Частные уроки по физике

Рабочий режим триода
Рабочий режим триода определяется значениями трех напряжений: напряжения накала Uf, сеточного Ug и анодного 17а. Параметры триода зависят от величины этих напряжений, и для выбора лампы, эффективно работающей в заданной схеме, нужно знать характер этой зависимости. Во время работы лампы напряжение накала остается обычно постоянным и равным номинальному для нее значению, при котором катод накален по всей поверхности, так что влиянием охлаждающих выводов можно пренебречь.

При этом действующая поверхность анода приблизительно равна его геометрической поверхности, а крутизна характеристики имеет максимальное значение. Коэффициент усиления вообще практически не зависит от напряжения накала. Следовательно, такой режим работы и является оптимальным с точки зрения выбора напряжения накала.

Работать при перекале катода не следует, так как это ведет к значительному сокращению срока службы лампы. Особенно важными являются зависимости параметров триода от напряжения сетки. Как мы увидим дальше, выбором сеточного напряжения определяется класс работы триода в усилительной или генераторной схеме. Как видно из кривых, коэффициент усиления почти не зависит от сеточного напряжения, оставаясь все время постоянным, и несколько уменьшается лишь при больших отрицательных напряжениях Ug и при переходе к режиму насыщения.

В частном случае это сопротивление может быть чисто омическим (Za Ra). Следовательно, в рабочем режиме триода изменения анодного тока зависят от совместного действия переменных потенциалов анода и сетки. При этом рабочие характеристики и параметры лампы, включенной в цепь, отличаются от статических характеристик и параметров лампы, определяемых при условии ?д 0, так как они характеризуют уже не одну лампу, а всю электрическую цепь, в которую эта лампа включена, и зависят от рода и величины всех электрических элементов этой цепи омических сопротивлений, емкостей и самоиндукций.

Режим, при котором UB постоянно, а анодное напряжение изменяется при работе лампы с нагрузкой в анодной цепи, является рабочим режимом, часто неточно называемым динамическим режимом. Рабочая (динамическая) анодно-сеточная характеристика 1а = ( ), снятая при чисто омической нагрузке в анодной цепи, имеет вид, подобный статической характеристике, но она всегда идет более полого, т. е. крутизна ее меньше.

Это происходит потому, что при увеличении потенциала сетки Ug анодный ток увеличивается и одновременно увеличивается падение напряжения в нагрузке, что вызывает уменьшение анодного напряжения и соответствующее этому уменьшение анодного тока. Крутизна рабочей характеристики при этом получится тем меньшей, чем большее сопротивление включено в анодную цепь. Разные точки рабочей характеристики. Ia f(U) соответствуют значениям анодного тока при различных анодных напряжениях, поэтому такую характеристику можно представить в семействе статических анодно-сеточных характеристик, как результат перехода рабочей точки с одной кривой этого семейства на другие, причем при увеличении анодного тока рабочая точка перемещается вправо и вверх, переходя на характеристики с меньшим анодным напряжением. Если в анодную цепь включена комплексная нагрузка Za, имеющая активную Ra и реактивную Ха составляющие, то ход сеточной характеристики д= (£ д) оказывается более сложным.

При наличии в анодной цепи емкости или самоиндукции между анодным напряжением (или анодным током) и напряжением сетки появятся разности фаз. Точки пересечения нагрузочной прямой с анодными характеристиками лампы дают значения анодного тока при соответствующих значениях U для данной нагрузки Ra в цепи анода. Откладывая эти значения в координатах Ia U получим рабочую сеточную характеристику триода.

Следовательно, чем выше потенциал анода тем при меньших сеточных потенциалах наступает режим насыщения и тем больше значение анодного тока насыщения вследствие перераспределения токов между сеткой и анодом. Соответственно уменьшается ток сетки. Чем выше анодное напряжение, тем ниже характеристика сеточного тока. Вид сеточной характеристики анодного тока можно изменить, делая сетку с неравномерным расстоянием между витками, т. е. с неравномерным шагом намотки.

Из-за различного расстояния между витками поле анода неодинаково влияет на электроны, уходящие от разных участков катода, вследствие чего действие анодного поля на токи сквозь .различны участки сетки оказывается различным. Лампы, имеющие такую конструкцию сетки, называются лампами с удлиненной характеристикой или лампами "варимю". Подробнее они будут рассматриваться далее.

Кроме оценки ламп по характеристикам, которая, конечно, является наиболее полной и детальной, их свойства могут приближенно оцениваться также некоторыми постоянными величинами, указывающими связь между токами и напряжениями, действующими в лампе, в определенной, наиболее часто используемой области характеристик лампы. Эти величины называются параметрами триода . Нас прежде всего интересуют параметры, относящиеся к анодной цепи, т. е. дающие связь между анодным током и потенциалами анода и сетки.

Основными параметрами триода являются, кроме известной нам проницаемости лампы D, также коэффициент усиления, крутизна характеристики S и внутреннее сопротивление Rt . Знак минус в этой формуле имеет физический смысл и показывает, что для сохранения тока неизменным изменения анодного и сеточного напряжений должны быть противоположны по знаку. В обычных электронных лампах всегда Z) 1, откуда можно заключить, что сеточный потенциал влияет на анодный ток сильнее, чем анодный. Величины этих емкостей рассчитываются методами электростатики.

Соответственно увеличивается коэффициент усиления. При увеличении ха проницаемость также падает, так как с удалением анода от катода действие анодного потенциала на анодный ток делается все слабее по сравнению с действием потенциала сетки. В отношении зависимости проницаемости от радиуса сетки х было выяснено, что минимальная проницаемость в случае цилиндрических электродов получается при определенном положении сетки между катодом и анодом.

Такое соотношение радиусов сетки и анода и выгоднее всего брать в триоде для лучшего использования его. Часто триоды так и конструировались. Геометрически крутизна определяется, как тангенс угла наклона анодно-сеточной характеристики к оси абсцисс. Так как характеристика эта обычно не прямолинейна и крутизна ее различна в разных точках, то крутизну определяют, проводя касательную в какой-либо точке характеристики.

В среднем участке характеристика более или менее прямолинейна я крутизну этого участка часто считают характерной для прибора, использующего для работы средний участок характеристики, при приближенных технических расчетах. Крутизну S можно увеличить, увеличивая действующую поверхность анода: здесь, как и в случае диода, более выгодной является плоская конструкция электродов, которая дает возможность увеличить Qa, применяя зигзагообразный катод, имеющий большую общую длину.

Для увеличения S можно также уменьшать расстояние между сеткой и катодом, однако при этом надо исключить возможность коротких замыканий между ними, особенно в нагретом состоянии. Кроме того, увеличение S посредством уменьшения расстояния сетки от катода ограничивается перегревом сетки от сильно накаленного катода, вследствие чего сетка может начать испускать термоэлектроны и сеточный ток сильно возрастет, препятствуя лампе нормально работать.

Вследствие криволинейное анодных характеристик трио да внутреннее сопротивление Rt зависит от выбора точки на характеристике и обычно указывается его среднее значение. Этот параметр подобен соответствующему параметру диода. Величина этой мощности зависит от размеров поверхности анода и от материала, из .которого он сделан. Сетка в триоде также может нагреваться, так как в некоторых режимах работы в цепи ее может проходить довольно значительный ток.

Кроме того, сетка расположена близко к катоду и может нагреваться за счет теплопередачи от катода. Поэтому при расчете триода необходимо учесть также величину мощности, которая может рассеиваться поверхностью сетки без опасного ее перегрева. Параметры триода определяют собой геометрические элементы характеристики, из которых независимыми являются только два, а третий может быть получен, если известны два других, из формулы, которая выводится следующим образом.

В триоде анодный ток зависит от двух одновременно изменяющихся напряжений анодного и сеточного, т. е. Часто этой формулой пользуются для проверки правильности определения параметров триода каким-либо из практических методов. Надо помнить только, что параметры в этом случае должны быть определены для одной какой-либо точки в семействе характеристик, так как только в этом случае справедлива формула.

Существует несколько способов опытного определения параметров. Наиболее простым из них является способ определения параметров по экспериментально снятым статическим характеристикам лампы, причел для этого можно использовать как анодные, так и сеточные характеристики. Расчет параметров производится по формулам но вместо дифференциалов берутся небольшие конечные изменения тока и напряжений. Чем меньшими взяты эти изменения, тем ближе их отношение к требуемым производным.

Метод определения параметров по характеристикам удобен только тогда, когда имеются готовые характеристики лампы. Снимать их для каждой лампы специально является делом весьма сложным и медленным. Более удобным, методом определения параметров является метод двух отсчетов, при котором для определения каждого параметра в отдельности необходимо произвести два отсчета по измерительным приборам.


Спонсор публикации: