Общий курс физики Том 3. Электричество - Сивухин Д.В.
Скачать (прямая ссылка):
Часть электронов, исходящих из катода, попадает на сетку, и в цепи последней возникает ток і7(;, называемый сеточным током. Полный ток в лампе 3 слагается из анодного тока о7я и тока на сетку е7с: ©7 = е7а + е?с- Появление заметного сеточного тока нежелательно, так как оно приводит к бесполезному расходованию электрической энергии в цепи сетки. Однако в большинстве случаев основной поток электронов проходит сквозь редкую сетку, так что сеточный ток мал по сравнению с анодным током. Поэтому величиной <г7с мы, как правило, будем пренебрегать и считать, что 3 — За.
Анодный ток е7а является функцией сеточного Vc и анодного Va напряжений: = <&я (Ус, Va). На практике эту функцию при-
нято характеризовать двумя семействами кривых, называемых сеточными и анодными характеристиками. Сеточная характеристика есть кривая <г7Й = (Ус), изображающая зависимость анодного
тока<^а от сеточного напряжения Vc при условии, что анодное напряжение и накал катода поддерживаются постоянными. Аналогично, анодная характеристика есть кривая, представляющая зависимость того же тока от анодного напряжения, если остаются постоянными сеточное напряжение и накал катода. Схематически сеточные
§ 102]
ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛАМПЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
469
и анодные характеристики представлены на рис. 247 и 248. Сеточные характеристики поднимаются более круто, чем анодные. При увеличении параметра Va сеточные характеристики смещаются влево. То же происходит с анодными характеристиками при увеличении параметра При повышении температуры накала катода возрастает ток насыщения и оба семейства характеристик вытягиваются вверх.
Анодный ток о7а меняется нелинейно как с изменением Vc, так и с изменением Уа. Только на средних участках характеристики
почти прямолинейны, так что здесь приближенно соблюдается закон Ома. На этих участках производные
практически постоянны. Производная 5 называется крутизной (сеточной) характеристики, а производная Rt — дифференциальным или внутренним сопротивлением лампы.
Как видно из рис. 247, при изменении параметра Va форма сеточной характеристики практически остается неизменной, но вся характеристика смещается влево (при увеличении Уа) или вправо (при уменьшении Уа). При этом равным приращениям параметра Уа соответствуют равные смещения характеристики. Отсюда следует, что анодный ток а7а зависит не от напряжений Vc и Va в отдельности, а только от их комбинации Vy = Ус + DVa, где D — положительная постоянная, называемая проницаемостью сетки. Она меньше единицы, так как изменения сеточного напряжения значительно сильнее влияют на величину анодного тока, чем такие же изменения анодного напряжения. Таким образом, функция двух переменных о7а = (Ус, Уа) фактически переходит в функцию одной переменной Vy — Ус + DVa. По этой причине величина Vy называется
Рис. 247.
Рис. 248.
(102.1)
470'
ТОКИ В МЕТАЛЛАХ, ПОЛУПРОВОДНИКАХ И ВАКУУМЕ
[ГЛ. VII
управляющим напряжением. Дифференцируя формулу е? Л = = (Vy) = (Ус + DVa), получаем
о___/де7а\ _ d?7а
[dVjv ~dVy
1
щ
d<?7а /dV
____ ___ ___L _ <?n
dVjvc~dVy \dvjvc~*u-
Отсюда следует, что параметры лампы S, D, R{ связаны соотношением
SDRi = 1. (102.2)
3. Трехэлектродная лампа может служить для усиления электрических сигналов и переменных токов. Принципиальная схема усилителя на триоде приведена на рис. 249. В анодную цепь лампы введена батарея с электродвижущей силой % и нагрузочное сопротивление R&. Усиливаемое на-/ пряжение прикладывается между сеткой и катодом. Рассматривая анодный ток как функцию управляющего напряжения Уу, напишем
A^a = 5AVy = 5(AVc + DAVa).
Рис. 249.
Применяя же закон Ома к внешнему участку цепи К^А и пренебрегая при этом внутренним сопротивлением батареи и подводящих проводов, получим
Va = g-tfa#a.
Так как величина Ш постоянна, то
AVa = -R,A3a = -RaS (AVc + DAVJ,
и, следовательно,
AVg
AVc
RaS \ + SDRa'
Используя соотношение (102.2), приведем эту формулу к виду
Ra 1
AV,
AVC
(102.3)
Полученная формула показывает, как связаны между собой амплитуды колебаний анодного и сеточного напряжений. В частном случае, когда Rt /?а, она переходит в
AV*
AVC
D’
(102.4)
§ 102]
ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛАМПЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
471
Поэтому величина К = 1ID называется коэффициентом усиления лампы. В другом предельном случае, когда Rt Ra,
= (Ю2.5)
и усиление тем больше, чем больше крутизна характеристики S. Знак минус в формулах (102.3)—(102.5) означает, что фазы колебаний сеточного и анодного напряжений противоположны.
Усиление электрического сигнала можно повторять многократно. Для этого напряжение, усиленное первой лампой, подается на сетку второй; напряжение, усиленное второй лампой, — на сетку третьей и т. д. Одна из схем такого каскадного усилителя представлена на рис. 250. Напряжение на сетку каждой лампы подается не непосредственно, а через разделительный конденсатор С. Последний, не препятствуя прохождению переменного усиливаемого сигнала, не допускает на сетку высокое постоянное напряжение анодной батареи. Между сеткой и катодом каждой лампы включено сопротивление г (утечка сетки).
