Диссертация (Метод обеспечения функциональной надежности печатных узлов радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов при воздействии электростатических разрядов), страница 12

Каждому напряжению2 второй сетки относительно катода соответствует своя выходная характе­ристика. Проходной ВАХ лампы в обращённом режиме будет зависимостьтока 1 управляющей сетки от напряжения 2 второй сетки для пентода82или напряжения анода для триода.В статье [24] приведена экспериментально полученное семейство выход­ных ВАХ триода 5687 (отечественный аналог 6С45П) в обращённом режи­ме. Крутизна характеристики данной лампы в обращённом режиме невеликаи составляет около 0,75 мА/В. Приблизительно сходных параметров можноожидать и от пентода в обращённом режиме.Для исследований проходной и выходной ВАХ электронной лампы вобращённом режиме был использован стенд, схема которого показана нарис.3.1.

Измерялась ВАХ пентода. Измерения проводились для различныхнапряжений накала. В ходе исследований были построены ВАХ для ламп вобращённом режиме типов 6Ж1П (пентод), 6Ж38П (пентод), 6Н23П (двой­ной триод) [50, 58]. Все эти лампы имеют оксидный катод косвенного накала.БП1~220 BБ5-49+РА1МS8222БП2~220 BБ5-44VL1БП3+ -+-+Б5-44-~220 BРис.

3.1. Схема электрическая соединений стенда для исследования ВАХ лампы в обра­щённом режиме. Где БП1 — источник напряжения второй сетки. БП2 — источник на­пряжения управляющей сетки. БП3 — источник напряжения накала. VL1 — исследуемаярадиолампа (пентод). PA1 — цифровой мультиметр.Как видно из схемы на рис.3.1 стенд состоит из трёх стабилизирован­ных источников питания второй сетки, первой сетки и накала. Источником83питания БП1 второй сетки исследуемой лампы VL1 является источник ти­па Б5-49, напряжение которого регулируется в пределах 0-100В. Напряжениеконтролируется по цифровой шкале источника.

Он обеспечивает на выходенапряжение 2 . Источником напряжения 1 первой сетки является источ­ник типа Б5-44. Максимальное напряжение этого источника составляет 30В, но максимальное напряжение первой сетки при измерениях устанавлива­лось не более 5 В, так как при повышенных напряжениях первой сетки мо­жет быть превышена максимальная мощность рассеиваемая первой сеткой.Напряжение первой сетки контролировалось цифровым вольтметром, встро­енным в источник.

Цепь накала лампы питается от источника питания БП3.Его напряжение н при проведении измерений устанавливалось не выше но­минального напряжения накала исследуемых ламп, равного 6,3 В. Ток первойсетки измерялся цифровым мультиметром типа MS8222, включённым в ре­жиме миллиамперметра на предел измерений 0-20 мА.Превышение этого напряжение вызывает ускоренную деградацию катодалампы. Для снятия ВАХ лампы в режиме термоэмисси электронов плюсовойвывод мультиметра РА1 отключался от источника питания БП2 и подклю­чался к катоду лампы.

При этом напряжение первой сетки равно нулю, илампа входит в режим термоэмиссии.Семейства выходных и проходных ВАХ для исследованных ламп пока­заны на рис.3.2, 3.3,3.4, 3.5. Для лампы 6Н23П ВАХ в режиме термоэмиссиибыла измерена для различных напряжений накала лампы.Из проходных ВАХ ламп можно найти крутизну их характеристики вобращённом режиме.

Она составляет для ламп 6Ж1П и 6Ж38П от 20 до 80мкА/В и зависит от напряжения на второй сетке. В режиме термоэмиссиикрутизна характеристики составляет 4-6 мкА/В для ламп 6Н23П и 6Ж1П.Для лампы 6Ж38П ток управляющей сетки в режиме термоэмиссии стано­вится близким к порогу измерения и составляет менее 10 мкА. Поэтому такое84Ток первой сетки, мА56Uc1=1.0VUc1=2.0VUc1=0.5VUc1=0VUc1=0.2V5Ток первой сетки, мА6432Uc2=-10VUc2=0VUc2=-20V432110-100 -80 -60 -40 -20 0Напряжение второй сетки, В000.511.52Напряжение первой сетки, ВРис.

3.2. Семейство проходных (слева) и выходных (справа) ВАХ для лампы 6Ж1П вобращённом режиме.Ток первой сетки, мА78Uc1=2,0 VUc1=3.0VUc1=5.0V7Ток первой сетки, мА865432Uc2=-40VUc2=-60VUc2=0VUc2=-20V65432110-100 -80 -60 -40 -20 0Напряжение второй сетки, В0012345Напряжение первой сетки, ВРис. 3.3. Семейство проходных (слева) и выходных (справа) ВАХ для лампы 6Ж38П вобращённом режиме.8570Uн=6.3VUн=5.0VUн=5.5VТок первой сетки, мкА6050403020100-40-35-30-25-20-15-10Напряжение анода, В-50Рис. 3.4. Семейство проходных ВАХ для лампы 6Н23П в режиме термоэмиссии.Ток первой сетки, мА59Uc1=1.5VUc1=1.0VUc1=0.5V8Ток первой сетки, мА6432Ua=0VUa=-10VUa=-20V765432110-100 -80 -60 -40 -20Напряжение, В0000.511.52Напряжение первой сетки, ВРис.

3.5. Семейство проходных (слева) и выходных (справа) ВАХ лампы 6Н23П в обра­щённом режиме.включение лампы неприменимо на практике, и для этого типа лампы изме­рения в режиме термоэмиссии не проводились.86Ток первой сетки, мА1.43.5Uc1=1.0VUc1=0.5VUc1=0.0V3Ток первой сетки, мА1.61.210.80.60.42.521.510.50.20-100 -80 -60 -40 -20Напряжение, ВUa=0VUa=-20VUa=-40V0000.511.52Напряжение первой сетки, ВРис.

3.6. Семейство проходных (слева) и выходных (справа) ВАХ лампы 6Н2П в обращён­ном режиме.Лампа 6Ж1П имеет изломы проходной ВАХ в области напряжений вто­рой сетки от нуля до минус 20 В и загиб выходной ВАХ в области напряженийпервой сетки 1,6-2,0 В. Поэтому необходимо устанавливать смещение рабочейточки в области приблизительно минус 20 В, чтобы обеспечить работу лам­пы в области линейной характеристики.

Как альтернативный вариант, можноснижать напряжения на первой сетке лампы, приближая её режим работы крежиму термоэмиссии, но при этом значительно уменьшится крутизна харак­теристики лампы. Но для электрометрических измерений крутизна характе­ристики не является решающим фактором и уменьшение крутизны всегдаможно скомпенсировать усилением последующими каскадами.Лампа 6Ж38П имеет по сравнению с лампой 6Ж1П лучшую линейность.Загиб выходных ВАХ и излом проходной ВАХ у неё отсутствуют. Поэтомудля обеспечения линейного режима работы данной лампы можно не приме­нять дополнительных мер. Также высокую линейность имеет ВАХ лампы876Н23П при малых токах первой сетки.

Такми образом, лучше всего для по­строения электрометра подходят лампы 6Н23П и 6Ж38П.Для лампы 6Н23П была снята проходная ВАХ при различных напряже­ниях накала. Из графиков на рис.3.4 видно, что имеется сильная зависимостькрутизны характеристики лампы в обращённом режиме от напряжения нака­ла. С уменьшением напряжения накала и соответственно температуры катодакрутизна характеристики лампы в режиме термоэмиссии резко падает.

Дляэтого типа лампы оптимальной является работа в режиме термоэмиссии принапряжениях накала, близких к номинальному.В отличие от триода и пентода, для гептода возможно управление в об­ращённом режиме по двум сеткам. При этом одно входное напряжение 2,4подаётся на вторую и четвёртую сетки, соединённые вместе, а напряжение3 — на третью сетку. При такой схеме включения возможно измерение на­пряжения положительной полярности при помощи лампы в обращённом ре­жиме с сохранением высокого входного сопротивления, так как происходиткак сдвиг проходной ВАХ в область отрицательных смещений на сетке. Дляисследования данной возможности был использован стенд, схема которогопоказана на рис.

3.7.Для гептода измерения ВАХ проводились в режиме термоэмиссии принапряжении накала 6,3 В. Графики проходной ВАХ показаны на рис.3.8Из графиков видно, что если напряжение второй и четвёртой сеток рав­но нулю, то лампа ведёт себя аналогично триоду в режиме термоэмиссии.Крутизна характеристики при этом равна около 1 мкА/В. ВАХ в областиположительных напряжений на второй сетке имеет загиб. Если на вторую ичетвёртую сетку подано отрицательное смещение (порядка единиц-десятковвольт), то ВАХ значительно линеаризуется и происходит как бы её смещениев область отрицательных смещений.

При этом сохраняется высокое входноесопротивление лампы при положительных смещениях на третьей сетке, так88БП2Б5-44+РА1~220 BVL1МS8222БП1БП3+ -Б5-49~220 B++Б5-44-~220 BРис. 3.7. Стенд для исследования ВАХ пентода в режиме термоэмиссии. Где БП1 — источ­ник напряжения третьей сетки.

БП2 — источник напряжения второй и четвёртой сеток.БП3 — источник напряжения накала. VL1 — исследуемая радиолампа (гептод). PA1 —цифровой мультиметр.180Uc2,4=-6VUc2,4=-10VUc2,4=0V170Ток первой сетки, мкА160150140130120110100908070-30-20-10010Напряжение третьей сетки, В2030Рис. 3.8. Семейство проходных ВАХ для лампы 6И1П в режиме термоэмиссии.как большинство электронов отклоняется от нее полем второй и четвёртойсеток. ВАХ становится симметричной относительно нулевого напряжения навторой сетке.89Данное свойства ВАХ гептода в режиме термоэмиссии позволяет исполь­зовать его во входном каскаде электрометрического измерителя напряженияположительной и отрицательной полярности.

Возможна реализация электро­метрического измерителя с обратной связью на вторую и четвёртую сетку.Подобное свойство для исследованных пентодов при управлении отрица­тельным напряжением одновременно по аноду и второй сетке не было обна­ружено. Возможно, это связано с экранирующим действием третьей сетки,которая соединена с катодом внутри баллона лампы.Зная выходные ВАХ для исследованных радиолам в обращённом режи­ме можно производить расчёты режимов усилительных каскадов на них поизвестной методике, приведённой в [49].В результате проведённых исследований были получены семейства вы­ходных и проходных ВАХ для пентодов в обращённом режиме 6Ж1П, 6Ж38Пи триода в режиме термоэмиссии 6Н23П.

Для гептода 6И1П была получе­на ВАХ в режиме термоэмиссии при управлении по третьей сетке и второйи четвёртой стекам, соединённым вместе. Было обнаружено свойство гепто­да, позволяющее произвести линеаризацию его ВАХ или ввести обратнуюсвязь. На основании полученных семейств ВАХ возможен расчёт электро­метрических устройств на лампах в обращённом режиме. Для поиска ламп,обладающих наиболее высокой линейностью необходимо дальнейшее исследо­вание. По известным вольт-амперным характеристикам ламп в обращённомрежиме возможна замена снятых с производства электрометрических лампна приёмно-усилительные лампы в обращённом режиме.903.3. Разработка схемотехники электрометров на основеламп в обращённом режимеИзвестные методы схемотехнической защиты от перегрузок по входнойцепи полупроводниковых приборов не обеспечивают защиту от длительнойперегрузки [60].

Это является принципиальным недостатком электрометров,построенных на полупроводниковых компонентах. Для преодоления данногонедостатка был разработан электрометр на электронных лампах в обращён­ном режиме.Ламповые устройства отличаются повышенной устойчивостью к воздей­ствию перегрузок по входной цепи. Современные тенденции в схемотехникепоказываю, что не всегда ламповые устройства можно заменить полупровод­никовыми. И в настоящее время ламповая схемотехника всё ещё остаётсяактуальной.