Частные уроки по физике

Трехэлектродная лампа
Управление током, проходящим через электронную лампу: двухэлектродная лампа пропускает ток, зависящий от напряжения накала катода и потенциала анода.

Однако, использовать эти свойства лампы для регулирования тока неудобно, так как управлять анодным током с помощью изменения начала катода можно только в режиме насыщения, для чего требуются высокие анодные напряжения; кроме того, такое управление током может производиться только сравнительно медленно из-за большой тепловой Инерции катода. Что же касается непосредственного регулирования анодного напряжение для изменения тока в цепи, то в этом случае можно вообще было бы обходиться без электронной лампы.

Возможность использовать электронную лампу в качестве регулирующего ток элемента цепи определяется малой массой, а следовательно, и малой инерцией электронов, которая позволяет производить всегда почти мгновенное следование изменения тока за изменением потенциала электродов.

Поэтому правильным; использованием электронной лампы для регулирования тока. является такое, при котором применяются какие-либо специальные электроды, воздействующие электрически на движение электронов в ней. Такие электроды действительно могут быть применены и известны под общим названием управляющих электродов.

Роль управляющих электродов может быть различной, но наиболее широкие возможности дает воздействие этого электрода на объемный заряд в лампе. В самом деле, ток насыщения регулировать посторонними электродами нельзя, так как он определяется температурой катода; регулирование же тока в области характеристики может быть целесообразно только для специальных случаев очень малых токов.

Наиболее важная часть характеристики лампы, позволяющая изменять ток в ней в наиболее широких пределах, это второй ее участок (Я), в котором ток, как мы знаем, определяется величиной объемного заряда, созданного у катода электронами. Любые изменения тока в лампе, соответствующие этому участку характеристики, связаны с изменением объёмного заряда у катода. Следовательно, управляющий электрод, применяемый для этих целей, должен иметь возможность сильно воздействовать на поле у катода.

Его действие должно быть сравнимым с действием анода на ток в лампе, а еще лучше, если это действие управляющего электрода значительно сильнее действия анода, чтобы управлять током можно было даже при помощи слабых сигналов. Это подсказывает использование управляющего электрода с величиной поверхности, близкой к поверхности анода, и с расстоянием от катода, меньшим, чем до анода. В то же время такой электрод не должен сам перегораживать путь для движения электронов от катода к аноду.

Для такого управляющего электрода применяется давно утвердившееся в теории электронных ламп название сетка. Если на один из электродов лампы (на сетку или на анод) наложить потенциал на достаточную величину более низкий, чем потенциал катода, то ток этого электрода может быть сделан во много раз меньшим, чем ток другого электрода, имеющего положительный потенциал. Пользуясь этим приемом, нетрудно создать условия, при которых ток сетки Ig будет практически отсутствовать, а ее управляющее действие полностью сохранится.

Рассмотрим несколько подробнее механизм влияния потенциалов сетки и анода на анодный тока, для чего, очевидно, необходимо рассмотреть создаваемые ими в лампе электрические поля. Если теперь присоединить сетку к катоду, то электрическое поле между анодом и катодом измениться. В этом случае потенциал сетки равен нулю, так как мы по условию всегда считаем нулевым потенциал катода. Потенциал всех точек пространства,, где расположена сетка, понизится.

Следовательно напряженность ускоряющего электроны электрического поля у катода уменьшится. Это вызовет увеличение отрицательного минимума потенциала у катода и уменьшение токов 1е и 1а, Еще сильнее уменьшится напряженность ускоряющего поля в пространстве .катод сетка в случае, если потенциал сетки сделать отрицательным.

При этом минимум потенциала может передвинуться к месту расположения сетки; величина этого минимума, очевидно, тем больше, чем больше наложенный отрицательный потенциал сетки, и соответственно при этом уменьшается! величина анодного тока. Особенно сильное тормозящее поле создается непосредственно около каждого витка сетки, а их суммарное (общее) действие будет тем сильнее, чем гуще сетка.

Если зарядить сетку положительно относительно катода, то картина электрического поля изменится .в обратном направлении, потенциал междуэлектродного пространства вблизи катода повысится и анодный ток увеличится. Но теперь, поскольку сама сетка заряжена положительно относительно катода, в цепи -ее появляется ток, хотя по величине и меньший анодного тока, так как витки сетки лишь в малой степени перегораживают путь для потока электронов от катода к аноду.

Не вся мощность переменного тока преобразуется при выпрямлении в мощность выпрямленного тока, так как в кенотроне происходит потеря мощности теряется мощность, рассеиваемая анодом, и мощность, затраченная на накал катода. Существует много типов выпрямительных схем; здесь мы рассмотрим лишь наиболее простые. Схема однополупериодного выпрямления. В анодную цепь (последовательно включены источник переменного тока (вторичная обмотка трансформатора) я сопротивление нагрузки Ra, являющейся потребителем мощности выпрямленного тока.

Для некоторого сглаживания пульсаций тока параллельно нагрузке приключается конденсатор С, который заряжала во время положительных полупериодов, когда на нагрузке имеется напряжение. Ток через "нагрузку протекает в течение всего периода в одном и Том же направлении; среднее значение; выпрямленного тока за период вдвое больше, чем в однополупериодной схеме.

Недостаток этой схемы заключается также в том, что необходимо применять специальный трансформатор с выводом средней точки, причем напряжение вторичной обмотки этого трансформатора должно быть в 2 раза больше напряжения вторичной обмотки в однополупериодной схеме. Мостовая схема использует четыре кенотрона, работающие попарно: в один полупериод работают кенотроны и 4, в другой полупериод 2 и 3.

В течение каждого полупериода используется полностью вторичная обмотка трансформатора, что позволяет применять в этой схеме трансформатор без вывода средней точки, т. е. с меньшим числом витков вторичной обмотки. Ток через нагрузку проходит в течение всего периода. Эти высокочастотные колебания не воспринимаются ухом, и должны быть преобразованы в колебания низких частот. Этот процесс преобразования и называется детектированием.

Медленные изменения их амплитуды не могут воздействовать ни на какой электроакустический прибор, так как они образуются из множества быстро следующих друг за другом полупериодов высокой частоты, каждая соседняя пара которых приблизительно уничтожает взаимное действие друг друга (из-за разных знаков их). Чтобы мешающее действие полупериодов одного знака на действие полупериода другого знака устранить, следовало бы уничтожить полупериоды какого-нибудь одного знака, т. е. произвести обычное выпрямление тока. Детектирование колебаний и сводится в принципе К" их выпрямлению.

Однако, амплитуда приходящих колебаний даже после предварительного усиления чрезвычайно мала, так что использовать для выпрямления их начало характеристики диода практически нельзя из-за ничтожной местной крутизны в пределах амплитуды переменной составляющей напряжения сигнала.

Несколько лучшего эффекта можно достичь, если ограничиться неполным выпрямлением на более крутом участке характеристику, а для усиления эффекта добиться максимальной кривизны характеристики в рабочем участке детектирования. При этом постоянная составляющая выпрямленного тока будет медленно изменяться (с низкой частотой), давая нужную переменную составляющую низкой частоты в выпрямленном токе.

Параллельно активной нагрузке включается обычно емкостный фильтр, пропускающий сквозь себя переменную составляющую высокочастотных импульсов, так что по нагрузке проходит только постоянная составляющая, изменяющаяся по низкой звуковой частоте, по которой изменяется амплитуда приходящих в , 5тенну высокочастотных колебаний. Таким образом, на нагрузке получается, переменное напряжение низкой (звуковой) частоты, которое усиливается далее в каскадах усилителя низкой частоты. Для эффективной работы детекторной схемы сопротивление нагрузки должно быть довольно значительным.


Спонсор публикации: