С.Г. Калашников - Электричество (1115533), страница 78
Текст из файла (страница 78)
277. При наличии сетки линии напряженности, которые заканчиваются частично на катоде, а частично на электронах пространственного заряда, исходят не только из анода Л, но и из проволок сетки С. Поэтому электрическое поле вблизи катода, а значит, и пространственный заряд зависят как от потенциала авода Сса, так и от потенциала сетки Ос.
Однако, так как анод частично экранируется сеткой, влияние потенциала гл хч электРические токи В ЕАкууме анода слабее, чем влияние потенциала сетки, и поэтому можно положить, что полный ток с катода определяется некоторым результирующим или управляющим напряжением с7 = У, + РУ,. (160.1) Здесь Р— величина, зависящая от устройства лампы, причем Р < 1.
Ке значение тем меньше, чем гуще сетка и чем ближе она расположена к катоду. Величина Р получила название проницаемости сетки, а обратная ей величина К = 1/Р (160.2) — коэффггциента усиления лампы (см. ниже), Из сказанного следует, что ток с катода, или полный ток лампы г, есть функция управляюще- К го напряжения: Ркс 277 Электрическое по- = Д17, + Р(7 ). (160,3) " ' ( """ Часть электронного потока ламчески) пы попадает на сетку, и в цепи сетки возникает некоторый ток г .
Очевидно, что полный ток лампы есть сумма токов анода и спеки: (160.4) г = г, + г,. Отметим, что появление заметного тока сетки представляет собой нежелательное явление, так как приводит к бесполезному расходу мощности в цепи сетки. Однако в болыпинстве случаев ток сетки мал по сравнению с током анода, и поэтому можно положить г, - г = 7 (17с + РС7,). (160.5) Свойства триода можно вполне определить, задавая кривые зависимости анодного тока г от напряжения сетки 17с при различных значениях напряжения на аноде 17 в качестве параметра.
Такие кривые называют сета гными характеристиками триода; они приведены на рнс 278. Из этих кривых видно, что одно и то же значение г, можно получить при разных значениях напряжения Ус. Чем выше потенциал анода сгк, тем ниже должен быть потенциал сетки Рс для получения одного и того же тока; или, иначе, при повышении потенциала анода сеточные характеристики смещаются в сторону уменьшения потенциала сетки. Величина '=(й), (160.6) характеризует быстроту изменения анодного тока при изменении потенциала сетки, или крутизну характеристики.
Индекс 374 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТОКИ В ВАКУУМЕ гл. ху часто называют его внутренним сопротивлением. Из формулы (160.7) видно, что внутреннее сопротивление триода равно тангенсу угла наклона анодной характеристики к оси токов в данной точке. Оно характеризует быстроту изменения анодного напряжения при изменении анодного тока. Крутизна характеристики Я и внутреннее сопротивление В; триода в рабочей точке, а также проницаемость сетки .0 являются важнейшими величинами, характеризующими триод. Эти величины не являются независимыми.
Продифференцнруем обе части (160.5) по ею считая 11с = соева Получим По Поэтому Я11Рс, = 1. (160.8) 8 161. Усиление электрических сигналов Управляющее действие сетки, рассмотренное в предыдущем параграфе, позволяет использовать триоды для усиления электрических сигналов и переменных токов. Принципиальная схема усилителя с трехэлектродной лампой показана т на рис. 280. Анодная цепь лампы содержит источ- У,,А, ник тока с ЭДС 11 и на- грузочное сопротивление ° е Ва.
Усиливаемое переменное напряжение 17с прикладывается между сетРис, 280. Схема усилителя на сопротивле- кой и катодом лампы. ниах Изменение сеточного напряжения Ь17с вызывает определенное изменение анодного тока Ьт' . Но напряжение между анодом и катодом, согласно закону Ома, для участка цепи с ЭДС выражается соотношением 17а — 6 тсава Поэтому изменение анодного тока Ам', вызовет изменение анод- ного напряжения Ь17а = — В,Ьг'„ (161.1) 375 1 161 УСИЛЕНИЕ ЭЛСК'!'РИЧЕСКИХ СИГПАЛОВ и если к сетке приложено переменное напряжение, то и на аноде лампы (на нагрузочном сопротивлении Ва) появится также переменное напряжение.
Легко видеть, что изменение анодного напряжения Ьс1, может быть больше, чем Ьс',. В самом деле, рассмотрим важный частный случай, когда нагрузочное сопротивление намного больше внутреннего сопротивления лампы (В » ~). В этом случае ток через лампу будет практически определяться только сопротивлением !1, а значит, будет оставаться постоянным. По, согласно (160.1), это значит, что 1У, + Р1) = сопз1. Поэтому Ь11, + РЬ1У, = О, а следовательно, Ь1У,/Ьс»', = — 1/Р = -К. (161. 2) Так как всегда проницаемость сетки Р < 1» то Ьс), >».'»1!с, и мы имеем усиление напряжения.
Из (161.2) видно, что отношение обоих напряжений в этом случае равно К = 1/Р» чем и объясняется название «коэффициент усиления» для величины К. Знак минус в формуле (161.2) показывает, что увеличение потенциала сетки (положительного) вызывает уменьшение потенциала на аноде. При наличии колебательного сеточного напряжения это обозначает, что колебания анодного напряжения противоположны по фазе колебаниям напряжения на сетке. Д» = ЯД11,. Так как Д11, = Д»,г, где Д», — изл»енение тока сетки, а г — сопротивление между сеткой и катодом, то для коэффициента усиления по току находим д»„ — = Яг.
Д»» (161.3) Усиление по току тем больше, чем больше крутизна характеристики Я. В общем случае, когда яагрузочное сопротивление В„сравнимо с внутренним сопротивлением»ч„для малого изменения анодного тока можно Расс»»отрил» теперь второй предельный случай Ял « и,. Теперь напряжен»»с на аноде лал»пы будет равно ЭДС источника»*', а следовательно, здесь, в противоположность предыдущел»у примеру, постоянным остается анодное напряжение с!л. Напротив, изменения анодного тока в этом случае букут наибольшими. Обращаясь вновь к формуле (160.5), можно написать для ма ых из е нений тока Д»', = ( — ") Д11,.
Но производная в правой части есть крутизна Я сеточной характеристики, и поэтому 377 1 Р62 электРические Флуктуации но и питаются одной и той же анодной батареей. Накаливание катодов производится также от единственной батареи накала. Следует обратить внимание на то, что напряжение на сетку каждой лампы подается не непосредственно, а через разделительный конденсатор С. Он не препятствует прохождению переменных усиливаемых сигналов, но не допускает попадания на сетку высокого постоянного напряжения анодной батареи. Между сеткой и ! катодом каждой лампы с включено еще сопротив- 1 ление т (утечка сетки), — С роль которого заключается в следующем.
В те х'хмх периоды времени, когда 1Увх на сетке имеется положительный потенциал, на нее попадают электроны. Если бы утечки сетки не было, то сетка в конце концов зарядилась Рис. 282 Схема усилительного каскада на сопротивлениях отрицательного запирающего потенциала и ток через лампу прекратился бы. Но по сопротивлению г отрицательные заряды непрерывно стекают с сетки и запирания тока в лампе не происходит.
Подбирая должным образом соотношение между С и г, можно добиться, чтобы колебания напряжения на сетке происходили относительно небольшого отрицательного значения, при котором еще сохраняется управляющее действие сетки, но ток на сетку практически равен нулю.
Мы рассмотрели только одну из наиболее распространенных схем усилителей (усилитель на сопротивлениях). Существуют и многочисленные другие схемы усилителей, описание которых можно найти в радиотехнической литературе. 8 162. Электрические флуктуации Общий коэффициент усиления лампового усилителя может быть как угодно велик. Если, например, одна лампа дает усиление напряжения 10, то усилитель из трех подобных ламп позволит получить усиление 10 10 10 = 10, из шести ламп — 106 и т.д. Поэтому для получения на выходе усилителя определенной амплитуды напряжения, например в 1 В, сигнал на входе при трех лампах должен иметь амплитуду 10 2 В, при шести лампах — только 10 6 В, а при большем количестве ламп — еще меньшее значение. 375 Гл.
Хч злвктгичвокив тОки в ВАкуумв Однако было бы ошибкой считать, что при достаточном увеличении числа ламп можно зарегистрировать любой, произвольно малый сигнал. При увеличении общего коэффициента усиления на выходе усилителя появляются быстрые и неправильные колебания напряжения, которые затушевывают усиливаемый сигнал. Если в качестве выходного прибора служит телефон, то в нем возникают шумы. Указанные хаотические колебания напряжения получили название электрических шумов. Электрические шумы обусловлены атомарной природой электрического заряда. Они возникают как внутри электронных ламп, так и в тех сопротивлениях, которые входят в схему усилителя.
Остановимся сначала на шумах электронной лампы. Число термоэлектронов, испускаемых катодом за каждую единицу времени, хотя и очень велико, однако конечно. Вследствие хаотичности теплового движения это число остается постоянным только в среднем. Число же электронов, вылетающих из катода за малые промежутки времени, различно в разные моменты времени; оно то больше, то меньше среднего значения. Эта неравномерность термоэлектронной эмиссии и является одной из причин появления электрических шумов. Она получила название дробового эФФекта. Дробовой эффект проявляется особенно сильно в том случае, когда все термоэлектроны достигают анода, т.е.
когда электронная лампа работает в режиме насыщения Я 157). В тех же случаях, когда ток в лампе ограничен пространственным зарядом (что и имеет место в усилительном режиме), колебания тока, вызываемые дробовым эффектом, сильно подавляются. Гораздо большее значение имеют шумы, возникающие в сопротивлениях. Для того чтобы понять происхождение этих шумов, представим себе металлический проводник, отключенный от источника тока. Электроны проводимости в таком проводнике, участвуя в тепловом движении, перемещаются вследствие диФфузии. Диффузия не приводит к появлению тока, так как при тепловом движении нет никаких преимущественных направлений, и число электронов, перемещающихся в любом направлении, в среднем равно числу перемещающихся в прямо противоположном направлении. Однако равенство обоих диффузионных потоков имеет место только при достаточно большом промежутке времени.
В отдельные же моменты времени вследствие беспорядочности теплового движения в проводнике существуют слабые токи, направление и сила которых беспорядочно изменяются, а между концами проводника появляется хаотически изменяющееся напряжение. Мы видим, что электрические шумы имеют то же происхождение, что и хаотические отступления (Флуктуации) давления, 379 1 гез ВТОРИЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ плотности, температуры и других макроскопических величин от их равновесных значений, наблюдаемые в атомарных системах и обусловленные тепловым движением. Шумы в сопротивлениях и дробовой эффект представляют собой электрические флуктуации. Электрические флуктуации можно наглядно продемонстрировать, если подключить ко входу усилителя с коэффициентом усиления 10 — 10 сопротивление в несколько тысяч ом, а вы- Усилияель Осик«лог иф ход усилителя присоединить к осциллографу (рис. 283).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
