Н.М. Изюмов, Д.П. Линде - Основы радиотехники (1083412), страница 50
Текст из файла (страница 50)
В заключение поясним необходимость подачи на сетку лампы усилителя постоянного отрицательного напряжения (смещения). Допустим, что в цепь сетки включен только источник возбуждения с внутренним сопротивлением )7ьи (риа 8.17,а), а смещение отсутствует. Тогда во время положительных полупериодов напряжения на сетке будет возникать сеточный ток, который будет иметь форму периодической последовательности импульсов (рис. 8.17,б), поскольку участок сетка— катод представляет собой диод, характеристики хоторого представлены на рис. 8.4. Этот ток, проходя через внутреннее сопротивление источника возбуждения, создает на нем падение напршкения. За отрицательные полупериоды напряжения тока нет и нет падения капряжения на внутреннем сопротивлении источника возбуждения.
В результате этого напряжение на участ. ке сетка — катод лампы и, ивьт— — (Яья аказывается несимметричным и несинусоидальным (т. е. искаженным). Это вызовет искажения формы напряжения и на выходе уоилителя. Кроме того, при изменении амплитуды усиливаемого сигнала будет изменяться амплитуда импульсов сеточного тока и падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника возбуждения. Поэтому сигналы разной интенсивности будут изменяться по-разному, что определит так называемые амплитудные искажения, Наличие сеточного тока определяет также затраты мощности источником возбуждения, которые пропорциональны квадрату сеточного тока.
Чтобы устранить данные недостатки в работе усилителя, в цепь управляющей сетки включа(от источник постоянного отрицательного напряжения смещения. Его напряжение выбирают так, чтобы результирующее напряжение на сеп(в 8.9. ЛАМПЫ С НЕСКОЛЬКИМИ СЕТКАМИ а) Рис. 8,!9. Тегрод: а — устройство (( — анод, 2 — экранирующая сетка, 3 — катод, 4 — управляющая сетка, б — диск — экран); б — схема питания электродов б« ламп не превышало в любой момент времени нулевое значение, что обеспечивает работу без сеточного тока. По- Триоды находят применение в каскадах усиления низкой частоты приемников, в усилителях СВЧ, выполняемых по специальным схемам, во многих импульсных устройствах и иногда в мощных каскадах передатчиков. Однако триод не является основным типом лампы для радиоаппаратуры изза присущих ему недостатков. Первый недостаток триода †значительная емность анод — сетка С«.«.
Эта емкость для триодов составляет неснолько пикофарад и при сигналах достаточно высоких частот дает заметную проводимость ыС«, между цепями анода и сетки (рис. 8.18). Вредное вли- Рис. 8.! 8. Влияние емкости анод †сет з триоде ание этой емкости заключается в том, что под действием переменного напряжения, образованного на аноде при наличии нагрузочного сопротивления, переменный ток из анодной цепи ответвляется через зту емкость в сеточную цепь. Значит, выходное напряженяе воздействует обратно на вход лампы, скольку лампы имеют «левые» характеристики, по анодной цепи лампа прн этом заперта не будет. т. е. имеет место так называемая обратнана я связь.
Совместное воздействие на вход лампы двух напряжений (сигнала и обратной связи) может резко и неблагоприятным образом изменить усилительные свойства лампы. Вторым недостатком триода оказывается небольшой коэффициент усиления р. Казалось бы, что созданием достаточно густой сетки можно достигнуть любого коэффициента усиления. Однако в таком случае уже небольшое отрицательное напряжение на сетке бу дет запирать лампу, а потому ее характеристики (см. рис. 8.9,а) будут располагаться в основном правее начала координат — в области положительных сеточных напряжений.
Принято говорить, что триод с большим )» является «правой» лампой, поэтому работает в качестве усилителя только п р и н а. личин токов в цепи сетки. Оба недостатка уменьшаются при размещении ~второй — э к р а н и з и р ующей сетки над первой. Такое до. полнение дает четырехэлектродную лампу — тет род. Одна из возможных конструкций тетрода и схема его включения (с сопротивлением )г» в цепи анода) показаны на рис. 8.19. Экраиирующая сетка, которая закрывает полностью управляющую сетку и катод, укреплена на горизонтальном плоском металлическом диске. Экрани рующая сетка и диск ослабляют емкостное взаимодействие между анодом н первой сеткой, а также между пх монтажными проводамн.
Чтобы физически пояснить экранирующее действие второй сетки, рассмотрим воздействие анодного переменного напряжения на цепь управляющей сетки. На рис. 8.20,а единственная сетка и а/ су Рис. 8.20. Устранение проходкой емкости лампы с помощью экрана анод триода изображены в виде двух пластин конденсатора С,,„; «конденсатор» находится под действием выходного (усиленного) напряжения У, и пропускает в цепь сетки переменный ток обратного действия /«аш Ув юС«.«ь На рис. 8.20,6 между управляющей сеткой с! и анодом а расположена сетка с2 в виде металлической пластины, присоединенной накоротко к катоду к. Электрическое поле анода замыкается на экран и создает в его цепи тон обратного действия /,«р» =У, ыС ю. Если бы энран был сплошным, то поле анода не проникало бы вовсе на первую сетну; на сетке же с2 переменное напряжение по отношению к сетке с1 отсутствует благодаря короткому замыканию на катод.
В этих условиях ток 1,«ш в цепи унравляющей сетки, способный нарушить нормальную работу усилителя, был бы равен нулю; иначе говоря, вредная емкость Ся ю отсутствовала бы. Такая полная экравировка с коротким замыканием экрана на катод нарушила бы, однако, основные функции лампы; электроны не могли бы пролетать от катода к аноду, и лампа бездействовала бы. Поэтому в качестве экрана вводится сетка, сквозь отверстия которой электроны могут пролетать. Конечно, прн этом некотораа часть силовых линий электриче- 184 ского поля анода проникает через экранирующую сетку к управляющей, а сквозь нее и к катоду.
Отсюда мы можем указать на три следствия. Во-первых, емкость С«ю все-таки существует и в тетроде, но ее значение резко (в десятки раз) уменьшено действием экрана. Если для приемно- усилительных триодов ата емкость составляет несколько пикофарад, то для тетродов — лишь доли пикофарады. Во-вторых, лампы с экранмрующей сеткой имеют большой коэффициент усиления )ь. Это проще всего пояснить на числовом примере. Пусть экранируюшая сетка имеет проницаемость Уа=!/50; это означает, что сквозь нее проникает лишь 1/50 часть силовых линий поля анода.
Пусть далее управляющая сетка (обычно выполняемая с более редкими витками) имеет проницаемость /)~=1/8; иначе говоря, через нее проходит к катоду 1/8 часть дошедших до нее силовых линий. Следовательно, из всего поля анода достигнет катода 1/8 от 1/50 части силовых линий, т. е.
1/400 доля. Таким образом, проницаемость тетрода будет У=У~У», а коэффициент усиления )ь= = 1/У= 1/У~/)». ~В нашем ~примере и= =400. При нормальных значениях крутизны большим окажется у тетрода и внутреннее сопротивление. Так, если ирутизна 3=4 мСм, то для нашего примера /г,=гг/8=400/4 10-'=!00000 Ом. Значит, лампам с экраннрующими сетками свойственны увеличенные коэффициенты усиления )« и внутренние сопротивления /г, по сравнению с теми же параметрами трехэлентродпых ламп (при одинаковых значениях крутизны, которая определяется в основном структурой катода и управляющей сетки).
В-третьих, короткое замыкание экранируюшен сетки на катод оказывается недопустимым. Дело в том, что при малой общей проницаемости /) анодное поле очень слабо воздействует на потенциальный барьер, имеющийся вблизи катода. Если напряжение на управляющей сетне отрицательно, то при нулевом напряжении на экранируюшей сетке ускоряющее поле анода будет полностью компенсироваться и а поди ый ток окажется равным н у л ю. Для преодоления потенциального барьера при отрицательном напряжении на первой сетке оказывается необходимым подать н а э к р а н и р у ющую сетку постоянное положительное напряжение 5«ь Обычно тетроды получают Е„=(0,25— — 0,5)Е,.
Именно это напряжение уско- создает на экранирующей сетке переменное напряжение частоты сигнала (создает уже пе емкостным, а «электронным» путем). Переменное напряжение на экранирующей сетке оказывается в противофазе с напряжением на управляющей сетке и снижает усиление сигнала. Короткое замыкание перемен. ного тона на катод через емкость Са устраняет и этот вредный эффект. Емкость конденсатора С, должна удовлетворять неравенству 1/юС»«й«з. Практически для сигналов радиочастоты емкость С, составляет тысячи или десятки тысяч пнкофарад, а для сигналов звуновой частоты — микрофарады.
Что же касается «гасящего» сопро. тивления й,з, то оно вычисляется из соотношения ряет движение электронов от катода к аноду. На рис. 819,б была показанаподача напряжения Е„ототдельной ба. тареи. Легко понять, что часть электронов перехватывается экранирующей сеткой, и в ее цепи возникает ток г'«з, а катодный ток г«оказывается суммой трех токов. Полезной работы тон ),з не выполняет.
Отдельный источник для питания экранирующей сетки ламп малой мощности не применяют. Напряжение Е«з получают от источника анодного питания. На рис. 8.21 представлены возможные варианты питания экраннрующей сетки от анодной батареи: с помощью отвода от нужной части батареи, последовательного сопротивления, на котором гасится избыточная часть полного напряжения батареи (г',»Е«з), и делителя, составленного из двух сопротивлении (Е~ и Ез).
Первый способ имеет практические неудобства, второй выгоден для приемников с батарейным питанием, а третий наряду со вторым применяется для приемников с питанием ог сети переменного тока через выпрямитель, Между экранирующей сеткой и катодом должен включаться конденсатор С„создающий практически короткое замыкание этой сетки на катод для переменного тока частоты сигнала. Именно коротким замыканием на катод вторая сетна приобретает свойства экрана, ослабляющего обратное действие анод- ного напряжения на цепь первой сетки в соответствии с рис. 8.20,б.
Но этого мало — при воздействии сигнала на поток электронов появляется переменный компонент не только в составе тока анода, но и в составе тока экранирующей сетки. Проходя через «гасящее» сопротивление Е,з, этот переменный ток Еэ Есз )'сз = где г',з — постоянная составляющая энравного тока. Обычными длн маломощных ламп оказываются сопротивления Е«з ие менее ста килоом. Второй недостатон триода («правое» расположение характеристик прн большом р) также устраняется в тетроде благодаря экранирующей сетке.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
