Главная Электровакуумный прибор с термоэлектронным катодом



составляющая анодного тока создает на нагрузке переменное падение напряжения IaRa. Следует заметить, что переменное напряжение на аноде находится в противофазе с переменными напряжениями на сетке и нагрузке - при увеличении напряжения на сетке возрастают анодный ток и напряжение на нагрузке, а следовательно, уменьшается напряжение на аноде.

Зная переменные напряжения на сетке и аноде, можно оценить усилительные свойства схемы. Коэффициентом усиления схемы называется отнощение переменного напряжения на нагрузке (или равного ему переменного напряжения на аноде) к переменному напряжению на сетке:

ia Ua

(3.4)

Наконец, использование выходных характеристик позволяет произвести и энергетический расчет схемы. Если иввестны напряжение Еа и составляющая /„о, то можно найти мощность, расходуемую этим источником:

P, = EJa.- (3.5)

Часть этой мощности выделяется на нагрузке постоянной и переменной составляющими тока. Потери, создаваемые постоянной составляющей,

а мощность, выделяемая переменной составляющей и называемая колебательной или выходной.

P. = \llRa=~UaIa.

(3.7)

Из построения следует, что колебательная мощность пропорциональна площади нагрузочного треугольника (коэффициент пропорциональности определяется масштабными коэффициентами).

Остальная мощность расходуется на аноде лампы:

Pa = Po~PR-P>c- • (3.8)

Принимая во внимание, что колебательная мощность является полезной мощностью схемы, можно говорить и о коэффициенте полезного действия усилителя

7) = А. (3.9)

Приведенный расчет носит ориентировочный характер. При точном расчете необходимо производить гармонический анализ кривой пульсирующего анодного тока.

При увеличении напряжения смещения Eg лампы, работающей в режиме Ai, рабочий участок характеристики будет перемещаться в область более отрицательных сеточных напряжений, пока, наконец, его нижняя граница не совместится с начальной точкой характеристики (рис. 3.5). Дальнейшее увеличение Eg 118

приведет к «отсечке» анодного тока - анодный ток будет отсутствовать в те интервалы времени, в течение которых мгновенное сеточное напряжение Ug становится меньше напряжения запирания ugo. Такой режим работы, называемый режимом АВь представлен на рис. 3.7.

Построение, приведенное на этом рисунке, показывает, что в режиме АВ] а анодной цепи возникают импульсы анодного тока. Длительность импульса характеризуют углом в, именуемым углом отсечки. Он представляет собой выраженную в угловом измереми половину времени действия имлульса. Из простейших геометрических соображений, яа которых здесь не останавливаемся, можно найти и величину угла отсечки:

С05в =

"go -

3(3.10)

Нетрудно понять, что в режиме АВ] высшими гармоническими анодного тока уже нельзя пренебрегать. Теперь они определяются не только нелинейностью характеристики, но и «отсечкой» анодного тока. Соответственно составляющая ha «е характеризуется положением исходной точки, а амплитуда переменной составляющей основной частоты /


-/-\zrrft

рабочей не равна

наибольшему отклонению тока от среднего значения. Их можно иайти, только производя гармонический анализ полного тока.

Если напэяжение смещения сделать равным напряжению запирания, то угол

отсечки анодного тока будет равен -. Такой режим называется режимом Bi.

Режим при еще большем напряжении смещения, когда в< -, именуется режимом С. Соответствующие этим режимам графические расчеты, подобные представленным на рис. 3.7, читателю полезно проделать самостоятельно.

Так же, гок и режим АВ,, режимы Bi и Ci характеризуются значительным уровнем нелинейных искажений. Определение составляющих анодного тока в этих режимах возможно лишь с помощью гармонического анализа.

Все .рассмотренные выше .режимы были ограничены условием Ug<\Eg\. Если оно не выполняется, то рабочий участок нагрузочной управляющей характеристики перекрывает часть области положительных сеточных напряжений, и в цепи сетки возникает ток, протекающий в те интервалы времени, в течение которых Ug > 0. Каждому из режимов Ai, ABi, В, и С соответствует дублирующий его режим, отличающийся только наличием сеточного тока. Этими режимами являются режимы Аг, АВг, Вг и Сг.

Прежде чем рассматривать режимы с токами сетки, необходимо ознакомиться с нагрузочными управляющими и входными характеристиками, соответствующими случаю, когда сопротивление включено не только в цепь анода, но и в цепь сетки (рис. 3.1).

На рис, 3.8 представлены статические характеристики токов

анода и сетки (Ra = Rg =0) и нагрузочные при Ra О » Rg = О



и при 0= О и 0. В первом случае, т.е. когда Ua = Ea - iaRa

и, Ug = нагрузочная управляющая характеристика за счет падения напряжения на анодной нагрузке проходит ниже статической, а нагрузочная входная выше статической (при меньшем напряжении на аноде ток сетки будет больше).


Рис. 3.8

Сопротивление Rg играет роль лишь в области, где ug >0. По-этому во втором случае (Ra" О и /?g=i 0) нагрузочная управляющая характеристика в области, где и <0, совпадает с нагрузочной характеристикой при О и /?g = 0. В области же положительных сеточных напряжений она становится более плоской вследствие падения напряжения, создаваемого сеточным током на сопротивлении Rg; сеточное напряжение Mg, а вместе с ним и анодный ток будут меньше, чем при Rg = 0. Соответственно при

О и /?g О ниже проходит и нагрузочная входная характеристика.

Построение нагрузочных характеристик осуществляется с помощью выходных и переходных характеристик и иллюстрируется на рис. 3.9. При этом приняли Еа = \Ь0 в, Ra = 5 ком, Rg = О и 1 ком. Для наглядности построено по одной точке каждой нагрузочной характеристики. Остальные точки могут быть получены аналогично.

Строятся характеристики следующим образом. По данным значениям Еа и Ra строим нагрузочную линию. Далее задаемся каким-либо значением Ug и находим точку А пересечения выходной характеристики, соответствующей этому значению Ug, с нагрузочной линией (при построении точки А на рис. 3.9 приняли, что Ug = +4 в). Точка А определяет ток анода (23 ма) и анодное на-

пряжение (47 в). Зная напряжения на сетке и аноде, можно найти ток сетки (2,8 ма). Для этого достаточно, очевидно, из точки 4 опустить перпендикуляр на характеристику тока сетки, соответствующую заданному напряжению Mg (точка В).

6С6Б


Рис. 3.9

Остается перенести найденные точки на левый график, где по горизонтгльной оси отложено напряжение на сетке. Если Rg = О, то их следует откладывать при м - Ug (точки А и В), а если Rg О, то при Ug = Ug + igRg (точки А" и В"). В случае, рассмотренном на рисунке, точки А" и В" откладываются при напряжении Ug = -1-4-1-2,8 • 10"3. 1000=4-6,8 в. Метод построения нагрузочной управляющей характеристики при Ug < О рассмотрен выше (рис. 3.4).

Из построения, приведенного на рис. 3.9, сле-аует, что при изменении напряжения, питающего цепь сетки, рабочая точка В сеточного тока перемещается по линии, построенной в нижней части правого графика и называемой нагрузочной линией тока сетки.

На p:ic. 3.10 методом, изложенным выше, по нагрузочным характеристикам построены временные зависимости анодного и сеточного токов в




режиме Аз. Сплошные графики относятся к случаю, когда Rg = О, а графики, нанесенные пунктиром, - когда Rg Ф 0.

Из построения следует, что при работе с сеточными токами за счет расширения рабочего участка нагрузочной характеристики можно значительно увеличить амплитуду переменной составляющей анодного тока.

С другой стороны, из рисунка видно, что при работе с токами сетки включение в сеточную цепь сопротивления приводит к «уплощению» верхней полуволны анодного тока. В результате усиливаются нелинейные искажения и уменьшается амплитуда переменной составляющей анодного тока.

Этим объясняется, что более мощные лампы, для которых особенно важно получить большую амплитуду переменной составляющей тока анода, чаще работают в режимах с токами сетки, но без сопротивления в сеточной цепи. Наоборот, маломощные лампы используются в режимах без сеточных токов и, как правило, в и« сеточные цепи включают сопротивления (назначение сопротивления Rg выясняется ниже).

ZKft

Временные зависимости анодного и сеточного токов в режимах АВг, Вг и Cj строятся аналогично. В качестве примера еа рис. 3.11 такое построение произведено для режима Сг (на ос-Л La.ig новании предыдущего рассмот-

рен только случай, когда =0). В этом режиме анодный ток носит импульсный характер и для устранения нелинейных искажений в цепь аиода приходится включать избирательную нагрузку.

Из построений, сделалных на рис. 3.10 и 3.11, видно, что в цепи сетки протекают импульсы сеточного тока, т. е. также, как и анодный ток, сеточный ток содержит постоянную составляющую /«о, переменную составляющую основной частоты It и леременные составляющие кратных частот.

Заметим, что все режимы с «отсечкой» анодного тока, богатые содержанием высших гармонических тока, могут быть использованы в схемах умножения частоты.

Особенностью расчета схемы, приведенной на рис. 3.1, но работающей на пентоде, является отсутствие необходимости построения нагрузочной управляющей характеристики. Так как анодное напряжение пентода слабо влияет на его анодный ток, то включение в цепь анода нагрузки, хотя и снижает анодное напряжение, практически не влияет на анодный ток, т. е. статическая и нагрузочная управляющие характеристики совпадают друг с другом. Исключением является случай, когда нагрузка включена и в цепь второй сетки. При этом нагрузочная характеристика проходит


ниже статической, так как при увеличении тока второй сетки уменьшается напряжение, подводимое к ней, а следовательно, и анодный ток.


Рис. 3.12

В некоторых схемах на пентодах приходится рассчитывать на ток второй сетки. Пример такого расчета представлен на рис. 3.12. Он относится к случаю, когда Еа = 400 в, Egz = О, Egs = 150 в и Ra = 5 ком. Как и в предыдущих расчетах, значения анодного тока определяются точками пересечения нагрузочной линии с соответствующими характеристиками. Так как эти точки определяют и значения анодного напряжения, то для нахождения тока второй сетки достаточно из точки пересечения опустить перпендикуляр на характеристику этого тока, снятую при том же напряжении на первой сетке. Соединяя точки пересечения перпендикуляров с характеристиками, получим нагрузочную линию тока второй сетки (по этой линии перемещается рабочая точка тока второй сетки при изменении напряжения на первой сетке).

В заключение коротко остановимся на методе расчета анодного тока диода. На рис. 3.13 приведена исследуемая схема. В цепь анода включены источник постоянного Еа и переменного Иа~ напряжений (через обозначено суммарное напряжение, питающее цепь анода), а также нагрузка Ra- Напряжение на аноде лампы

Лампа задана статической характеристикой, изображенной на рис. 3.14.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 [18] 19 20


0.011