодов мы считали их безынерционными приборами, т. е. такими, когда из­ менение тока и анодного напряжения происходит прак­ тически одновременно с изменением сеточного напряже­ ния, что вполне.справедливо только для низких и высо­ ких частот. Однако в диапазоне сверхвысоких частот время пролета электронов становится соизмеримым с периодом колебаний Т сеточного напряжения. Это при­ водит к появлению фазового сдвига между токами и напряжениями, что искажает форму колебаний анод­ ного тока. В сеточной цепи возникает большой ток сме-

105

щения за счет электростатической индукции. Входное сопротивление лампы (участок сетка — катод) сильно уменьшается. Уменьшается полезная колебательная

мощность в анодной цепи.

Для уменьшения влияния инерции электронов в лам­ пах уменьшают расстояние между анодом и катодом и повышают анодное напряжение.

Другой причиной ухудшения работы триодов в диа­ пазоне СВЧ является резко возрастающее влияние ем-' костей между электродами и индуктивностей вводов.

У триода имеются емкости сетка — анод Сас, анод — катод Сак и сетка — катод Сск. Порядок величины этих емкостей 5—10 пф. При работе на длинных и средних волнах этими емкостями можно пренебречь, так как они малы по сравнению, с емкостями конденсаторов, вклю­ чаемых для образования колебательных контуров и для связи. При работе на коротких волнах вредное влияние межэлектродной емкости Сас становится уже заметным и приходится принимать специальные меры для ее ней­ трализации. Влияние других емкостей лампы приходит­ ся учитывать при градуировке приборов. При работе в диапазоне УКВ межэлектродные емкости оказываются настолько большими, что не позволяют получить нуж­ ную частоту даже при отсутствии конденсатора в кон­ туре.

В конструкциях триодов, работающих в метровом и дециметровом диапазонах волн, предусматривается: уменьшение межэлектродных емкостей за счет умень­ шения размеров электродов и длины их вводов (послед­ ние делаются с разных сторон баллона); уменьшение индуктивностей вводов за счет того, что они делаются короткими и впаиваются в виде металлических вводов

ккаждому электроду.

Сучетом этих соображений для диапазона метровых

идециметровых волн были разработаны и в настоящее время применяются лампы типа «желудь» и пальчико­

вые (рис. II.7, а и б). Они имеют бесцокольную конст­ рукцию и отличаются миниатюрными размерами, что позволяет уменьшить время пролета электронов от ка­ тода к аноду и обеспечить наименьшую величину емко­ стей между электродами и индуктивностей вводов. Та­ кие лампы обеспечивают генерирование и усиление ко­ лебаний с длиной волны до 40 см.

106

в

Рис. 11.7. Триоды УКВз

107

Для работы в дециметровом и длинноволновой части сантиметрового диапазона используются маячковые и металлокерамические триоды, имеющие в конструктив­ ном отношении много общего. В этих лампах анод и

полагается сетка в виде плоской решетки. Такая кон­ струкция позволяет значительно уменьшить межэлек­ тродные расстояния и снизить время пролета электро­ нов. Выводы электродов выполнены в виде металличе­

ским корпусом (в металлокерамических лампах). Эти выводы, обладающие ничтожно малой индуктивностью, соединяются с отрезками коаксиальных линий, выпол­ няющих роль колебательных контуров. Маячковые лам­ пы используются в схемах усилителей или маломощных генераторов. В устройствах большой мощности применяются металлокерамические триоды. Для луч­ шего охлаждения на анод лампы навинчивается ребри­ стый радиатор, который обдувается вентилятором.

Для генерирования и усиления колебаний в диапа­ зоне сантиметровых и более коротких волн применяют­ ся лампы, принцип работы которых отличен от описан­ ных выше электровакуумных ламп. Описание таких

няются в многоэлектродных лампах. Наибольшее при­ менение нашли четырехэлектродные (тетроды), ■пяти­ электродные (пентоды) и семиэлектродные лампы (пентагриды).

§ 4. МНОГОЭЛЕКТРОДНЫЕ ЛАМПЫ

1. ТЕТРОДЫ

Недостатки триода в значительной степени устраня­ ются введением в лампу четвертого электрода в виде экранирующей сетки, расположенной между анодом и

108

управляющей сеткой. Введение этой сетки позволило повысить коэффициент р и уменьшить межэлектродную емкость Сас.

Схематическое обозначение и возможные способы питания экранирующей сетки, а также характеристики тетрода приведены на рис. II.8.

І(лиа)

Рис. П.8. Схемы питания экранирующей сетки (а, б) и характери­ стики тетрода (в)

Управляющая сетка в тетродах имеет большой шаг намотки спирали, благодаря чему лампа запирается только при больших отрицательных сеточных напряже­ ниях, т. е. ее анодно-сеточные характеристики сдвинуты влево. Шаг спирали экранирующей сетки делается малым, и поэтому она сильно экранирует катод от поля анода. Чтобы, несмотря на это, получить достаточный анодный ток, на экранирующую сетку подают положи­ тельное напряжение, составляющее примерно 20—50% от анодного. При этом часть электронов пролетает ме­

дают на экранирующую сетку и образуют ее ток. В ре­ зультате двойного экранирования (управляющей и эк­ ранирующей сетками) действие анодного поля возле катода резко ослабляется. Поэтому изменение потенци­ ала управляющей сетки значительно больше влияет на анодный ток, чем изменение потенциала анода. В ре­ зультате этого коэффициент усиления тетрода оказы­ вается больше, чем у триода. Поскольку коэффициент усиления возрастает, то на основании соотношения (11.9) возрастает внутреннее сопротивление тетрода, так

109