Особенности конструкции ламп
Генераторные лампы предназначены для работы в мощных радиоэлектронных устройствах. Эти лампы конструктивно выполнены в виде триодов, тетродов и пентодов, принцип действия которых ничем не отличается от принципа действия приемно-усилительных ламп.
Основным назначением генераторной лампы является отдача нагрузке максимальной мощности полезного сигнала. Максимальную мощность Р в сопротивлении нагрузки Rн можно получить при прохождении по нему наибольшего тока. Если нагрузка включена в анодную цепь лампы, то
(54)
где Ima — амплитуда анодного тока; Rн — сопротивление нагрузки; Imн и Umн — амплитудные значения тока и напряжения в нагрузке; ζ — коэффициент использования анодного напряжения; Еа — напряжение источника анодного питания.
Для получения большей амплитуды переменной составляющей анодного тока напряжение на управляющей сетке следует изменять в широких пределах, заходя в область положительных напряжений на управляющей сетке, что приводит к появлению значительных сеточных токов. Из формулы (54) также следует, что генераторные лампы должны работать при высоких анодных напряжениях.
Катоды генераторных ламп должны быть наиболее эффективными. С этой целью обычно используют оксидные катоды. Однако их применение ограничено лампами малой и средней мощности (до 1 квт), так как при анодных напряжениях свыше 1,5 кв, вследствие ионизации остаточного газа, оксидные катоды быстро теряют эмиссию. Поэтому в генераторных лампах большой мощности применяют более стойкие пленочные катоды.
Аноды генераторных ламп мощностью до 1—1,5 квт изготовляют из никеля, молибдена, тантала. Часто их покрывают тонким слоем циркония, что способствует увеличению лучеиспускательной способности анода и поглощению остаточных газов в лампе. Аноды более мощных ламп требуют принудительного охлаждения и поэтому имеют особую конструкцию, описываемую ниже. Тепло, выделяемое на аноде лампы, либо отдается омывающему анод потоку воды, либо уносится потоком обдувающего его воздуха.
Искусственное, принудительное охлаждение анода дает возможность изготовлять генераторные лампы с полезной мощностью до тысяч киловатт.
Мощность Ра, рассеиваемая на аноде, зависит от энергетических показателей схемы:
(55)
где η — коэффициент полезного действия схемы; Р — колебательная мощность, отдаваемая нагрузке.
Как видно из формулы (55), чем выше значение η, тем меньше величина Ра. Рассеиваемая на аноде мощность не должна превышать допустимую, которая приводится в справочниках для каждого типа лампы.
Сетки генераторных ламп изготовляют из молибдена или вольфрама. В процессе работы схемы напряжение на аноде меняется. Когда оно становится минимальным, токи сеток могут достигать значительных величин. Поэтому сетки должны иметь достаточную поверхность охлаждения. В особенно трудных тепловых условиях работает управляющая сетка, которая дополнительно нагревается горячим катодом. Разогретая сетка может начать эмиттировать электроны, появится ток обратного направления, что приводит к изменению режима работы лампы. В связи с этим в генераторных лампах управляющую сетку располагают несколько дальше от катода, чем у приемно-усилительных ламп. Крутизна генераторной лампы по этой причине невелика.
В генераторных пентодах третья, защитная, сетка делается значительно гуще, чем в приемно-усилительных лампах. При нулевом потенциале на этой сетке (когда она соединена с катодом), вследствие неравномерности распределения электрического поля в плоскости ее витков, начальный участок анодной характеристики очень плавно переходит в пологую часть ее.
 |
При подаче на защитную сетку небольшого положительного потенциала анодная характеристика улучшается: начальный участок идет более круто и пологий участок характеристики начинается при меньших анодных напряжениях (рис. 43). Рис. 43. Характеристики генераторного пентода при Uc3 = 0 и Uc3>0. |
Для уменьшения термоэлектронной эмиссии и динатронного эффекта сетки покрывают цирконием.
Существенную роль при работе генераторных ламп играют междуэлектродные емкости. Особенно вредна проходная емкость Сас. Для снижения ее уменьшают размеры электродов, разносят выводы анода и управляющей сетки, используют вместо триодов экранированные лампы.
Генераторные лампы с лучистым охлаждением внешне мало отличаются от обычных приемно-усилительных ламп. Они имеют лишь несколько большие габариты, разнесенные выводы анода и управляющей сетки.
Однако при конструировании мощных генераторных ламп встречаются трудности с отводом тепла от сеток (особенно от экранирующей). Поэтому в большинстве случаев мощные генераторные лампы изготовляют в триодном исполнении. При воздушном охлаждении изготовляют триоды мощностью до 100 квт. Конструкции, рассчитанные на большую мощность, имеют, как правило, водяное охлаждение.
 |
Значительный интерес представляют разборные конструкции корпусов мощных генераторных ламп, которые позволяют в условиях эксплуатации заменять отдельные неисправные детали лампы, удешевляет конструкцию и увеличивает срок службы ламп. Мощные генераторные лампы (рис. 44) состоят из медного цилиндра, закрытого с одной стороны; с другой стороны к нему приварен стеклянный баллон. Цилиндр является анодом. Внутри него помещаются катод и управляющая сетка. Медный цилиндр помещают в кожух с проточной водой. Рис. 44. Мощный генераторный триод. 1—стеклянный баллон; 2 — сетка; 3 — анод: 4 — бачок с водой; 5 — катод; 6 — кода. |
Генераторные лампы, предназначенные для работы на сверхвысоких частотах (на частотах более 30 Мгц), имеют особое конструктивное исполнение, связанное с необходимостью обеспечить:
- малое время пролета электронов между электродами, что достигается сближением электродов и увеличением напряжений на них;
- малые междуэлектронные емкости и индуктивности вводов (за счет уменьшения размеров электродов и применения кольцевых вводов всех или части электродов);
- малые диэлектрические потери в баллоне и цоколе лампы (для этой цели вместо стекла используют специальную керамику).
