Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [11] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

где Uа - напряжение на аноде, в; /а - анодный ток, а. Динамическое внутреннее сопротивление диода г, определяется как величина, обратная крутизне вольт-амперной характеристики в любой точке, т. е.

7= const

(2-24)

где Т - температура катода.

Динамическое внутреннее сопротивление диода при токе 5 ма (рис. 2-12) определяется как

(30 -23)

(6 - 4) • 10-

= 3 500 ом.

Для диода, включенного в цепь, как показано на рис. 2-13, можно написать следующее уравнение, устанавливающее зависимость между напряжением и током:

Ea = IaRa+Ua. (2-25)

U3 и /а можно определить, если написать уравнение вольт-амперной характеристики и одновременно решить это уравнение j, и уравнение (2-25) Однако графиче- 6 ское решение этих двух уравнений гораздо проще. На

Рис. 2-13. Диод с последовательно включенным активным сопротивлением и источником питания.


Рис. 2-14. Построение линии иагрузки для постоянного тока на характеристике диода.

рис. 2-14 изображена зависимость анодного тока от напряжения на аноде диода, включенного по схеме рис. 2-13. Это и есть график уравнения вольт-амперной характеристики диода. Сумма падения напряжения £7а на диоде и падения напряжения 7а/?а на сопротивлении /?а равна напряжению источника питания £а. Следовательно, если в координатах вольт-амперной характеристики построить график зависимости падения напряжения на сопротивлении R3 от величины протекающего через него тока, как показано на рис. 2-14, то значение тока, для которого справедливо уравнение (2-25), без труда определится как ток в точке О. График зависимости падения напряжения на сопротивлении нагрузки /?а от тока диода /а называется линией нагрузки для постоянного тока. Точка О, которая является одновременным решением двух уравнений, называется рабочей точкой в статическом режиме. Крутизна линии

нагрузки определяется как - й-. Построение

линии нагрузки для постоянного тока (статического режима) иллюстрируется следующим примером.

Пример 2-3

Выпрямительный диод 5U4-G соединен с источником питания 100 в через активное сопротивление нагрузки 500 ом, как показано на рис. 2-15, а. Определить рабочую точку в статическом режиме, статическое и динамическое внутреннее сопротивление диода в рабочей точке и мощность рассеивания на аноде. Вольт-амперная характеристика диода 5U4-G дана на рис. 2-15, б.


I"

Рис.

2-15. Выпрямительный диод 5U4-G с активным сопротивлением нагрузки. а - цепь диода 5U4-G с активной нагрузкой; б -характеристика диода и линия нагрузки.

Решение

1. Строим линию нагрузки на вольт-амперной характеристике.

Линия нагрузки будет начинаться в точке, соответствующей напряжению источника питания + 100 в, и будет иметь крутизну-5qq>

так как сопротивление нагрузки равно 500 ом. Построение линии нагрузки показано на рис. 2-15, б.

2. Определяем положение рабочей точки в статическом режиме. Точка пересечения вольт-амперной характеристики и линии нагрузки будет рабочей точкой в статическом режиме. Точка О на рис. 2-15, б будет рабочей точкой.

3. Определяем статическое внутреннее сопротивление диода.

Статическое сопротивление в соответствии с уравнением (2-23) равно:

D 370 оог

=296 ом-

4. Определяем динамическое внутреннее сопротивление диода.

Из уравнения (2-24) получаем:

40 -32

7-= const 0,140-0,100

= 200 ом.

5. Определяем мощность рассеивания на аноде диода.

Из уравнения (2-21) имеем:

Р = 37,0 • 0,125 = 4,63 вт.

2-Зж. Эквивалентная схема диода. На рис. 2-16 дана эквивалентная схема диода для переменного тока. Схема состоит из соединенных параллельно активного сопротивления Г;



и емкости Сд. Емкость Сд - это емкость анод-катод диода. Сопротивление г; является средним значением динамического внутреннего сопротивления диода за промежуток времени, равный одному периоду подводимого сигнала, Таким образом,

(2-26)

Рис. 2-16. Экн ивалент-на5( схема диода

где Г; - мгновенное значение динамического внутреннего сопротивления диода как функция 6; I) - угол отсечки напряжения. Если, кроме постоянного напряжения, подать на диод небольшое переменное напряжение, то сопротивление диода в течение периода переменного напряжения будет почти постоянным и равным значению л,- в рабочей точке для режима покоя.

На частотах около 100 Мгц и выше в зависимости от типа диода время пролета электронов с катода на анод становится сравни мым с продолжительностью одного периода приложенного напряжения. В результате этого внутреннее сопротивление лг меняется, приобретая бесконечно большое значение, когда время пролета делается равным продолжительности периода. Действующее значение емкости Сд также увеличивается. На еще более высоких частотах г,- будет приобретать то отрицательное, то положительное значение 1. Двух-электродные лампы применяются в выпрямителях переменного тока, в качестве преобразователей частоты и детекторов в радиоприемниках, а также в некоторых специальных случаях, когда требуется наличие нелинейного элемента.

2-4. ТРИОДЫ

Триод представляет собой электронную лампу, у которой между катодом и анодом находится управляющий электрод. Этот электрод называется сеткой или управляющей сеткой. Потенциал, приложенный к сетке, управляет величиной анодного тока. Управление величиной анодного тока производится путем изменения электростатического поля вблизи катода. На рис. 2-17 представлено несколько конструкций триодов.

2-4а. Действие управляющей сетки. В § 2-За было рассмотрено влияние пространственного заряда на величину анодного тока диода. Ток возрастает до тех пор, пока отрицательный градиент потенциала вблизи поверхности катода, обусловленный наличием пространствен-

ного заряда, не будет слегка превышать положительный градиент потенциала за счет положительного напряжения на аноде. Эмиттируе-мые электроны, начальные скорости которых достаточны, чтобы преодолеть силу тормозящего поля у поверхности катода, поддерживают пространственный заряд в состоянии равновесия.

Если управляющую сетку поместить между катодом и анодом при условии более близкого расположения ее к катоду, то относительно небольшой потенциал на сетке по отношению к катоду может создать поле у поверхности катода, которое превысит поле анода. Если потенциал сетки отрицателен по отношению к катоду, то меньшее количество эмиттируемых электронов будет иметь достаточную начальную скорость, чтобы преодолеть возросший отрицательный градиент потенциала. В результате пространственный заряд возрастает, а пространственный ток уменьшается, пока не наступает новое состояние равновесия. При некотором достаточно большом отрицательном потенциале на сетке пространственный ток становится равным нулю. Значение напряжения на сетке, при котором анодный ток становится равным нулю, называется запирающим напряжением (или напряжением отсечки) £с0. Таким образом, при небольших изменениях напряжения на сетке можно в широких пределах изменять анодный ток. Чтобы сетка не перехватывала часть электронов пространственного тока, обычно работают при отрицательных напряжениях на сетке по отношению к катоду.

2-46. Коэффициент усиления. Так как сетка расположена очень близко к катоду, то изменение напряжения на сетке сильнее влияет на величину анодного тока, чем такое же изменение напряжения на аноде. Коэффициент усиления ц. электронной лампы определяется как отношение изменения анодного тока при изменении напряжения на сетке к изменению анодного тока при таком же изменении напряжения на аноде, т. е.

dIJdUc

dIJdU,



(2-27)

Анод

Сетка

Анод Сетка

Катод

Анод

Сетка

Катод

Рис 2-17. Типичные конструкции триодов.

Согласно уравнению (2-18) суммарный ток, идущий с катода триода, можно определить как

1 Более подробно о влиянии времени пролета электронов на работу диода см. S р a n g е п-berg К. R., Vacuum tubes, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, 1948.

/с + /а=(с/а + с)3/2;

(2-28)

сеточный ток; анодный ток;



k - постоянный коэффициент, зависящий от конструкции лампы; U3 - напряжение на аноде; Uz - напряжение на сетке. При отрицательном напряжении на сетке по отношению к катоду сеточный ток равен нулю и уравнение (2-28) примет вид:

1л = к(ил + исрК (2-29)

Если правая часть уравнения (2-29) равна нулю, то анодный ток становится равным нулю. При отрицательных значениях (£/а + + ц./Ус) анодный ток продолжает оставаться равным нулю Из уравнения (2-29) следует, что величина напряжения на сетке, при которой анодный ток становится равным нулю, определяется как

£со=--А, (2-30)

где £со - расчетное запирающее напряжение (напряжение отсечки), в. Однако из-за неоднородности электростатического поля лампы, обусловленной краевым эффектом, и некоторых других причин точно определить величину напряжения отсечки при заданном напряжении на аноде не представляется возможным Уравнение (2-30) дает меньшее значение, чем требуется в действительности.

2-4в. Характеристики триода. Связь между анодным током, анодным напряжением, сеточным током и сеточным напряжением в триоде нагляднее всего можно представить графически. Наиболее важным семейством кривых для триода является график зависимости анодного тока от напряжения на аноде при различных постоянных значениях напряжения на сетке. Этот график называется семейством анодных характеристик триода. На рис. 2-18


О 10в 200 300 400 500

Напряжение анода иа, в

Рис. 2-18. Семейство аиодиых характеристик типичного триода.

представлено семейство анодных характеристик типичного триода. На этом же рисунке показаны характеристики тока сеткн для различных значений положительного напряжения на сетке. Изменение направления кривизны анодных характеристик для положительных значений напряжения на сетке объясняется появлением сеточного тока. При нулевом анод-

ном напряжении весь ток, идущий с катода протекает в цепи сетки (если не учитыват эффект Эдисона). Большая часть электронов получающих ускорение за счет поля сетки сначала проходит между витками сетки, при ближается к аноду, а затем возвращается н сетку благодаря ее положительному потен циалу. При увеличении анодного напряжени анодный ток быстро возрастает, так как элек троны, получившие ускорение в поле положи тельно заряженной сетки и пролетевшие в прс странство сетка-анод, теперь начинают npf тягиваться анодом. Когда анодное напряже ние становится много больше напряжения н сетке, все электроны, прошедшие через витк сетки, попадают на анод При этом сеточны ток образуется только теми электронами, коте рые были первоначально перехвачены сеткоа-Так как с ростом анодного напряжения изм< няется поле у поверхности катода и возрастае общий ток, идущий с катода, то при низки анодных напряжениях анодный ток увелич! вается очень быстро, а затем его изменена происходит по закону степени трех вторы согласно уравнению (2-28). Когда напряжена на сетке превышает анодное напряжение, вс вторичные электроны, эмиттируемые с поверз ности анода, притягиваются сеткой, что веде к уменьшению анодного тока и увеличени тока сетки.

Пользуясь семейством анодных характ< ристик, можно построить еще два семейств характеристик, представляющих иногда npai тический интерес. Это, во-первых, семейстс анодно-сеточных характеристик, показывай щее зависимость анодного тока от напряжени на сетке при различных постоянных напряж ниях на аноде (рис. 2-19). Во-вторых, это с

4S -10 -5 0 5 в

Рис. 2-19. Семейство анодно-сеточиых характеристик типичного триода

мейство характеристик, показывающее зав симость напряжения на сетке от напряжеш на аноде для различных постоянных значен; анодного тока (рис. 4-18). Это семейство х рактеристик используется при расчете усил теля в режиме класса С (см. § 4-4).



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [11] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.0018