книги / Электронные приборы контроля и автоматизации нефтехимического производства

приближая ее к катоду, но это возможно до известного предела, когда начинает сильно сказываться неравномерность электри­ ческого поля у катода, приводящая при дальнейшем приближении сетки к катоду к снижению р. Увеличение расстояния между ано­ дом и катодом также ограничивается тем. что при этом резко падает анодный ток п появляется необходимость в повышении анодного напряжения. По этим причинам предельное значеппе р для триодов бывает порядка 100.

Серьезным недостатком триодов, затрудняющим их примене­ ние для усиления токов высокой частоты, является наличие значительной емкости между сеткой п анодом.

Вопрос о повышении р ламп и снижении емкости сетка — анод был решен введением в трехэлектродную лампу второй,

топ же анодной батареи. Так как эта сетка расположена между анодом и катодом, действие потенциала анода на анодный ток уменьшается. Экранирующая сетка защищает, экранирует катод от воздействия анода. Аподпый ток лампы в этом случае не уменьшается, так как электрическое поле анода слабее воздей­ ствует на электроны, но зато сильно влияет поле экранирующей сетки. Электроны проскакивают сквозь витки экранирующей сетки и попадают на анод. Часть электронов притягивается экра­ нирующей сеткой и образует ток экранирующей сетки. Чтобы этот ток не был велик, напряжение на экранирующей сетке обычно устанавливают несколько ниже анодного.

Экранирующая сетка экранирует анод не только от катода, но и от управляющей сетки, благодаря чему уменьшается емкость между управляющей сеткой и анодом.

Экранированные лампы имеют высокий ц (до тысячи) и малую емкость между управляющей сеткой и анодом. Из-за сла­ бого воздействия анодного напряжения на силу анодного тока внутреннее сопротивление экранированных ламп очень велико (порядка сотен тысяч ом). S у тетродов того же порядка, что и у триодов.

На рис. 9, а показаны обозначение на схемах экранированных ламп и их обычное включение.

Здесь R& — сопротивление анодной нагрузки лампы, с кото­ рого снимается усиленное напряжение, Лэ — сопротивление экра­ нирующей сетки С2 , которое понижает потенциал сг. На значе­ ние конденсатора Съ состоит в том, чтобы отфильтровывать пере­ менную составляющую тока экранной сетки и обеспечивать постоянство потенциала этой сетки при изменении потока электро­ нов.

21

Вторичные электроны, выбитые из анода, отталкиваются антпдниатронной сеткой к аноду.

Вл у ч е в ы х т е т р о д а х 1 тот же эффект достигается

благодаря специальному расположению электродов (ргтг, 9, в). Оба эти способа подавления антидинатронного эффекта в настоящее время широко применяются на практике. Пентоды

обычно применяются при усилении напряжения, а в выходных каскадах применяются преимущественно лучевые тетроды. Экра­ нированные лампы в настоящее время применяются очень редко.

Триоды, пентоды и лучевые лампы — основные виды элек­ тронных ламп, применяемых в приемной, усилительной и измери­ тельной технике. Кроме этих видов ламп, широко применяется большое число других сложных многосеточных и комбинирован­ ных электронпых ламп.

Комбинированные лампы объединяют в одном баллоне две или даже три самостоятельные электронные лампы, имеющие общий или раздельные катоды.

Применение комбинированных ламп выгодно вследствие эко­ номии места, небольшой мощности накала, простоты монтажа и большей устойчивости работы схемы.

Из комбинированных ламп наибольшее распространение полу­ чили двойной триод, пентод-триод, диод-триод.

В электронной аппаратуре контроля и автоматизации произ­ водства чаще других электронных ламп встречаются именно комбинированные — двойные триоды типов 6Н7С, 6Н8С, 6Н9С, 6Н1П и 6Н2П. Каждая из этих ламп представляет собой два одно­ типных триода, заключенных в общий стеклянный баллон.

Ла.мпы 6Н9С, 6H8G, 6Н1П и 6Н2П имеют самостоятельные выводы от катода каждого триода и поэтому обычно называются триодами с раздельными катодами. У лампы 6Н7С катоды триодов соединены между собой внутри баллона и имеют общий вывод.

Триоды с раздельными катодами представляют большие воз­ можности для их использования в различных схемах. Например, в электронном усилителе, применяемом в электронных потен­ циометрах некоторых типов и других приборах, в качестве кено­ трона используется один триод лампы 6Н9С, а другой работает как усилитель напряжения. Такое использование невозможно, если катод лампы общий.

Нити накала катода каждого триода соединены параллельно внутри баллона н имеют общие выводы.

На рис. 10, а, б и в показано применяемое обозначение схем двойных триодов. Иногда обозначают так, как изображено на рис. 10, г. Это обозначение больше отвечает действительности, поскольку показаны соединения нитей накала; оно применяется редко из-за сложности.

1 Лучевыми эти лампы называются потому, что поток электронов, летя­ щих от катода к аноду, имеет форму лучен.'

23

Кроме электронных ламп, в измерительной технике нашли

луча (потока электронов) исследуемым напряжением или током. Отклонение луча отмечается по положению светящегося пятна — «зайчика», которое появляется на экране, покрытом специальным составом, в месте падения на него электронного луча. Особенно широко применяются электронные осциллографы1 и электронные индикаторы.

Электронные индикаторы широко применяются в радиоприем­ никах как оптические индикаторы настройки, а в измерительной технике — как нуль-индикаторы вместо стрелочных нуль-гальва­ нометров.

Рис. 10. Обозначение на схемах двойных триодов.

По сравнению со стрелочными нуль-гальванометрами они имеют ряд неоспоримых преимуществ: не боятся вибрации, тряски, перегрузок, работают в любом положении. Применив предвари­ тельное усиление, можно получить любую, практически необхо­ димую чувствительность индикатора.

лучевым прибором. На рис. 11 даны схематический чертеж (раз­ рез) индикатора (а) и схема его включения (б).

Индикатор имеет длинный подогревный катод К, нижняя поло­ вина которого вместе с сеткой С и анодом А представляют собой обычный усилительный триод (р = 20). Вокруг верхней поло­ вины катода располагается конусный экран Э, покрытый слоем вещества, которое светится зеленоватым светом при падении на него электронов. Между катодом и экраном расположен верти­ кальный электрод в виде ножа Н , соединенный непосредственно с анодом триода. У торца катода имеется металлический колпа­ чок М , закрывающий от зрителя накаленный катод индикатора.

Можно сказать, что электронный индикатор состоит из двух триодов, имеющих общий катод: нижнего и верхнего, в котором анодом является экран Э, а сеткой — ножевндный управляющий электрод Н.

1 Устройство и применение электронного осциллографа описаны в гла­ ве VI.

24

Экран Э, анод А н управляющий электрод Н соединены с плю­ совым контактом анодной батареи Ея (100—250 в), экран — не­ посредственно, а анод п нож — через сопротивление анодной нагрузки R a (0,5—1,5 мгом). Электроны, испускаемые катодом, притягиваются экраном, отчего последний светится. Если на сетке триода в это время нмеется достаточный отрицательный по­ тенциал (Uc = —7,5 в), то триод будет заперт, анодный ток его

= 0 и потенциал анода и управляющего электрода равен

экрана так, что электроны перестают попадать на участок экрана, расположенный у этого электрода. Искажение поля тем больше, чем больше отличается потенциал управляющего электрода от потенциала экрана. На экране появляется теневой сектор, кото­

Чувствительность индикатора (без предварительного усиле­ ния) позволяет по изменению теневого сектора отметить измене­ ние напряжения на сетке триода индикатора примерно в 0,1 в.

§ 4. Обозначения электронных ламп

Обозначение электронных ламп каждого типа состоит из двух цифр и двух или одной буквы. Цифра, стоящая на первом месте, показывает напряжение накала (округленно), например цифра 1

характеристикой, К — то же с удлиненной характеристикой, П — выходной пентод или лучевой тетрод, А — частотопреобразова­

25

лампы.

Электронные лампы делятся на несколько типов (серий) по их конструктивному оформлению, учитывающему особые условия

ственно в стекло баллона; пальчиковые лампы в обозначении

Кроме того, отечественной промышленностью выпускаются электронные лампы и некоторых других типов, например сверх­ миниатюрные лампы диаметром 10 и 6 мм (в обозначении типа имеют на последнем месте букву соответственно Б пли А), лампы с замком на ключе (в обозначении типа имеют букву Л).

Различные конструкции электронных ламп, отличающиеся цо­ колями и контактными штырьками, требуют различных ламповых панелей. Сверхминиатюрные лампы имеют выводы в виде мягких изолированных проводников, которые непосредственно впаивают

всхему.

Вэлектронных приборах контроля и автоматизации чаще всего применяются обычные лампы со стеклянными или металли­ ческими баллонами. Они имеют восьмпштырьковый ключевой цоколь. Ножки ламп нумеруются по порядку от выступа ключа по часовой стрелке, если смотреть на лампу со стороны цоколя. Также нумеруются и гнезда ламповых панелек (рис. 12, а).

Когда требуется определить нумерацию гнезд ламповой па­ нельки, глядя на нее сверху, нужно счет вести от выступа ключа

26

п о т е н ц и а л о м . Для большинства газов и паров ионизирую­ щий потенциал лежит в пределах 10—15 в.

Ионные приборы могут быть с холодным и горячим катодом. В первом случае катод представляет собой металлическую пла­ стинку или цилиндр, во втором имеет примерно такую же кон­ струкцию, как у электронных ламп, и накаливается электриче­ ским током. В приборах с холодным катодом ионизация газа начи­ нается за счет того небольшого количества электронов, которое испускается катодом при обычной температуре. Для увеличения количества этих электронов поверхность катода подвергается специальной обработке. Холодный катод имеют ионные приборы,

ве

Рис. 13. Обозначение на схемах ионных приборов.

а — неоновая лампа; б — стабилитрон, в — газотрон; г — тиратрон.

рассчитанные на небольшую мощность: неоновые лампы, стаби­ литроны, тиратроны с холодным катодом, газосветные трубки. Более мощные ионные приборы — газотроны, тиратроны — имеют горячие катоды.

На рис. 13 показано условное обозначение ионных приборов на схемах.

Неоновые лампы, стабилитроны. Неоновые лампы предста­ вляют собой спстему двух электродов (катод и анод), помещенных в стеклянный баллон, наполненный каким-нибудь инертным газом (неоном, аргоном и др.) илп смесью инертных газов, под давле­ нием, обеспечивающим благоприятные условия для возникнове­ ния ионизации. При определенном значении разности потенциалов между катодом и анодом (потенциал зажигания) начинается бур­ ная ионизация в междуэлектродном пространстве. При этом со­ противление промежутка катод — анод резко падает, а ток через лампу скачком возрастает. Этот момент отмечается появлением свечения между электродами — неоновая лампа «зажигается», происходит так называемый тлеющий разряд. Неоновая лампа включается последовательно с сопротивлением, которое ограни­ чивает ток через нее. Если неоновую лампу присоединить непо­ средственно к источнику напряжения или еслп добавочное со­ противление не будет иметь достаточной величины, ток через лампу превысит допустимые пределы, тлеющий разряд перейдет в дуговой и лампа станет неработоспособной.

28

Неоновые лампы часто применяются как сигнальные и для стабилизации напряжений. Применение этих ламп в качестве сигнальных особенно удобно вследствие того, что они зажигаются только при достижении разности потенциалов па электродах строго определенной величины и потребляют небольшую мощ­ ность. Они могут применяться в цепях постоянного и переменного тока.

Неоновые лампы, применяемые для стабилизации напряже­ ний, обычно имеют специальные конструкцию и параметры. Их называют стабилитронами. Электроды стабилитронов обычно выполняются в виде металлических цилиндров, расположенных один внутри другого. Поверхность катода должна быть больше, и им является наружный цилиндр; анод чаще всего делают в виде стержня, расположенного по оси цилиндра-катода. По достижении на электродах потенциала зажигания стабилитрон «зажигается». Ток через стабилитрон в этот момент резко повы­ шается, вследствие чего возрастает падение напряжения на сопро­ тивлении, включенном последовательно с ним. Напряжение на электродах стабилитрона при этом понижается до определенной величины, характерной для данного типа и называемой рабочим напряжением.

При дальнейшем повышении напряжения на стабилитроне сила тока, проходящего через него, растет, а сопротивление па­ дает, так как усиливается ионизация. При этом все большая поверхность электродов начинает светиться. Это падение сопро­ тивления в промежутке катод — анод стабилитрона при росте тока наблюдается до того момента, пока тлеющий разряд не охватит всю поверхность электродов. При дальнейшем возрастании тока пропорциональность между его величиной и сопротивлением стабилитрона нарушается.

Следовательно, в некотором интервале значений силы тока, проходящего через стабилитрон, произведение силы тока на сопро­ тивление стабилитрона (т. е. падение напряжения на стабили­ троне) есть величина примерно постоянная, равная его рабочему напряжению. Отечественной промышленностью выпускаются ста­ билитроны тлеющего разряда на рабочие напряжения 75, 105 и 150 в и рабочий ток 5—40 ма (5—10 ма, 5—30 ма).

Кроме обычных стабилитронов, имеющих два электрода и ста­ билизирующих одно напряжение, изготовляются стабилитроны, имеющие несколько электродов и дающие возможность одновре­ менно получить несколько стабилизированных напряжепий. Кон­ структивно такой стабилитрон выполнен в виде нескольких коак­ сиальных (т. с. находящихся один в другом) сетчатых цплипдров. Он представляет собой своеобразный газовый делитель напряже­ ния, причем общее и каждое из промежуточных напряжений стабилизируются.

Стали применяться стабилитроны коронного разряда. От получивших широкое распространение стабилитронов тлеющего разряда они отличаются более высокими значениями стабили­

29

зируемых напряжений и значительно меньшими величинами рабочих токов. Промышленность выпускает стабилитроны ко­ ронного разряда на рабочие напряжения 390, 900 и 1250 ей рабо­ чий ток до 0,1 ма. Эти стабилитроны применяются для стабили­ зации напряжений в цепях с незначительным потреблением тока, например газоразрядных счетчиков радиоактивных частиц.

Обозначение типа стабилитрона состоит из букв СГ (газовых! стабилизатор), цифры (номер разработки) и буквы (С, П, Б). Стабилитроны тлеющего разряда с восьмиштырьковым цоколем на разные рабочие напряжения имеют обозначения СГ2С, СГЗС и СГ1П, СГ2П; сверхминиатюрный стабилитрон тлеющего раз­ ряда — СГ5Б; стабилитроны коронного разряда — СГ7С, СГ8С и СГ9С.

Данные стабилитронов приведены в приложении 2. Тиратроны. Тиратроном называется ионный прибор с нака­

ливаемым катодом. Этот прибор, кроме катода и анода, имеет один или несколько управляющих электродов. Конструкция ка­ тода и анода тиратрона такая же, как у электронных ламп; управляющие электроды (сетки) обычно имеют вид пластинки со щелью.

Баллон тиратрона наполнен инертным газом или парами ртути. При прохождении электронов от катода к аноду молекулы газа ионизируются, начинается тлеющий разряд. Благодаря этому величина анодного тока значительно превосходит величину, обыч­ ную для электронных ламп, и достигает у мощных тиратронов де­ сятков ампер.

На рис. 14 приведены вольтамперные характеристики тира­ трона — зависимость силы анодного тока от анодного напряже­ ния при двух значениях напряжения на сетке. Особенность харак­ теристик состоит в том, что анодный ток появляется при опре­ деленном анодном напряжении (потенциал зажигания), соста­ вляющем для тиратронов различных типов 15—25 в. Дальнейшее возрастание анодного тока происходит резким скачком без повы­ шения анодного напряжения, необходимого лишь для поддер­ жания ионизации. Количество носителей тока (ионов и электро­ нов) увеличивается лавинообразно.

Сила тока, проходящая через тиратрон, определяется величи­ ной сопротивления анодной нагрузки. Сопротивление тиратрона незначительно и уменьшается с возрастанием тока.

Потенциал сетки тиратрона влияет на величину анодного на­ пряжения, при котором возникает ионизация газа. Обычно при расчете режимов тиратрона пользуются так называемой пусковой характеристикой (рис. 15), которая показывает соотношение напряжений на аноде и сетке тиратрона в момент его срабатыва­ ния. Из пусковой характеристики видно, что чем выше потен­ циал сетки, тем меньше анодное напряжение, при котором зажи­ гается тиратрон.

После начала ионизации газа влияние сетки на работу тира­ трона прекращается, так как положительные ионы притягиваются

30