книги из ГПНТБ / Учебник радиометриста флота учебник для школ и учебных отрядов ВМФ

электронов пролетает сквозь сетку и достигает анода. Электро­ ны, попавшие на анод, создают анодный тон, а электроны, по­ павшие на сетку, — сеточный ток.

Рис. 61. Схема включения триода и его работа:

а — на сетке отрицательное напряжение; б — на сетке положительное напряжение

Чем больше положительное напряжение на сетке, тем боль­ ше анодный и сеточный токи. При некотором, достаточно боль­ шом, ug анодный ток достигает насыщения. При дальнейшем увеличении ug действие сетки на электроны сказывается силь­ нее, чем действие анода, поэтому сеточный ток начинает быстро расти за счет уменьшения анодного тока.

Рис. 62. Характеристики триода:

а — семейство анодно-сеточных характеристик; 6 — семейство анодных характеристик

Таким образом, изменяя ug в сравнительно небольших пре­ делах — от некоторого отрицательного до некоторого положи­ тельного значения, можно получить изменение анодного тока от нуля до тока насыщения.

Зависимость величины анодного тока' /а от напряжения на управляющей сетке ug при постоянном напряжении на аноде

'(ua= const) называется анодно-сеточной характеристикой триода.

Зависимость анодного тока от анодного напряжения при по­ стоянном напряжении на сетке (wg = const) называется анодной характеристикой триода.

70

На рис. 62 представлены графики этих характеристик. Параметрами триода являются крутизна характеристики,

внутреннее сопротивление и коэффициент усиления лампы. Крутизной характеристики S называется отношение измене­

ния величины анодного тока к соответствующему изменению ве­ личины сеточного напряжения при постоянном анодном напря­ жении (рис. 62, а) '■

S = при «а = const.

Крутизна показывает, на сколько миллиампер изменится анодный ток при изменении сеточного напряжения на 1 В при постоянном анодном напряжении.

Внутренним сопротивлением триода Ri переменному току на­ зывается отношение величины изменения анодного напряжения к соответствующему изменению анодного тока при постоянном напряжении на управляющей сетке (рис. 62, б);

R i = 4 т7 пРи

const.

Внутреннее сопротивление лампы переменному току следует отличать от сопротивления ее постоянному току, которое при том же напряжении на сетке определяется по закону Ома:

Коэффициентом усиления лампы р. называется отношение величины изменения анодного напряжения к величине измене­ ния напряжения на сетке, которые вызывают одинаковые изме­ нения анодного тока:

Управляющая сетка, расположенная ближе к катоду, чем анод, воздействует на электронный поток сильнее анода. Коэф­ фициент усиления показывает, во сколько раз изменение напря­ жения на управляющей сетке действует на анодный ток силь­ нее, чем изменение анодного напряжения.

Параметры триода связаны между собой соотношением

SRtD = 1,

где D = - — проницаемость лампы — величина, обратная коэф- н*

фициенту усиления.

Триод — первый электронный прибор, успешно выполняющий функции усилителя электрических колебаний; в этом его основ­ ное достоинство. Недостатки — небольшой коэффициент усиле­ ния и значительные междуэлектродные емкости лампы.

71

Небольшой коэффициент усиления р обусловлен тем, что сет­ ка недостаточно экранирует катод от воздействия анода. Чем гуще сетка, тем больше коэффициент усиления р. Но при очень густой сетке мало электронов пролетает к аноду и анодный ток очень мдл.

Между электродами лампы как металлическими проводни­

	ками, разделенными диэлектриком (вакуумом),				имеются		элект­
	рические емкости (рис. 63).	Емкость между		сеткой и катодом
			Cg„ называется		входной емко­
			стью, емкость между анодом и
			катодом Сак — выходной емко­
			стью и емкость между анодом
			и сеткой Cag— проходной					ем­
			костью. На низких частотах
			сопротивление		этих	емкостей
			велико, и они практически					не
			влияют на работу лампы.					Но
			с повышением		частоты		сопро­
			тивление емкостей уменьшает­
			ся и оказывает		вредное		влия­
	Рис. 63. Между электродные емкости		ние на работу		лампы,		шунти­
			руя вход лампы (емкость Cgl<)
	в триоде
			и нагрузку	(емкость Сак).
	Особенно вредной на высоких частотах			является		емкость

Cag. Как видно из рис. 63, входное напряжение ивх поступает на

участок сетка — катод		лампы, нагр'узка	(сопротивление Rа)
включена на участке анод — катод лампы,			т. е. нижние контак­
ты входа	и нагрузки	непосредственно соединены между собой,
а верхние	контакты соединены через емкость Cag. Значит, ее

вредное (паразитное) действие заключается в том, что она со­ единяет источник входного напряжения непосредственно с на­ грузкой. Если сопротивление этой емкости мало, то включение лампы между источником и нагрузкой вообще становится бес­ смысленным. Кроме того, усиленное напряжение, выделяющееся на нагрузке, через емкость Cag действует обратно на вход, соз­ давая нежелательную обратную связь.

§ 5. Тетроды и пентоды

Для устранения недостатков триода, т. е. для увеличения коэффициента усиления и уменьшения проходной емкости, меж­ ду управляющей сеткой и анодом размещают вторую сетку — экранирующую. Такое название она получила потому, что слу­ жит экраном между анодом и управляющей сеткой. Получаю­

щаяся при этом чётырехэлектродная лампа	называется		тетро­
дом.		на нее
Шаг спирали экранирующей сетки делается малым,
подводится положительное напряжение и	от источника		анод-

72

ного питания. Вместе с управляющей сеткой она экранирует ка­ тод от поля анода, уменьшая тем самым проницаемость между анодом и катодом и, следовательно, увеличивая коэффициент усиления р.. Введение экранирующей сетки намного уменьшает проходную емкость лампы, так как она ослабляет поле между анодом и управляющей сеткой. Конструкция тетрода и схема его включения представлены на рис. 64, а и б.

иа

Рис. 64. Конструкция тетрода и схема его включения

Из рисунка видно, что у тетрода помимо трех перечисленных выше цепей имеется четвертая—цепь экранирующей сетки. На­ пряжение на эту сетку подано от источника анодного напряже­

ния через гасящее	сопротивление	Поэтому напряжение
экранирующей сетки
=	в. — ietRei = (0,5 -4- 0,8) йа.

Экранирующая сетка соединена с катодом через конденсатор большой емкости и с очень малым сопротивлением для прохож­ дения переменной составляющей тока.

Введение в лампу экранирующей сетки'Значительно изменя­

ет как параметры, так и характеристики тетрода	по сравнению
с триодом, так как эта сетка экранирует анод	не только от

управляющей сетки, но и от катода. Поэтому влияние ыа на ве­ личину 1а уменьшается, а влияние напряжения на управляющей сетке ug на величину /а остается прежним, так как между этой сеткой и катодом никаких экранов нет. Это приводит к значи­ тельному увеличению внутреннего сопротивления Ri и коэффи­ циента усиления р, тогда как крутизна 5 находится в тех же пределах (1-1-20 мА/В).

На рис.	65	представлены характеристики тетрода. Из
рис. 65, а	видно,	что анодно-сеточные характеристики тетрода

73

и триода аналогичны. Увеличение напряжения на экранирую­ щей сетке на 50 В вызывает значительно больший сдвиг харак­ теристики влево, чем такое же увеличение анодного напряжения.

Сложнее обстоит дело с анодными характеристиками (рис. 65, б), где показаны зависимости тока анода z'aj и тока эк­

ранирующей сетки i от иа	при постоянном
Когда напряжение иа = 0,	то /а = 0 и ток экранирующей сетки

i равен току эмиссии катода iKr При увеличении иа ток ia уве: личивается, а ток / уменьшается. Когда иа достигает величины

примерно 10—20 В, скорость электронов за счет увеличения ее полем экранирующей сетки и полем анода настолько возрастает,

Рис. 65. Характеристики тетрода

что, ударяясь об анод, они выбивают вторичные электроны. В диоде и триоде вторичные электроны в случае их появления всегда возвращались на анод, так как вблизи анода не было по­ ложительно заряженных электронов, которые могли бы их при­ тянуть. В тетроде же рядом с анодом расположена экранирую­ щая сетка, потенциал которой больше потенциала анода, поэто­ му вторичные электроны устремляются к этой сетке. Ток i

растет, а ток iaj падает. Это явление уменьшения анодного тока при увеличении анодного напряжения1называется динатронным эффектом. Лампа в этом случае работает с искажениями. При дальнейшем увеличении иа, когда его величина становится близ­ кой к величине и^, выбитые вторичные электроны будут возвра­

щаться обратно на анод, ток 1а начнет возрастать, а ток igi па­

дать.

Наличие динатронного эффекта является недостатком тетро­ да; для его устранения необходимо, чтобы между анодом и эк­ ранирующей сеткой была область с низким потенциалом, тор­ мозящим вторичные электроны и возвращающим их на анод.

74

Эту область создают, либо применяя специальные экраны, либо вводя дополнительный специальный электрод с потенциалом, зна­ чительно меньшим потенциалов анода и экранирующей сетки, в пространство анод — экранирующая сетка.

Тетроды со специальными экранами (рис. 66) получили наз­ вание лучевых тетродов; в них экраны соединены с катодом. Область с низким потенциалом создается применением специ­ альной конструкции электродов (рис. 66, а). Витки управляю­ щей и экранирующей сеток плоские, анод имеет цилиндрическую форму. Две лучеобразные пластины- (экраны), соединенные с катодом, отталкивают электроны, сжимая их в пучки. Конструк­ ция сеток и их расположение обеспечивают разделение пучка иа ряд лучей. Большая плотность электронного луча между сет­ кой и анодом, увеличенная вторичными электронами, вылетев­ шими из анода, настолько понижает потенциал анод — экрани­ рующая сетка, что его не могут преодолеть медленные вторич­ ные электроны; динатронного эффекта нет.

Введение дополнительного специального электрода — третьей сетки — привело к созданию лампы с тремя сетками — пентода (рис. 67, а). Третья сетка имеет несколько названий: защитная пентодная, антидинатронная. Защитная сетка соединена с ка­ тодом; она не только устраняет динатронный эффект, но и по­ вышает параметры лампы (коэффициент усиления и внутреннее сопротивление) по сравнению с триодом. В целом параметры и характеристики пентода .такие же, как и тетрода, но динатрон­ ный эффект отсутствует и анодные характеристики имеют вид, показанный на рис. 67, б.

, Пентоды делятся на два типа—высокочастотные и низкоча­ стотные.

В конструкциях высокочастотных пентодов приняты специ­ альные меры для уменьшения проходной емкости Cag. С этой целью экранирующую сетку делают густой, применяют специ­ альную экранировку деталей, в результате чего проходная ем­ кость таких пентодов не превышает 0,03 пФ.

Некоторые типы высокочастотных пентодов имеют так на­ зываемую удлиненную сеточную характеристику (рис. 68, б). Такая характеристика имеет три явно выраженных участка: Л, на котором значение крутизны мало; Б, на котором значение кру­ тизны велико; В — переходной. Такая характеристика получает­ ся, если спираль управляющей сетки намотана с переменным шагом (рис. 68, а); тогда при небольшом отрицательном напря­ жении на управляющей сетке она пропускает электроны со всей поверхности катода и крутизна характеристики большая. При увеличении отрицательного сеточного напряжения сетка пере­ стает пропускать электроны с той части катода, где сетка гуще, и электроны пролетают лишь там, где сетка реже. Крутизна ха­ рактеристики уменьшается.

Пентоды с удлиненной характеристикой позволяют осущест-

75

а

6

Рис. 66. Лучевой тетрод:

а — конструкция	электродов;	б — условное
	обозначение

ДПОС/

6

	Рис. 67. Пентод	Рис. 68. Удлиненная ха­
		рактеристика пентода

влять автоматическую регулировку усиления, т, е. увеличение коэффициента усиления при приеме слабых сигналов и умень­ шение его при приеме сильных сигналов.

Низкочастотные пентоды применяются как для усиления на­ пряжения низкой частоты, так и для усиления мощности низ­ кой частоты. Рабочие поверхности электродов в них значитель­ но больше, чем в высокочастотных. Это ведет к увеличению кру­

тизны характеристики '(^S до 9—12

. Коэффициент усиле­

ния их |л имеет величину от 150 до 600, а внутреннее сопротив­ ление Ri — от 20 до 100 кОм.

§ 6. Особенности электронных ламп, работающих на СВЧ

При использовании обычных ламп на СВЧ работа их значи­ тельно ухудшается. Объясняется это тем, что на работу ламп начинают влиять время пролета электронов между электродами лампы, индуктивности выводов и междуэлектродные емкости.

Временем пролета электронов считается время пролета от катода к аноду. На СВЧ это время становится соизмеримым с периодом переменного напряжения сетки лампы. Это приведет к тому, что, пока электроны летят от катода к аноду, напряже­ ние на сетке успеет измениться. Поэтому изменения напря­ жения на аноде не соответствуют изменениям напряжения на сетке, что приводит к нарушению работы лампы.

Индуктивности выводов вместе с междуэлектродными емко­ стями образуют последовательные колебательные контуры, вклю­ ченные параллельно входному и выходному контурам (рис. 69, б). Этим' они ограничивают максимальную частоту, на которой может работать лампа.

Эквивалентная схема триода для GB4 представлена на рис'. 69, а.

La

a

Рис. 69. Работа триода на СВЧ

77

В триоде три индуктивности выводов: анода La, сетки Lg п катода LK— п три междуэлектродные емкости: входная CgK, выходная Сак и проходная Qag. Поэтому обычные лампы нельзя использовать для работы на СВЧ; здесь применяются лампы специальной конструкции.

На метровых волнах используют пальчиковые и сверхмини­ атюрные лампы, в которых снижены междуэлектродные емкости и индуктивности выводов за счет уменьшения размеров элек­ тродов и длины выводов при одновременном удалении их друг от друга.

Пальчиковые лампы (рис. 70, а) являются цельностеклянны­ ми, выводные штырьки в них укреплены непосредственно на дне баллона. Сверхминиатюрные лампы (рис. 70, б) также цельно­ стеклянные, выводы у них выполнены в виде легких проволочек.

Ёыво3

Керамит

а

Рис. 70. Электронные лампы для СВЧ

В диапазонах дециметровых и сантиметровых волн применя­ ются маячковые (рис. 70, в) п металлокерамические (рис. 70, г) триоды. Они имеют плоскую конструкцию электродов с диско­ выми впаями. Анод представляет собой цилиндрический стер­ жень, нижний конец которого обращен к катоду. Катод выпол­ нен в виде цилиндра, обращенного своим основанием к аноду. Между катодом и анодом располагается сетка, имеющая вид плоской решетки. Выводы электродов выполнены в виде метал­ лических дисков и цилиндров разного диаметра.

В маячковом триоде выводы спаяны со стеклянным корпу­ сом, а в металлокерамическом триоде — с керамическим корпу­ сом. На эти выводы надевают коаксиальные линии. Маячковые лампы используют в схемах маломощных передатчиков и уси­ лителей, металлокерамические — в схемах более мощных пере­ датчиков.

В коротковолновой части сантиметрового диапазона и на бо­ лее коротких волнах применяют Электронные приборы, принцип действия которых отличается от принципа действия ламп: кли­ строны, магнетроны, лампы с бегущей волной и лампы с обрат­ ной волной.

78

§ 7. Э лектронно-лучевы е трубки

Электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) называется электронный' прибор, в котором с помощью специальных электродов осущест­ вляется получение и управление узким пучком быстро летящих электронов — электронным лучом. ЭЛТ предназначены для на­ блюдения и исследования процессов, происходящих в различных электрических цепях, получения видимого изображения путем преобразования электрических напряжений.

Трубка (рис. 71) состоит из колбы 1, обычно стеклянной со сравнительно узкой горловиной, в которой размещаются элек­ тронный прожектор 2, создающий электронный луч, и отклоняю-

Рис. 71. Устройство элек-	Рис. 72. Электронный прожектор ЭЛТ
тронно-лучевой трубки

щая система 3, изменяющая направление движения луча. Далее колба расширяется и переходит в дно 4, внутренняя сторона ко­ торого покрыта специальным веществом (люминофором), спо­ собным светиться при электронной бомбардировке. Сущность этого явления заключается в том, что падающие на люминофор электроны отдают энергию его атомам и возбуждают их. При возвращении атомов в исходное состояние они излучают энер­ гию светового излучения в виде квантов света или фотонов. Из­ лучение фотонов атомами происходит неодновременно: у одних возбужденное состояние длится меньше, у других — больше. По­ этому свечение люминофора затягивается п яркость свечения снижается не скачком, а постепенно, т. е. происходит послесве­

чение экрана.

Электронный прожектор (рис. 72) состоит из катода 1 кос­ венного накала в виде цилиндра, управляющего электрода 2, также цилиндрического с небольшим отверстием в донышке, и фокусирующего устройства.

Фокусирование может осуществляться с помощью электри­ ческого или магнитного поля. В первом случае оно осуществля­ ется с помощью двух фокусирующих анодов 3 и 4 (рис. 72, а),

79