напряжениях называются семейством характеристик. Примером такого семейства могут служить приведенные на рис. 118 динамические (нагрузочные) характеристики зависимости выпрямленного напряжения от выпрямленного тока при разных сопротивлениях нагрузки для одного диода лампы бХбС. Искомые значения выпрямленных токов и напряжений лежат на пересечении линии сопротивления нагрузки с линией напряжения сигнала. Имея это семейство, можно измерить ламповым вольтметром постоянного тока напряжение на нагрузке и, зная величину сопротивления нагрузки, оп1еделить напряжение подводимого к лампе сигнала.

3it 32 30 28 Z6 Zk 22 2018 16 Ш 12 10 8 6 U 2 напряжение нагрузки в

Рис. 118. Нагрузочные характеристики одного диода лампы бХбС

Пусть ламповый вольтметр постоянного тока показал на нагрузке детектора в 100 ком напряжение 18 в. Проведя из точки, соответствующей напряжению 18 в на нагрузке, вертикальную линию до пересечения с линией сопротивления нагрузки 100 ком, определяем, что точка пересечения соответствует подводимому сиг-

налу в 15 в (эффективных). Если вольтметр показал 15 в на нагрузке, то таким же способом находим, что напряжение сигнала, действующее на детектор, равно приблизительно 12,5 в.

Для мощных силовых двойных диодов-двуханодных кенотронов, если это специально не оговорено, семейства характеристик зависимости выпрямленного напряжения от выпрямленного тока даются для двухполупериодной схемы выпрямителя. Для работы кенотрона важна величина емкости входного (ближайшего к кенотрону) конденсатора фильтра. При большой емкости этого конденсатора через кенотрон будет проходить ток большой амплитуды, что снизит срок службы кенотрона. Если емкость на входе фильтра будет меньшей величины, то кенотрон прослужит дольше.

Как правило, для маломощных кенотронов входная емкость фильтра не должна превышать 20 мкф. Если для улучшения фильтрации емкость приходится увеличивать, то в цепь катода кенотрона ставят сопротивление, ограничивающее амплитуду тока через кенотрон,

Трехэлектродная лампа - триод

Через два года после создания первого электронного прибора-двухэлектродной лампы, или диода, появилась.новая лампа - трехэлектродная, или триод, которая не потеряла своего значения и в наши дни, когда появились совершенные полупроводниковые приборы,

Трнод отличается от диода-наличием еще одного электрода, расположенного между катодом и анодом. Этот электрод назвали сеткой, так как в первых триодах он действительно был сделан из тонкой сетки (рис. 119). Сетка изолирована от катода и от анода. Если же ее вывод снаружи баллона лампы соединить с катодом, то она почти не будет влиять на прохождение тока в лампе. Почти - потому что некоторые электроны, вылетевшие из катода, все же попадут на сетку и не долетят до анода. Если на сетку подать напряжение, включив между катодом и сеткой допол-

Нить Сетка

Нить Нить Сетка

Рис. 119. Устройство трехэлектродной лампы

нительную батарею, так, чтобы на сетке стало положительное напряжение относительно катода, то электроны из облачка возле катода устремятся к сетке и, пролетев через нее, попадут-на анод. Анодный ток ламлы возрастет (рис. 120). Если же сеточную батарею включить так, чтобы на сетке оказался минус по отношению к катоду, то отрицательно заряженная сетка будет препятствовать электронам в их полете к аноду, прижимать электронное облачко к катоду и этим мешать вылету электронов из катода,

ПИШИ

Рис. 120. Влияние напряжения сетки на анодный ток триода

уменьшая анодный ток. Большое отрицательное напряжение на сетке может не только загнать все электроны облачка на катод, но и не дать им вылететь из катода, т. е, может полностью запереть лампу - не пропускать через нее анодный ток. Если сетку сделать достаточно густой и расположить ее поближе к катоду, то можно маленьким напряжением на сетке сильно изменять анодный ток лампы.

Величина, на которую изменяется анодный ток лампы при изменении сеточного напряжения на один вольт, называется крутизной характеристики лампы.

Изменять анодный ток триода можно изменением как сеточного, так и анодного напряжения. Однако, поскольку сетка триода ближе к катоду, -чем анод, изменение сеточного напряжения сильнее действует на анодный ток, чем изменение анодного напряжения, В некоторых типах современных ламп сетка удалена от катода на несколько десятков микрон. Анод же расположен от катода так далеко , что расстояние между ними можно измерить обычной школьной линейкой - оно составляет обычно несколько миллиметров.

На различии влийния сетки и аиода на анодный toK лампы основано- применение гриода в усилителях и генераторах.

Число, показывающее, на сколько вольт надо изменить анодное напряжение, чтобы это было равноценно изменению на один вольт сеточного напряжения, называется коэффициентом усиления лампы.

Коэффициент усиления зависит от конструкции лампы и от питающих ее напряжений. Он характеризует только способность лампы усиливать; величина же усиления, даваемого лампой, зависит еще от внутреннего сопротивления лампы и от сопротивления нагрузки, включенной в ее анодную цепь.

Характеристики триода

Работа трехэлектродной лампы зависит от напряжений а аноде и на сетке лампы, поэтому графически изобразить работу такой лампы сложнее, чем двухэлектродной, но подобные графики тем более нужны. Для триода, как и для диода, можно построить анодные характеристики. Но если для диода при определенном накале существует одна анодная характеристика, то в триоде каждому напряжению па сетке соответствует своя анодная характеристика. Несколько характеристик, соответствующих разным значениям напряжения на сетке, составляют семейство анодных характеристик триода. Такое семейство для лампы 6С2П показано на рис. 121.

На практике часто бывает удобнее пользоваться не анодными, а анодно-сеточными, или, как их сокращенно называют, сеточными характеристиками лампы.

50 100 150 200 250

Напряжение анода, в

Рис. 121. Анодные характеристики триода 6С2П

-1 О +t *2 +3 Напряжение на сет не

Рис. 122. Анодно-сеточная характеристика триода

Анодно-сеточная характеристика показывает, как, изменяется анодный ток лампы, если постоянное напряжение на ее сетке изменяется, а напряжения накала и анода остаются неизменными. Постоянное напряжение на сетке лампы называют напряжением смещения, так как оно как бы смещает рабочую точку по характеристике лампы.

На рис. 122 показана анодно-сеточная характеристика триода. Из этой характеристики видно, что при отрицательном напряжении на сетке, превышающем 3 в (точка а), сетка так сильно отталкивает летящие от катода электроны, что даже самые быстрые из них не могут проскочить К аноду, и поэтому анодный ток отсутствует. В этом случае говорят, что лампа заперта сеточным смещением в 3 е.

Если уменьшать сеточ1ное смещение от запирающего значения до нулевого, то анодный ток лампы будет увеличиваться. Вначале отбудет нараать медленно - лампа отпирается . Потом ток начнет нарастать все быстрее, а начиная с точки б на характеристике анодный ток будет изменяться пропорционально изменению сеточного смещения. Характеристика лампы между точками бив представляет собой прямую линию; этот участок называют линейным участком характеристики. Он кончается при небольшом положительном напряжении на сетке, при котором начинается верхний загиб характеристики-участок в - г. После загиба анодный ток сначала медленно растет, а потом начинает убывать. Этот участок (показанный пунктиром) соответствует моменту, когда полностью исчерпываются запасы электронов в электронном облачке, а -ставшая положительной относительно катода сетка начинает сама потреблять все большую долю катодного тока, уменьшая этим долю тока, приходящегося на анод: начинается перераспределение тока между анодом и сеткой. Снятие характеристики триода на этом лучше закончить, чтобы лампой еще можно было воспользоваться. Если продолжать увеличивать положительное напряжение

на сетке после начала перераспределения тока, то сетка будет раскаливаться и выделять газы, анод и катод будут перегреваться и лампа может или дать газ , или сгореть . Практически лампы мало используются на верхнем загибе характеристики, в основном они работают на прямолинейном участке или на нил^нем загибе

-6 -J -4 -3 -2 -/ о *t +2 1-3 *4 *3 в Напряжение на сетне

Рис. 123. Семейство анодно-сеточных характеристик триода

(участок а - б). Итак, рабочая часть характеристики лампы в основном располагается в области отрицательных сеточных смещений и состоит из двух участков: нижнего загиба и прямолинейного участка.

Рассмотренная характергистика лампы снята при одном vsm&-менном анодном напряжении. Если на один график нанести характеристики лампы при нескольких разных анодных напряжениях, то получится семейство анодноч:еточных характеристик, показанное на рис. 123.

Определение параметров ламп

Основные величины, характеризующие лампу, к числу которых, в частности, относятся рассмотренные выше крутизна характеристики и коэффициент усиления, называются параметрами лампы.

- Имея семейство анодно-сеточных характеристик лампы хотя бы из двух кривых, можно без труда определить любой из ее параметров. Например, из приведенных на рис. 124 характеристик лампы 6Ф5 видно, что при уменьшении отрицательного напряжения на сетке на 0,5 в (от точки а до точки б) аноднуй ток увеличивается на 0,85 ма (от точки б до точки в). Следовательно, при изменении сеточиого напряжения на 1 в анодный ток изменится на 0,85 . - ,

= 1,7 ма\в, а это и есть крутизна характеристики лампы.

Из тех же характеристик лампы видно, что уменьшение анод ного напряжения на 100 в (от 250 до 150 в при неизменном напряжении на сетке, равном -1 в) влечет за собой определенное уменг?-

шение анодного тока (от точки г до точ1ки а). Уменьшение анодного напряжения можно компенсировать увеличением сеточного напряжения (точнее, уменьшением отрицательного напряжения на сетке) на 0,95 в (от г до д). Анодный том в этом случае достигает своего прежнего значения (2,85 ма). Таким образом, 100 анодных вольт равноценны 0,95 сеточного вольта. Следовательно, один сеточный вольт влияет сильнее

анодного в

0,95

коэффициент

= 105 раз. А это усиления

и есть лампы.

Иногда используется еще один параметр лампы - ее внутреннее сопротивление. Определить внутреннее сопротивление лампы

нетрудно из тех же характеристик -2,0 -t,5 -i.a -0.5

Напряжение иасетне

Рис. 124. Определение параметров лампы 6Ф5 по ее анодно-сеточным характеристикам

лампы. Уменьшение анодного напряжения на 100 в (от 250 до 150 в) влечет за собой (при напряжении ц^а сетке, равном -1 в) уменьшение анодного тока на

1,6 ма (от точки а, где ток равен 2,85 ма, до точки а, где ток равен 1,25 ма). Отсюда согласно закону Ома внутреннее сопротивление лампы равно

Изменение анодного напряжения (в вольтах) 100 Изменение анодного тока (в амперах) 0,0016

ом = 62 ООО ом.

Если внимательно вдуматься в смысл параметров триода и рассмотреть построение треугольников, то можно установить строгую и простую связь между параметрами триода на прямолинейном участке характеристики.

В нашем примере внутреннее сопротивление лампы Ri равно 62 000 ом, или, что то же самое, 62 в на миллиампер. Значит, если не менять напряжения сетки, то для увеличения анодного тока на 1 ма понадобится увеличить анодное напряжение на 62 в. Но на величину анодного тока влияет, н еще сильнее, чем анодное напряжение, напряжение сетки; коэффициент усиления лампы р, и по-казьввает, во сколько раз это влияние сильнее.

Если знать два любых параметра триода, легко определить третий. Например, если известно, что крутизна характеристики лампы 5= 1,7 Maje, то, значит, для приращения тока на 1 ма понадобится изменить сеточное смещение на 1 : 1,7 в. Но известно, что в анодной цепи для изменекия тока на ту же величину 1 ма тр©-

буется 62 в. Значит, вольт сеточного напряжения действует сильнее вольта анодного напряжения во столько раз, сколько раз величина 1 : 1,7 содержится в 62:

62:(1:1,7) = 62 Х 1,7 = 105.

Произведение внутреннего сопротивления на крутизну триода равно его коэффициенту усиления:

Пользуясь этой зависимостью, можно определить любой из трех основных параметров триода. Например, понадобилось узнать внутреннее сопротивление Ri, а крутизна 5 и коэффициент усиления ц известны. Делимр- на 5 <и получаем внутреннее сопротивление:

Только надо следить за размерностью входящих в формулу величин: крутизну следует подставить в миллиамперах на вольт, тогда внутреннее сопротивление получится в тысячах ом.

Тетрод и пентод

Вскоре после появления трехэле-ктродной лампы были обнаружены новые возможности ее использования.

Оказалось, что при определенных условиях лампа из усилительной может превратиться в генераторную, т. е. может преобразовывать подводимую к ней от источников питания энергию постоянного, тока в энергию переменн(э.го тока желаемой частоты. Генераторы переменного тока высокой частоты с электронными лампами оказались настолько удобными, простыми, экономичными и устойчивыми в работе, что быстро вытеснили другие типы высокочастотных генераторов.

Появление трехэлектродной лампы и использование ее для уси- ления и генерации колебаний произ'вело в технике связи переворот. Усилителыная лампа резко повысила чувствительность радиоприемника: позволила принимать очень далекие и маломощные станции, а также сделала возможным громкоговорящий прием. Радио стало говорящим, поющим и играющим , т. е. была разрещена проблема радиотелефонирования.

Но по мере освоения трехэлектродной лампы в ней были обнаружены существенные недостатки. Так, например, через емкость между анодом и сеткой лампы энергия из анодной цепи проникала в сеточную и при большом усилении на высоких частотах лампа начинала генерировать, что, конечно, нарушало ее работу как усилителя.

Чтобы уменьшить проникновение энергии из анодной цепи в се-

t04Hyw и taKHM образом избежать возбуждения нежелательной генерации, в лампу ввели вторую сетку, отгораживающую (экранирующую) первую сетку от анода.

Эту вторую сетку стали называть экранирующей, а первую в отличие от экранирующей назвали управляющей, так как на нее подаются колеб^ия, управляющие электронным потоком лампы.

Четырехэлектродные лампы, называемые также тетродами (рис. 125), работали устойчивее и лучше, чем триоды. Они к тому же обладали значительно большим коэффициентом усиления. Если в триодах коэффициент усиления находился в пределах 20-30, максимум 100-120, то в тетродах он возрастал до 300-500.

Рис. 125. Тетрод

Рис. 126. Пентод

Но-и в тетродах обнаружились недостатки. При усилении сравнительно сильных колебаний в тетродах появлялись особые искажения за счет излучения анодом вторичных электронов и попадания их на экранирующую сетку. Чтобы преградить дорогу этим электронам и защитить от них экранирующую сетку, в лам'пу пришлось ввести третью сетку - защитную, или, как ее еще называют, антидинатронную. Появилась новая, пятиэлектродная лампа, или пентод (рис. 126). В пентоде достигнуто наименьшее влияние анодной цепи на цепь управляющей сетки. Это позволяет получать от пентода устойчивое и большое усиление (до 3000-4000) в широком диапазоне радиочастот. Благодаря большому внутреннему сопротивлению пентода в его анодную цепь можно включать добротные контуры без существенного ухудшения их добротности.

Превосходство пентодов над триодами и даже тетродами бы-

ло настолько велико, что вскоре те и другие были в значительной степени вытеснены пентодом.

Пентод применяется при усилении низкой (звуковой) частоты как в выходных, так и в предварительных каскадах. На радиочастотах до волн метрового диапазона включительно высокочастотные пентоды удовлетворительно работают в качестве усилителей и генераторов колебаний, смесителей и модуляторов, детекторов и ограничителей.

В роли выходного усилителя низкой частоты пентод выгодно отличается от триода своей экономичностью. Вполне удовлетворительно работают в качестве выходных ламп и лучевые тетроды, характеристики которых аналогичны пентодным. Например, среднего качества выходной лучевой тетрод 6П1П отдает в полтора раза большую мощность, чем выходной триод 6С4С, потребляя при этом на накал в два раза меньшую мощность, имея несколько меньшее анодное напряжение и значительно меньшие размеры.

Единственно, в чем пентод и лучевой тетрод уступают триоду,- это в том, что они вносят большие нелинейные искажения. Поэтому триоду часто отдается предпочтение в тех случаях, когда усилитель не должен искажать качества звучания. Да и в этом случае триод нередко заменяется пентодом .и л и лучевым тетродом, включенным по схеме триода, так как подходящие триоды на каждый случай найти не так-то просто.

Комбинированные лампы *

Наряду с улучшением характеристик простых и сложных радиоламп создаются и комбинированные лампы. Комбинированную лампу не следует путать со сложной. Комбинированная лампа - это соединение в одном баллоне нескольких простых или сложных ламп. В наши дни уже установился ассортимент комбинированных лампиз которых чаще других, встречаются двойной диод (двух-анодный кенотрон), двойной триод, двойной диод и триод, двойной диод и пентод, триод-гексод. Характеристики отдельных диодов и пентодов, составляющих эти комбинации, повторяют характеристики соответствующих одиночных ламп, но комбинирование позволяет более удобно собрать схему, уменьшить размеры аппарата и удешевить его. Стоит же комбинированная лампа дешевле, чем стоила бы каждая из составляющих ее ламп в отдельности.

Комбинированные лампы удобно применять для двухполупе-риодного выпрямления (двуханодный кенотрон), автоматической регулировки усиления (двойной диод), для усиления промежуточной частоты и детектирования (двойной диод и пентод); триод-гексод применяется в супергетеродинном приемнике в качестве гетеродина (триод) и смесителя (гексод). Во многих схемах используются двойные триоды; в практике радиолюбителя они чаще всего применяются в сеточном детекторе и в усилителе низкой частоты или как двухкаскадные усилители низкой частоты на одной комбинированной лампе.