Стр.102-201 (1152179), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Источники постоянных напряжений для упрощения ие показаны по схеме с общей сеткой. Как будет показано в дальнейшем, эта схема больше всего подходит для диапазона сверхвысоких частот Обратимся сначала к качесг. венному сравнению входных проводимостей обеих схем На рис 4.2 пунктиром показано протекание наведенных токов в схемах триода с общей сеткой и с общим катодом В отличие от схемы с общим катодом, в случае схемы с общей сеткой ток 1„,„,д , не вычитается во входной цепи из на. веденного тока (назад.м При низких частотах ток 1яааед х равен нонвекционному току диода, абра. зоваиного катодом и сеткой. Следовательно, триод в схеме с общей сеткой при низких частотах имеет активную входную проводимость, численно равную ста. тической крутизне Ве.
Как должен изменяться наведенный ток во входной цепи схемы с общей сеткой при повышении рабочей частоты? Ток, наведенный в выходной цепи, по. прежнему не протекает через входную цепь Следовательно, входная проводимость в рассматриваемой схеме совпадает с комплексной проводимостью диода, у которого катод образован катодом триода, а анод — сеткой триода Результаты расчета активной входной проводимости диода прн большом угле пролета в режиме малых амплитуд приводились на рис 2.26 Следовательно, входная активная проводимость триода, включенного по схеме с общей сеткой, падает с увеличением угла пролета и проходит через нуль при Оке = 2и С дру.
гой стороны, величина Озх того же триода, включенного по схеме с общим катодом, в соответствии с уравнением (2.41) растет пропорционально квадрату угла пРолета Оно Можно показать, что активные входные пРоводимостн схем с общей сеткой и общим пагодам имеют одинановую величину при О„с — — я 5 4 Таким образом, при больших пролетных углах схема с общим катодом утра.
чивает свое основное преимущество в сравнении со схемой с общей сеткой !12 и. Ограничение аредельиод чаетагм за счет амиесиоииад сппгобиасги катода Рассмотрим уравнение (4.3), определяющее в первом приближении угол пролета в пространстве катод †сет Действующее постоянное напряжение (/ц, входящее в это уравнение,можно связать с плотностью постоянного конвекционного тока с катода, работающего в режиме пространственного заряда, обычным уравнением степени 3/2: 4 — / 2е (/д 3/2 /и — во~/— к-,о1У.
„2 <4.6) Вычисляя отсюда напряжение Оп и подставляя его в уравнение (4.3), получаем: з /' /гб<пео <!ио Е„= 12/ — — <рад!. г 1„ <4.6) 3 з / г /л /п(а/гмо! опрев= 17 "прел </гц(:<,2! " . <4.7) ""'Ео пио я„о <мм! Для повышения предельной частоты триодов СВЧ необходилю использо. вать эмиттеры с возможно более высокой удельной эмиссией Требование высокой эмиссионной способности катода является типичным не только для триодов, но и для других электронных приборов СВЧ Величина /и в современных триодах СВЧ доходит в непрерывном режиме ао ! — 2 а/см' й 4.3. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ТРИОДОВ СВЧ В РЕЖИМЕ БОЛЬШИХ АМПЛИТУД а.
Общие соображения В режиме больших амплитуд постоянным смещением на сетке можно пренебречь в сравнении с амплитудой действующего переменного напряжения Как известно, подобный режим широко используется в обычных радиопередающих устройствах (случай, когда угол отсечки анодного тока близок к 90') При анализе работы триода можно снова воспользоваться предположениел< о малой проницаемости сетки и рассмотреть ава плоских эквивалентных диода В отличие от случая малых амплитуд, в первом эквивалентном диоде (промежуток катод — сетка) можно учитывать лишь переменное электрическое поле Во втором эквивалентном диоде, однако, следует учитывать каи постоянное, так н переменное электрические полн Ы3 Полученное уравнение показывает, что для уменьшения угла пролета 0„о желательно повышать удельную эмиссию с катода Разумеется, сами по себе эмиссионные свойства катода не могут влиять на угол пролета электронов, физический смысл уравнения (4 6) заключается в том, что при большей допустимой удельной эмиссии с катода можно использовать более высокие напряжения, благодаря чему и может быть достигнут меньший угол пролета Уравнение (4.6) позволяет сделать важный вывод Для того, чтобы сохранить неизменной величину б„о при повышении частоты ю, нужно (при одном и том же расстоянии бис) увеличивать эмиссионную способность катода пропорционально третьей степени частоты Пользуясь выведенным соотношением, можно грубо оценить максимальную рабочую частоту триодов СВЧ По опытным данным, коэффициент усиления триодов в режиме малых амплитуд становится равным единице или меньше единицы при угле пролета й„о, имеющем порядок 270 — 300' Полагая в уравнении (4.
6) предельную величину Опо равной 3/2 а, получаем предельную частоту триода в виде С точки зрения к. п. д. и выходяой мощности триода, работающего в каче. стае усилителя или генератора, основной интерес представляет амплитуда пер. вой гармоники |ока, наведенного в выходном зазоре, г. е в цепи сетка — анод. Этот ток в свою очередь зависит от параметров, характеризующих как зазор сетка — анод, так н зазор катод — сетка В самом деле, в процессе наведения тока важную роль играют начальные параметры электронного потока в плоскости сетки — форма волны конвекционного тока и скорости электронов в различные моменты временн. Зная конвенционный ток в плоскости сетки и скорости электронов, можно прн известной протяженности зазора дьа н заданных напряжениях н частоте вычислить наведенный ток н найти выходную мощность триода. Для того чтобы определять коивекцнонный ток н скорости электронов в плоскости сетки, необходимо решить задачу о движения электронов в эквивалентном диоде катод — сетна Попутно прн решении этой задачи могут быть определены и другне параметры, представляющие интерес для работы трнодного генератора н уснлнтеля СВЧ Такими параметрамн являются тон, наведенный в цепи катод — сетка, н конвекционный тон в плоскости катода Зная изменение этнх токов во времени, можно определить входную проводимость триода в ре.
жиме больших амплитуд н найти максимальный ток эмиссии с катода, средний ток с катода н др. Аналитнческнй расчет диода, работающего в режиме больших амплнтуд, наталкивается на большие трудности Ниже приводятся лишь некоторые начественные соображения н результаты расчетов, дающие представление о происходящих процессах и нх влиянии на предельную частоту триодов СВЧ. б.
Отбор тока с катода а режиме больших амплитуд На рнс. 4 3 изображен плоский эквивалентный диод, одним нз электродов которого являетея накаленный катод. На зазор наложено переменное напряжение и = У„,з(п м!. Пусть частота ы настолько ннзка, что можно пренебречь ннер. цней электронов. Тогда конвекционный ток с катода в ах соответствии с уравнением степени 3)2 должен изменяться по отношению к напряжению, как показано на рнс. 4.4, а, б. Продолжительность отбора тока составляет здесь ровно половину периода колебания Т.
Обратимся теперь к предельному случаю, когда фиктивный угол пролета эквивалентного диода, апре. деляемый по (2 29), очень велик. Тогда электроны, вышедшие нз катода, не успевают значительно сместиться относительно катода. Это означает, что толщи. на слоя эмнттнрованных электронов Ьх (см рис 4.3) в течение всего времени отбора тока за один период « * Ц„зл ««л л остаетсн много меньше междуэлектродного расстояния б Сделаем еще одно допущение, что н началу следующего периода электроны, вышедшие ранее нз на.
Рнс 43 К воп о- Р 3 К Р тода, тем нлн иным образом удаляются нз зазора, ган су об отбоРе тока с что их действием на дальнейший отбор тока можно катода при сверхвысо- пренебречь к их частотах Мгновенный полный ток (повн, протекающий во всех участках последовательной цепи, должен иметь одинаковую величину Следовательно, полный ток в слое электронов, вышедшнх из катода (заштрихованный участок ! на рис. 4.3), должен быть равен полному току на участке 2, где электроны в данный момент отсутствуют, т.
е 'полн = (вон в. л+ гемещл = (конам+ !смеши (4.8) где !нона и !смею — конвекционный ток н ток смещения в соответствующих участках зазора Если катод обладает неограниченным запасом эмиссии, го прн нулевых начальных скоростях электронов в моменты -времени, соответствующие поло. жнтельному напряжению на сетке, должно выполняться равЕнство нулю напря- ! 14 женности электрического поля на поверхности катода. Следовательно, в слое толщиной Ьх, где находятся электроны, ток смещения тсмрщ, равен нулю Полный ток на этом участке цепи определяется только конвекционным током тко„„! электронов, двигающихся от катода в сторону к сетке (аноду).
Во всем остальном пространстве электроны отсутствуют н !кона з= 0 Уравнение (4 8) дает: !кона.т=тсмещ.а. (4.9) При Ьх « т( ток смещення во втором участке зазора можно считать прн. близнтельно равным емкостному току «холодногон промежутка: ю(и !с С = ыСО соз отг, а(Ю (4.10) где С вЂ” междуэлектродная емкость эквивалентного диода в отсутствие электронов Обозначим через !'„ощ к мгновенный конвекцнонный ток с рас.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
