Трехэлектродные электронные лампы (триоды)

Для использования электронной лампы в качестве усилительного прибора в нее вводят третий, управляющий электрод – сетку и помещают ее между катодом и анодом ближе к катоду. Такой ЭВП называют триодом. При подаче на сетку потенциала относительно катода картина электрического поля между катодом и анодом изменяется. Изменяется и количество электронов, проходящих сквозь сетку к аноду, то есть, ток анода. Следовательно, в триоде на величину тока анода влияют две величины: напряжение на аноде и напряжение на сетке.

На рисунке 7 изображена схема включения лампового триода. В цепи сетки соединены последовательно два источника: постоянного напряжения смещения Е_см и переменного напряжения усиливаемого сигнала U_с. Анод подключен к источнику постоянного положительного напряжения Е_а через посредство резистора R_н, выполняющего функцию сопротивления нагрузки. Катод лампы соединен с общим проводом. Ток анода протекает последовательно от положительного полюса источника Е_а через сопротивление нагрузки к аноду и далее через промежуток анод – катод триода.

На рисунке 8 изображены сеточно-анодная и сеточная характеристики триода, снятые при неизменных напряжениях накала и анода, а также прямая, аппроксимирующая сеточно-анодную характеристику. Согласно аппроксимации при напряжении на сетке ниже напряжения отсечки U_отс ток анода равен нулю. При большем напряжении ток линейно нарастает. Скорость этого нарастания характеризует крутизна вольт-амперной характеристики

S = dI_a /dU_c I_a /U_c,

где I_a – приращение тока анода, вызванное приращением напряжения на сетке U_c.

Крутизна реальной характеристики, как показано на рис. 8, отличается от крутизны аппроксимирующей прямой.

Зависимость тока сетки от напряжения на ней существует лишь для положительных напряжений. Она отражает тот факт, что часть электронов, эмиттируемых катодом, под действием поля положительного потенциала сетки попадает на нее, и для того, чтобы отрицательный потенциал на сетке не накапливался, сетка должна иметь гальваническую связь с катодом. В схеме по рис. 7 эта связь осуществляется через последовательно соединенные источники напряжения Е_см и U_с.

Сопротивление нагрузки преобразует ток анода в напряжение на аноде:

U_a = E_a – R_н I_a.

схем с триодом. Более полные Одной характеристики по рис. 8 недостаточно для анализа и расчета сведения дают семейства характеристик: сеточно-анодных (см. рис. 9) и анодных (см. рис.10). На сеточно-анодных характеристиках U_a3 > U_a2 > U_a1. Семейство анодных характеристик представляет собой кривые зависимости I_a(U_a) при различных величинах напряжения на сетке U_c. Подобно тому, как на анодно-сеточных характеристиках определяется крутизна триода, на анодных – другой параметр, называемый внутренним сопротивлением триода:

R_i = dU_a /dI_a при U_с – const.

Произведение SR_i = - коэффициент усиления триода.

Коэффициент усиления показывает, какое приращение напряжения в вольтах на аноде получается при действии на сетке приращения напряжения в один вольт при условии, что ток анода остается неизменным:

.

На рисунке 11 изображена эквивалентная схема по переменному току выходной цепи усилителя по рис. 8. Здесь G – генератор напряжения, совместно с внутренним сопротивлением R_i моделирующий участок анод – катод триода, электродвижущая сила генератора E_G = U_c. Напряжение на нагрузке

U_н = E_GR_н/(R_н + R_i) = U_c R_н/(R_н + R_i).

Следовательно, коэффициент усиления по напряжению каскада с резистивной нагрузкой

K_U = R_н/(R_н + R_i) <,

а - это коэффициент усиления каскада при R_н .

Значения параметров S, R_i, триодов разных типов зависят от их назначения и конструкции, а также от режима измерения. Коэффициент усиления у разных триодов принимает значения в диапазоне от 4 до 125, крутизна составляет единицы – десятки мА/В.

С повышением частоты усиливаемого сигнала коэффициент усиления триода уменьшается. Одна из причин этого обусловлена наличием между электродами триода паразитных электрических емкостей сетка – катод С_ск, сетка – анод С_са, анод – катод С_ак. Порядок величины этих емкостей от 1..10 пФ в маломощных до более 50 пФ в мощных триодах.

На рисунке 12 изображена эквивалентная схема усилительного каскада на триоде с учетом междуэлектродных емкостей и внутреннего сопротивления источника сигнала.

С повышением частоты сигнала начинает сказываться шунтирующее действие С_ск на входное напряжения и С_ак на выходное напряжение. Через емкость С_са часть сигнала с выхода попадает на вход, причем, в противофазе с полезным сигналом, тем самым образуется цепь отрицательной обратной связи. В результате коэффициент усиления и входное сопротивление каскада уменьшаются. Особенно сильно влияет на спад усиления на высоких частотах емкость С_са.

Дата добавления: 2014-01-07