5.3. Электронно-вакуумный триод

В отличие от диода, электронно-вакуумном триоде – три электрода: катод, анод и сетка. Третий электрод (сетка) выполнен в виде металлической решетки из тонких проводников и расположен ближе к катоду. Схематичное изображение электронно-вакуумного триода приведено на рис. 16.

При отсутствии напряжения между катодом и сеткой U_C лампа работает как диод. Если между катодом и сеткой подать напряжение обратной полярности (на сетку «минус» относительно катода) выше запирающего напряжения, а между катодом и анодом держать ускоряющее напряжение (на аноде «плюс» относительно катода, то ток в лампе прекратится. Сеточная разница потенциалов запрет электроны на катоде. Если на сетку подавать положительный потенциал, то напряженность электрического поля между сеткой и катодом будет складываться из напряженности поля сетка – катод и катод – анод. Следовательно, положительный потенциал сетки будет увеличивать число электронов вылетающих с катода и тем самым увеличивать ток в лампе. В первом случае триод работает как электронный ключ, а во втором усилитель тока.

катод

анод

сетка

Рис. 16. Схематичное изображение электронно-вакуумного триода

В радиоэлектронике также применяются многосеточные (многоэлектродные) электронно-вакуумные лампы: тетрод (две сетки) и пентод (три сетки). По аналогии с дитроном изготовляют трехэлектродные газонаполненные радиолампы – тиратроны с холодным и горячим катодами.

Глава 6. Переходные процессы в rc-цепях

6.1. Заряд и разряд конденсатора

Конденсатор не проводит постоянный ток. При подключении к источнику тока разряженного конденсатора, он зарядится, и ток по нему, в дальнейшем, не потечет. Но, можно показать, что при процессе зарядки ток в конденсаторе протекает. Данный случай изображен на рис.17, где r– сопротивление источника тока.

r К

ε С

Рис. 17. Схема заряда конденсатора

Если считать ключ идеальным, т.е. замыкание ключа происходить однократно. В реальных ключах присутствует явление «дребезга» контакта, при замыкании такого ключа происходит переходной процесс в виде нескольких импульсов включения. Передаточная характеристика при включении ключа во время включения (t_ВКЛ) приведена на рис. 18.

U tВКЛ t	U tВКЛ t
а) идеальный ключ	б) реальный ключ

Рис. 18. Передаточные характеристики идеального и реального ключей

Здесь и далее приведем расчеты схем с идеальным ключом, наиболее приближенные к реально наблюдаемым сигналам. Следует отметить, что при подаче коротко-периодического импульса с бесконечно малой длительностью по реактивным цепям, возможно прохождение импульса без изменения, т.е. без диссипации энергии на активной нагрузке (сопротивлении).

При включении ключа (изначально конденсатор не заряжен) конденсатор начнет заряжаться и по цепи потечет ток. Уравнения зависимости заряда от времени при перезарядке конденсатора следующие:

.	(55)
.	(56)

.

(57)

Подставляя в (55) определение силы тока, получаем неоднородное дифференциальное уравнение:

.

(58)

Решаем однородное уравнение:

.

методом разделения переменных

.

Решение неоднородного уравнения (58) будем искать в виде:

.

(59)

После подстановки в (58) . После подстановки начальных условий (56) в (59) находим константу .

Решение дифференциального уравнения (58) имеет вид:

.

(60)

При разряде конденсатора на внешнюю нагрузку r при размыкании ключа по схеме, приведенной на рис. 19. Уравнение (58) превращается в однородное, и имеет решение:

.

(61)

К

ε С r

Рис. 19. Схема разряда конденсатора

Как видно, в обеих случаях в цепи наблюдается изменение во времени заряда, следовательно, через конденсатор протекает переменный во времени ток. Сила тока, при заряде и разряде конденсатора, зависит от времени:

.