Генераторные триоды находят практическое применение в усилителях большой и средней мощности, работающих на частотах, доходящих до десятков и даже сотен мегагерц. Эти лампы имеют густую сетку, а стало быть и малые значения проницаемости (порядка 0,05—0,008).
Воспользовавшись формулой (29), можно определить напряжение на управляющей сетке Eс1, соответствующее началу анодно-сеточной характеристики при напряжении на аноде Uа = Еа:
(56)
Из формулы (56) можно сделать вывод, что генераторные триоды имеют «правое» расположение характеристик, т. е. работают с относительно большими сеточными токами. При этом в цепи управляющей сетки затрачивается значительная мощность.
Для генераторных триодов весьма важное значение имеет не только мощность, рассеиваемая на аноде, но и допустимая мощность рассеивания на управляющей сетке. Крутизна у этих ламп порядка нескольких десятков миллиампер на вольт, емкость Сас велика и доходит до 20 пф. Генераторные тетроды и пентоды имеют более «левое» расположение характеристик и меньшую проходную емкость (порядка десятых и даже сотых долей пикофарады).
Динатронный эффект в тетродах не позволяет выбирать напряжение на экранной сетке более (0,2÷0,3) Еа, что резко снижает полезную мощность лампы. У пентодов же, благодаря отсутствию динатронного эффекта, напряжение на экранной сетке можно увеличивать до 0,8Еа. Это приводит к росту крутизны характеристики и полезной мощности. Проницаемость их составляет 0,001—0,002, крутизна 10—20 ма/в, мощность не превышает 1—2 квт.
 |
Недостатком генераторных пентодов является большая входная емкость, доходящая у некоторых типов ламп до 20 и более пикофарад. При анализе работы схем, выполненных на генераторных лампах, обычно пользуются методом «кусочно-линейной» идеализации статических характеристик. При этом реальные статические характеристики представляют в виде отдельных прямолинейных отрезков (рис. 45). Исследуя работу генераторной лампы этим методом, удается получить сравнительно простые расчетные соотношения, отображающие особенности режима генераторных ламп в реальных условиях. Рис. 45. Идеализация характеристик генераторной лампы ломаной линией. |
Метод кусочно-линейной идеализации предполагает, что
- а) в общем случае суммарный ток генераторной лампы является суммой анодного тока и всех сеточных токов, т. е.
iΣ = φ(eа, eс1, eс2, eс3) = iа + iс1 + iс2 + iс3
- б) любую генераторную лампу можно заменить эквивалентным диодом с анодом, расположенным на месте управляющей сетки, к которому приложено управляющее напряжение. При этом управляющее напряжение создает в эквивалентном диоде ток, равный суммарному току генераторной лампы, к электродам которой приложены соответствующие напряжения
eΣ упр=eс1+D1eа+D2eс2+D3eс3 (57)
где eс1, eс2, eс3 - мгновенные значения напряжений на электродах генераторной лампы;
- проницаемость лампы по
управляющей сетке — постоянная величина, не зависящая от напряжений, приложенных
к электродам лампы;
- проницаемость лампы по
второй сетке — постоянная величина, не зависящая от напряжений на остальных
электродах;
- проницаемость лампы по
третьей сетке — тоже постоянная величина, не зависящая от напряжений на
остальных электродах.
Зависимость суммарного тока от напряжений на электродах лампы можно выразить в следующем виде:
iΣ=φ (eΣупр) = φ (eа, eс1, eс2, eс3) = iа+iс1+iс2+iс3 (58)
Отсюда следует, что суммарный ток лампы (пентода) при произвольных значениях напряжений на электродах (см. рис. 45) можно определить по характеристике, соответствующей нулевым значениям напряжений на электродах лампы, подав на анод эквивалентного диода напряжение eΣупр.
Уравнение (58) применительно к триоду упрощается и приобретает вид
iΣ= φ (eс1+D1eа)
так как ес2 и ес3 отсутствуют.
При больших напряжениях на аноде сеточный ток мал и им пренебрегают. В этом случае суммарный ток равен анодному. Такой режим работы лампы называется недонапряженным. С уменьшением анодного напряжения сеточный ток растет, однако при снижении величины еа до некоторого значения еа.кр, которое называют критическим анодным напряжением, рост сеточного тока незначителен и поэтому считают, что при еа > еа.кр сеточный ток триода не зависит от анодного напряжения и величина сеточного тока определяется только напряжением на управляющей сетке:
iс = φ(eс1)
При анодных напряжениях ниже еа.кр наблюдается значительный сеточный ток, который является функцией анодного и сеточного напряжений:
iс= φ (eс1, eа)
При этом суммарный электронный ток лампы перераспределяется между анодом и управляющей сеткой следующим образом: сеточный ток увеличивается за счет анодного тока, а анодный ток определяется разностью между суммарным и сеточным токами. Такой режим работы лампы называют перенапряженным.
Режим работы лампы при анодном напряжении, равном нулю или меньше нуля, называется сильноперенапряженным. Весь электронный ток в данном режиме замыкается на сетку и сеточный ток лампы определяется уравнением для суммарного тока.
В перенапряженном режиме лампа работает с меньшими потерями на аноде, схема имеет более высокий к. п. д. При этом ток экранирующей сетки во много раз превосходит ток управляющей и защитной сеток. Поэтому с достаточной для практики точностью можно считать, что общий сеточный ток генераторного пентода iс = iс1+ iс2+iс3≈ iс2, тогда суммарный ток лампы
iΣ ≈ iа+iс2 (59)
Сеточный ток, так же как и суммарный ток лампы, можно определить по характеристике с нулевыми напряжениями на электродах. Следует иметь в виду, что увеличение напряжений на аноде и защитной сетке приводит к уменьшению сеточного тока, так как уменьшается ток iс2.
Аналитическое выражение для сеточного тока пентода в общем случае имеет вид
iс = iс2 = φ (eс.упр) = φ(eс1 + μс2eс2-μс1eа-μс3eс3) (60)
где еа, ес1, ес2, ес3 — мгновенные значения напряжений на электродах лампы;
- коэффициент
напряженности режима по управляющей сетке. Обычно μс1 находится в
пределах от 0,5 до 1; при напряжениях на экранирующей сетке, равных нулю или
меньше нуля, μс1=0. При этом напряжение на аноде практически не
влияет на величину сеточного тока;
- коэффициент
напряженности режима по экранирующей сетке, имеющий величину порядка сотых или
десятых долей единицы;
- коэффициент
напряженности по третьей сетке.
Коэффициенты напряженности характеризуют смещение характеристики сеточного тока при изменении напряжения на соответствующей сетке. Таким образом, пользуясь только одной характеристикой (при еа = 0), можно определить как суммарный ток, так и сеточные токи лампы.
При определении суммарного тока по оси ес (см. рис. 45) следует откладывать управляющее напряжение для суммарного тока eΣупр, а при определении сеточного тока по этой же оси — управляющее напряжение для сеточного тока eс.упр.
Значительный практический интерес представляет так называемый критический режим работы генераторной лампы, который определяется условиями, когда сеточный ток еще невелик и им можно пренебречь, т. е. когда можно считать, что равно нулю управляющее напряжение для сеточного тока.
 |
На рис. 46 показана линия критического режима, представляющая собой геометрическое место точек, разделяющих недонапряженную область статических характеристик от перенапряженной. Таким образом, критическому режиму соответствует условие eс.упр=ес1+μс2ес2-μс3ес3-μсеа= 0 Рис.46. Реальные и идеализированные характеристики генераторного триода. л. к. р. — линия критического режима. |
Определив из этого условия напряжение ес1 и подставив его в уравнение (58) для суммарного тока, получим уравнение линии критического режима
iа.кр = φ[(μс1 + D1) еа- (μс3 + D3) eс3]. (61)
Последнее уравнение получено применительно к пентоду, у которого μс2 = D2.
Для тетрода
μс2= D2 + Kд(μс1 + D1), (62)
где Kд — коэффициент динатроиного эффекта, характеризующий склонность лампы к динатронному эффекту, находится в пределах 0,5—0,8.
Крутизна линии критического режима Sкр определяется из условия
(63)
Нетрудно видеть, что при замене реальной статической характеристики генераторной лампы идеализированной ломаной линией выражения для суммарного и сеточного токов лампы будут иметь вид
iΣ = S(eΣупр - Eс0) при Iс > iΣ > 0; (64)
iс = S (ес.упр - Eс0)при iΣ > iс > 0 (65)
где Eс0 = D1Eа0 — так называемое напряжение приведения по управляющей сетке, или напряжение на управляющей сетке, при котором идеализированная характеристика при нулевом анодном напряжении пересекает ось абсцисс; Еа0 — анодное напряжение приведения — напряжение на аноде, соответствующее идеализированной спрямленной характеристике, которая проходит через начало координат.
Так как напряжения на экранирующей и антидинатронной сетках обычно постоянны, то уравнения (58) и (60) в окончательном виде можно представить следующим образом:
iΣ = S(eс1+D1eа- E'с0), (66)
где
E'с0 =Eс0
-D2Eс2-D3Eс3
iс=S(eс1+μс1eа-E"с0)
(67)
где
E"с0 = Eс0-μс2Eс2+μс3Eс3
Важным параметром, приводимым в справочной литературе, является напряжение запирания, соответствующее точке пересечения идеализированной анодно-сеточной характеристики с осью абсцисс. Это напряжение называется геометрическим смещением и обозначается Е'с. Геометрическое смещение можно легко определить из уравнения (66), приравняв его нулю, тогда
Е'с=Е'с0-D1Eа (68)
Уравнения (66) и (67) называют обобщенными уравнениями, так как они справедливы для любого типа лампы (лампы отличаются друг от друга лишь параметрами S, D, μс, Е'с, Е'с0, E"0) и позволяют рассчитывать токи генераторных ламп при любых напряжениях на их электродах.
