генератор напряжения - \mz в эквивалентной схеме имеет внутреннее сопротивление, равное нулю (см. § 23-3). Точно так же можно построить эквивалентную схему анодной цепи с генератором тока. Для этого разделим обе части равенства (2-42) на г; и учтем, что (а в уравнении (2-42) является током через ZH. Таким образом,

-Sac = fa(l + ). (2-43)

На основании уравнения (2-43) можно начертить эквивалентную схему, как показано на рис. 2-28.

2-4ж. Векторные диаграммы для ламповых схем. Пользуясь эквивалентной схемой анодной цепи с эквивалентным гД , генератором напряже-

ния, можно представить все синусоидальные переменные напряжения в виде векторов и построить векторную диаграмму. Векторная диаграмма наглядно показывает относительные величины и фазовые соотношения действующих в схеме напряжений при различном характере нагрузки. Примеры векторных диаграмм для различных нагрузок показаны на рис. 2-29. Аналогично можно построить векторные диа-

-SlL.

zH

Рнс. 2-28. -Эквивалентная схема с генератором неизменного тока для рис. 2-26.

+30°

180-

"с

-/лиг

-30°

180°*

Рис. 2-29. Векторные диаграммы напряжений в анодной цепи электронной лампы для различных нагрузок. а - активная нагрузка, б - емкостная нагрузка; в - индуктивная нагрузка.

граммы для токов, пользуясь эквивалентной схемой анодной цепн с эквивалентным генератором тока.

2%-4з. Между электродные емкости лампы. Благодаря малому расстоянию между электро-

Рис. 2-30. Междуэлектродные емкости в триоде.

расстояние между сет-

дами и близости держателей и выводов, соединяющих электроды с цоколем лампы, между электродами лампы существуют емкости, которые оказывают значительное влияние на работу лампы. Междуэлектродные емкости триода показаны на рис. 2-30. К ним относятся: емкость между анодом и сеткой Са с, емкость между сеткой и катодом Сс к, емкость между анодом и катодом Са к и емкость между нитью накала н катодом Сн к в лампах с катодом косвенного накала. Так как

кой и катодом гораздо меньше, чем между анодом н сеткой, то емкость сетка-катод Сс к больше, чем емкость анод-сетка Са с . Так как сетка экранирует анод от катода, то емкость анод-катод Са к несколько меньше, чем емкости Сс.к или Са к. Однако вследствие близости держателей и выводов электродов разница в значениях емкостей Сск, Са с и Са к не так велика, как можно было бы ожидать на основании вышеизложенного. Лампы, предназначенные для работы на сверхвысоких частотах, не имеют цоколя и выводы электродов внутри н снаружи лампы разнесены н хорошо изолированы. В табл. 2-3 приведены типичные значения междуэлектродных емкостей для триодов с октальным цоколем, для триодов с миниатюрным цоколем, для сверхминиатюрных триодов и для триодов сверхвысоких частот. Междуэлектродные емкости лампы Са с, Сск и Саж обычно указываются заводом-изготовнтелем. Значение емкости Сн,к, как правило, не приводится, но известно, что для приемных триодов ее величина будет порядка 20-25 пф.

Таблица 2-3

Типичные значения междуэлектродных емкостей для триодов различных конструкций

При анализе ламповых схем в общую емкость эквивалентной цепи надо включать междуэлектродные емкости ламп с учетом емкости цоколей, емкости монтажа, емкость за счет эффекта Мнллера, эквивалентную емкость за счет времени пролета электронов и т. д. На сверхвысоких частотах нужно учитывать индуктивности выводов электродов (см. § 7-4з).

2-4и. Способы подачи смещения на сетку. Обычно при работе электронной лампы на сетку подается постоянное отрицательное на-

пряжение по отношению к катоду, так называемое смещение. Существуют четыре способа подачи смещения на сетку.

Первый способ заключается в подаче смещения от специального источника, как показано на рис. 2-31, а. Это так называемое фиксированное смещение.

По второму способу в цепь катода, т. е. между катодом и «минусом» источника анодного питания, включается небольшое активное сопротивление, как показано на рис. 2-31, б. Этот способ известен как катодное автоматическое смещение. Сопротивление в цепн катода выбирается такой величины, чтобы анодный ток, протекающий через лампу, создавал на этом сопротивлении падение напряжения, равное нужной величине смещения. Если не должно быть потери усиления за счет отрицательной обратной связи, то катодное сопротивление блокируется конденсатором, емкостное сопротивление которого незначительно на любой частоте сигнала (см § 3-56).

Третий способ получения сеточного смещения заключается в том, что в цепь между сеткой и катодом, как показано на рис. 2-31, в, включается большое активное сопротивление, обычно около 10 Моя. Напряжение смещения создается за счет тех электронов из пространственного заряда лампы, которые попадают на сетку и образуют ток между сеткой и катодом через внешнее сопротивление. Этот способ известен как сеточное автоматическое смещение. В момент включения внешних источников питания лампы сетка имеет тот же потенциал, что и катод, и небольшая часть эмиттируемых электронов, имеющих достаточную начальную скорость и нужное направление, будет ударяться о сетку. Поток этих электронов через внешнее сеточное сопротивление вызывает появление небольшого отрицательного напряжения на сетке лампы. Это уменьшает число электронов, попадающих на сетку из пространственного заряда. Наступает состояние равновесия, при котором число электронов, попадающих на сетку, как раз Достаточно, чтобы создать нужное смещение. Величина внешнего сеточного сопротивления Rz обычно выбирается в пределах 1 -10 Моя. Наличие остатков газа в лампе уменьшает сеточное смещение. Это объясняется тем, что в лампе происходит ударная ионизация молекул газа. Образующиеся прн этом положительные ионы притягиваются сеткой и создают положительное напряжение на сопротивлении

в цепи сеткн. В лампах приемного типа остаток газа в баллоне весьма мал и сеточное автоматическое смещение сохраняется отрицательным (см. § 3-8а). Величина смещения, которую можно получить этим способом, обычно около 1 в прн сопротивлении в цепи сетки в несколько мегом и больше. Поэтому сеточное автоматическое смещение применяется только прн весьма малых амплитудах сигнала на сетке.

Четвертый способ получения напряжения смещения, который часто применяется в генераторах н в усилителях радиочастоты, изображен на рис. 2-31, г. В цепь сеткн включено сопротивление утечки, на котором создается смещение за счет сеточных токов. В положительный полупериод проходящего (входного) сигнала потенциал сетки будет положительным по отношению к катоду. Возникающий прн этом сеточный ток заряжает конденсатор Сс. Разряд конденсатора Сс через сопротивление Rc создает на Rz почти постоянное напряжение, так как постоянная времени RCCC велика по сравне-

нию с периодом входного сигнала. При большой величине сопротивления Rc на нем создается достаточное смещение, так что сеточный ток будет протекать только при положительных значениях входного сигнала, близких к амплитудным.

2-4к. Сеточный ток и мощность рассеивания на сетке. При положительном напряжении на сетке по отношению к катоду в цепи сетки протекает сеточный ток. Как следует нз уравнения (2-28), сеточный ток триода является функцией двух напряжений: анодного и сеточного. Когда лампа работает в области положительных напряжений на сетке, сопротивление цепн сетка-катод становится весьма малым и цепь сетки начинает потреблять значительную мощность от источника входного сигнала.

Максимальный ток, который может выдержать сетка, ограничивается ее способностью рассеивать тепло, выделяющееся при попадании на сетку электронов, образующих сеточный ток. В маломощных лампах приемного типа конструкция сетки не рассчитана на значительный нагрев, и поэтому среднее значение сеточного тока в этих лампах должно быть малым. В мощных генераторных лампах, предназначенных для работы в режиме класса С, конструкция сетки весьма массивна и она может рассеивать значительную мощность.

2-4л. Энергетические соотношения в анодной цепи. Как было установлено в § 2-Зг, мощность рассеивания на аноде лампы опреде-

Рис. 2-31. Различные способы подачи смещения на сетку в ламповых схемах. а - фиксированное смещение; б - катодное смещение; в - контактное смещение; г - смещение за счет

сеточных токов.

ляется энергией, которая освобождается электронами, ударяющимися об анод, в единицу времени. Мощность рассеивания на аноде в любой момент определяется произведением мгновенных значений анодного напряжения и анодного тока. Источник анодного питания отдает лампе и ее нагрузке мощность, которая определяется произведением мгновенных значений напряжения источника питания и тока, проходящего через источник. Среднее значение мощности Р0, потребляемой аноДной цепью, будет равно:

(2-44)

где £а - напряжение анодного источника питания;

ха - мгновенное значение тока, потребляемого анодной цепью.

Обычно напряжение источника питания постоянно, а среднее значение анодного тока за период равно постоянной составляющей /а0, тогда мощность, потребляемая анодной цепью от источника, равна произведению £а/ао.

Сумма мощности рассеивания на аноде Ра и мощности РИ, отдаваемой в нагрузку, равна мощности, потребляемой от источника питания.

2-5. ТЕТРОДЫ

Тетрод представляет собой четырехэлек-тродную лампу, содержащую, кроме катода, сетки и анода, еще вторую сетку, так называемую экранирующую сетку, которая расположена между управляющей сеткой н анодом. Конструктивно экранирующая сетка, ,1

Рис. 2-32. Тетрод.

схематическое устройство тетрода;

изображение тетрода на схемах.

/ - диодный цилиндр; 2-спираль экранирующей сегки; 3 - спираль управляющей сетки; 4 - катодный цилиндр; г< - анод; 6 - экранирующая сетка; 7 - управляющая сетка; 8 - катод; 9 - иить иакала.

так же как и управляющая, может быть выполнена в виде проволочной сетки или спирали. Схематическое устройство тетрода показано на рис. 2-32, а, а условное изображение его на схемах - на рис. 2-32, 6.

Первоначально тетрод был разработан с целью устранения недостатков, присущих триоду из-за относительно большой междуэлектродной емкости анод-сетка. К этим недостаткам относятся: 1) увеличение входной динамической емкости триода при увеличении усиления ступени, так называемый эффект Миллера (см.

§ 3-8в); 2) необходимость нейтрализации в резонансных усилителях, чтобы устранить возможность генерации за счет обратной связи через емкость анод-сетка. Так как экранирующая сетка образует электростатический экран между анодом и управляющей сеткой, то емкость между этими двумя электродами значительно снижается, сводя, таким образом, к минимуму эффект Миллера и исключая необходимость нейтрализации в резонансных усилителях низких и средних радиочастот (о верхней предельной частоте в резонансных усилителях без применения нейтрализации см. § 7-4и).

Поскольку экранирующая сетка является дополнительным электростатическим экраном между катодом и анодом, анодное напряжение оказывает очень малое влияние на градиент потенциала у поверхности катода и, следовательно, на величину тока в лампе. Экранирующая сетка обычно работает при положительном напряжении, которое составляет от 25 до 100% анодного напряжения. На рис. 2-33 показано

/ - в плоскости между витками сеток; 2 - в плоскости, проходящей через витки сеток.

Расстояние от катода

Рис. 2-33. Распределение потенциала в типичном тетроде.

типичное распределение потенциала в тетроде. Благодаря своему положительному потенциалу экранирующая сетка перехватывает некоторое количество электронов из общего электронного потока в лампе. В обычно применяемых схемах ток экранирующей сетки составляет 0,1-0,3 от величины анодного тока.

Крутизна анодно-сеточной характеристики триода S с некоторым приближением пропорциональна корню третьей степени из анодного тока. Так как введение в лампу экранирующей сетки уменьшает анодный ток примерно на 25%, то крутизна характеристики тетрода S уменьшается примерно на 10% по сравнению с крутизной эквивалентного триода. Одновременно благодаря экранирующему действию второй сетки значительно увеличивается внутреннее сопротивление лампы г,-, так как анодное напряжение гораздо меньше влияет на анодный ток. Прн этом также увеличивается и коэффициент усиления тетрода и. по сравнению с коэффициентом усиления эквивалентного триода.