Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей (4-е изд., 1975) (1152146), страница 47
Текст из файла (страница 47)
При положительном сеточном напряжении часть электронов, испускаемых катодом, притягивается сеткой и возникаег сеточный ток (,. На рис. 9-2,а в качестве примера приведены анодная и сеточноанодная характеристики для одного из типов триода. Они представляют собой зависимости анодного и сеточного токов от анодного напряжения („(и,) и (, (и,) при различных заданных значениях сеточного напряжения и,. Кривые анодного тока показаны сплош'ными линиями, кривые сеточного тока — пунктирными. Цифры, л е с с С сю ~. с.я~~ сеточного напр яжения.
237 На рис. 9-2,б для того жс триода приведены анодно-сеточные и сеточная характеристики, представляющие собой зависимости анод- ного и сеточного ~оков от сеточного напряжения», (и«) и (, (и,) при различных заданных значениях анодного напряжения, которые указаны около каждой кривой. Все характеристики сняты при постоянных напряжениях и токах (не изменяющихся во времени), но опи справедливы и для мгновенных значений сннусоидальных токов и напряжений при не слишком высоких частотах. Из характеристик видно, что зависимости между токами и яапряжениями нелинейные, т. е.
в общем случае триод — нелинейный элеме цепи. д гад хад л -Га-д-д-~-г а Х + В а) б) Рнс. 9-2. Токи (, и г', являются функциями двух независимых переменных и«и и„так что для малых изменений напряжений с(и, и «(и, справедливы следующие зависимости: дис ' ди» Пусть изменения напрягкений ди, и а>и, во времени происходят не слишком быстро, так что в любой момент связь между токами ~', и г'„и напряжениями и, и и, не отличается от зависимостей, снятых при постоянных токах и напряжениях (рис. 9-2,а и б).
Тогда частные производные токов >, и г', по напряжениям и, и и„входящие в уравнения как коэффициенты при с(и, и Ии„могут бьп ь определены по характеристикам триода. Они пропорциональны тангенсам углов наклона касательных к характеристикам, проведенным в «рабочих» точках характеристик, которые находятся по задан- ~, ~~д,,ч~~...»ц~»»,ч»«, „»»,»», представляют собои собственные 'и передаточные 'п~оводнмости 238 сеточной и анодной цепей в рабочей точке: д(с!дц, = д„; д!,./ди, = д„; д(,/ди, = д„; д1„'ди„= д„,. Ведя эти обозначения, получаем: с(1, = д„ди, + д„!(и;! »1(,=д„ди,+д„ди,, (9-1) (9-2) Проводимость д„=- д!,1ди, называют крутизной анодно-сеточной характеристики аноднога тока и обозначают буквой 5, Величина, обратная собственной анодной проводимости 1,'д„=- ди,„!д!'„, называется внутренним сопротивлением лампы (в анодной цепи) и обозначается Яь Введя эти обозначения, имеем: с(!а Ч !(пс+ !(па, (Ч1»а с(па+~(па) ! 1 с !а а да (9-3) Из этого выражения видно, что приращение сеточного напряжения вызывает в Ю» раз большее изменение анодного тока, чем равное ему изменение анодного напряжения, которое в качестве са!агаемого входит в (9-3).
Величина Яй»! называется к о э ф ф иц и е н т о м у с и л е н и я и обозначается р, Полагая в уравнении (9-3) й', = О, получаем: !!'= Ж! (Йпа/г(пс) е» вЂ” ссп ! т. е. коэффициент усиления можно рассматривать как предел отношения уменыпення анодного напряжения (ди„(0) к компенсирующему его увеличению сеточного напряжения (с(и, ) О). Электрические цепи, содержа!цие триоды, в большинстве случаев имеют источники питания постоянного напряжения (аккумуляторные оатареи или выпрямители). Поэтому токи и напряжения в этих цепях содержат постоянные составляющие. Однако основной интерес представляют переменные составляющие токов и напряжений, так как обычно именно от ннх зависит работа того или нного устройства, содержащего триод. В этой главе рассматриваются только переменные составляющие токов и напряжений и принято, что пх значения изменяются в области, для которой справедливы линейные соотношения (9-!) и (9-2).
Эта область изменения напряжений может быть достаточно широка, если постоянные составляющие сеточного и анодного напряжений таковы, что рабочие точки триода лежат в области прямолинейных участков характеристик. При таких ограничениях для переменных состпвляющпх токов и напряжений триод представляет собой линсйный элемент. Цепи, содержащие триоды в линейном режиме работы, сущест» в а» ММ~Г -аа . с а»а»Ч»ааа яп Б'ааяссааа с что для них несправедлив принцип взаимности.
Действительно, д„ч~:д„, так как эти передаточные проводимости определяются разными характеристиками триода. 9-2. Эквивалентные схемы лампового триода Пусть переменные составляющие токов и напряжений изменяются по синусоидальному закону. Изобразив их комплексными величинами, получим уравнения для переменных составляющих сеточного и анодного токов в комп- — ь г', — г. лексной форме: г а ~а йса~ с+ Оса(' в ~,= з(), + ~„(),.
Этим уравнениям удовлетворяет Рис. 9-3. эквивалентная схема (рис. 9-3), содержащая два источника тока. В большинстве случаев практического применения триодов сеточное напряжение имеет отрицательную постоянную составляющую, так называемое отрицательное сеточное смещение, такой величины, что при всех значениях сеточного напряжения потенциал сетки меныпе потенциала катода. При этих условиях ток сетки равен нулю (триод работает в той области сеточных характеристик, ~ь — 1а /сп о — га а с а й. к к б) а) Рис. 9-4. которые находятся на рис.
9-2,6 слева от оси ординат) и эквивалентная схема триода упрощается. Цепь сетки состоит только из изолированного зажима с, а проводимости д„и источника тока д„б', в схеме нет (рис. 9-4,а). Путем преобразования источника тока в источник э. д. с. -'-зб,=-д,зи,=рО, ас а получаем другую эквивалентную схему триода (рис. 9-4,б). До сих пор предполагалось, что изменения напряжений происходят не слишком быстро и токи определяются по характеристикам триода, снятым при постоянных напряжениях и токах.
Это справедливо только прп относительно низких частотах. Прн более высокнк частотах нужно учитывать емкости между сеткой и катодом, сеткой и анодом и анодом и катодом (рис. 9-5). Эквивалентная схема (рис. 9-4,а) соответственно усложняется и принимает вид, показанный на рис. 9-6. Эта схема справедлива при достаточном отрицательном гс с г с си а а ,~ ! 0 сггси г ы аа Рис. 9-6.
Рис, 9-5. !г= Угг(г'г — ГггУ„ ~и= ) иг(гг+1 гиСи (9-4) где передаточные проводимости Угг и Угг, как и следует ожидать, не равны друг другу. Этим уравнениям, как было показано, удовлетворяет эквивалентная схема, приведенная на рис. 8-9, которая по структуре не отличается от схемы, приведенной на рис, 9-6. В диапазоне высоких частот (рис. 8-9) аг = 1,'1сгС„; У, = 1г)ыС„; 1/2, = 1Я; + 1игС„„; l„=- 50,. ПРи свеРхвысоких частотах паРаметРы Угг, У'гг, Ум и Гии должны определяться экспериментально, как параметры четырехполюсника прп той час~оте, при которой работает триод. 24! сеточном смещении, которое устраняет замыкание через сетку части тока, обусловленной термоэлектронной эмиссией катода. Однако ток в цепи сетки все же не равен нулю вследствие ее емкостной связи с анодом и катодом (емкости С„и С„). При еще более высоких частотах приходится учитывать ряд дополнительных факторов: индуктивность и взаимную индуктив- ность вводов к электродам лампы; время пролета электронов между электродами; диэлектрические потери в изо- ляторах.
Иногда для учета этих факторов в схему рис. 9-6 вводят дополнительные индук- тивности, взаимные индуктивности и т. д, и,' Однако практическая ценность подобной усложненной схемы невелика, так как не и представляется возможным определить эксРис. 9-7.
периментально параметры многочисленных дополнительно вводимых элементов схемы. При любых частотах триод можно рассматривать как четырех- полюсник, два полюса которого соединены проводом, не имеющим ,сопротивления (рис. 9-7), Токи определяются через напряжения, 'например уравнениями в форме г': С точки зрения общей теории цепей для переменных составляющих токов и напряжений триод представляет собой активный трехполюсник или четырехполюсник с закороченной стороной. В состав его эквивалентной схемы входят так называемые зависимые источники тока или напряжения, так как создаваемые ими ток оО, нли напряжение рс)', зависят от напряжения О„подводи- мого между сеткой и катодом. Ранее такие четырехполюсники были названы невзаимными, Применяя для ламп эквивалентные схемы, можно рассчитывать линейные режимы в любых цепях, содержащих электронные лампы с тремя илн даже с большим числом электродов, известными методами расчета линейных цепей.
Пример 9-!. Нз риг. 9-8 предгтавлеиз схема одного каскада усилителя пере. менного напряжения В чтой схеме ба|арея с э. д с. Г питает анолную цепь, а батарея с э. д, с. Е, создает отрицательное сеточное смешение. Источник напряже- ния и, учиаывает напряжение сигнала, под. и водимого к усилителю. Сопротивление Яа— сопротивление нагрузки, на котором нужно ленное (увеличенное) напряже. ! получить у и иг с ~йг Рис. 9-9. Рис. 9-8. ние сигнала. цепь накала катода на схеме не показава.
Даны пара. метры триода 5, Р„ Ссю С,а, Са, и сопротивление нагрузки )сг Определить коэффициент усиленна напряжения Кп .. †. — )аз)Г)2, Внутренними сопротивлениями источников питания пренебречь. Р е ш е н и е. Составляем эквивалентную схему )силнтельного каскада (рис. 9-9). )!а этой схеме У„, =- /шСск ) са=-)таСса, Уак=- )/)са ~ )гзСаа и 62=- =- ! Яа.
Расчет проще всего выполняется методом узловых потенциалов. Записываем для узла а уравнение по первому закону Кирхгофа ! са (оа Сг)+) акба+5ыгооогыг=е, из этого уравнения находим отношение ! са К ! са+ ! ак+ оа Для низких частот можно полагатгя ! ск=! са=в н ! ак=)!Рг При этом 5 222,5)с РР2 )Яс+ )% ) г+)~2 ) с; сг Знак минус указывает на противоположность фаз с)2 н Гт.
Коэффипиент усиления напряжения (по модулю) меньше коэффициента усиления лампы р. лэчеендне, -'гте- ~~=И талинка при мг аа Схема включения триода (рис. 9-!), принятая в основу проведенного выше теоретического анализа и встретившаяся в примере (рис. 9-8), называется схемой г общим катодом (зажим катода является общим и для цепи сетки и для цепи анода). Наряду с этой, а й й, й, Рис.
9-10. Рис. 9-11. наиболее часто применяемой схемой встречаются две другие схемы включения триода: с общей сеткой (рис. 9-10) и с общим анодом (рис. 9-11). На приведенных рисунках показано подсоединение нагрузочного сопротивления )св Отметим, что эквивалентная схема триода (рис. 9-б) может быть применена и для этих схем включения. 9-3. Транзисторы (полупроводниковые триоды) Транзисторы (или полупроводниковые триоды) обычно изго- товляются из германия и по своему конструктивному выполнению гподразделяются на точечно-контактные и плоскостные. Ограничимся рассмотрением плоскостного транзистора, который представляет собой кристалл германия, содержащий минимум три области р -'гг'- р' с различными типами электропроводности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
