Это интересно

С ростом частоты усилительные свойства триода ухудшаются, что проявляется в увеличении расхода мощности на входе лампы, падении выходной мощности и уменьшении усиления. Как и в диоде, частотная зависимость параметров триода определяется не только влиянием меж­дуэлектродных емкостей лампы, но и инерционностью электронного потока.
    Инерционность электронного потока вызывает появление тока в цепи сетки даже в том случае, когда ее напряжение отрицательно. Для пояснения рассмотрим схему наведения токов в триоде. В целях упрощения будем считать сетку очень густой (D=0); тогда электроны, движущиеся между катодом и сеткой, будут наводить ток I_к~ только в сеточной цепи, а электроны, движущиеся между сеткой и анодом,— только в сеточно-анодной цепи I_а~ (рис. 9.21). Ток в цепи сетки пред­ставляет собой разность наведенных токов: I_с~ = I_к~ - I_а~. И на низких частотах при отрицательном напряжении сетки, когда отсутствует перехват электронов, I_к = I_а, а сеточный ток и проводимость G_ак рав­ны нулю.
      При значительном увеличении частоты f переменного напряжения сетки U_с~ его период T = 1 / f оказывается сравнимым по величине с временем пролета электронов от катода до сетки т_кс, которое в соответствии с выражением (8.13) в плоскостных триодах определяется выражением
    Угол пролета электронов от катода до сетки
    θ_кс = ώт_кс
    при этом существенно возрастает и между наведенными токами I_к- и I_а- появляется сдвиг по фазе. Это явление поясняет рис. 9.22, на котором изображена векторная диаграмма напряжений и токов в триоде при больших углах пролета. Ток I_к~ сдвинут по фазе относительно напряжения U_с- на угол φ_к, составляющий некоторую долю δ от угла пролета электронов θ_кс от катода до сетки.
    Ток I_а~ в цепи сетки сдвинут по фазе относительно напряжения сетки на угол φ_а=θ_кс+θ_са- В результате разность этих токов оказывается не равной нулю и в цепи сетки возникает наведенный ток I_с~ = I_к~ - I_а~, который, очевидно, имеет активную и реактивную составляющие.
    Наибольший интерес представляет активная составляющая наведенного тока сетки, определяющая потери во входной цепи:
    I_{с. акт} = I_к~ cos δθ_кс-I_а~ cos θ_кс  (θ_са << θ_кс).
    При небольших углах пролета, при которых обычно используются лампы, модули токов можно считать равными: I_к~=I_а~=SU_с~. Влияние инерционности электронного потока на модуль крутизны S проявляется лишь при больших, практически неиспользуемых углах пролета. Появление активной входной проводимости указывает на то, что уже при небольших углах пролета на управление электронным потоком с помощью отрицательно заряженной сетки затрачивается мощность. С энергетической точки зрения последнее обстоятельство объясняется тем, что вследствие инерционности электронного потока число электронов, ускоряемых переменным полем сетки, всегда больше числа электронов, тормозящихся этим полем. В результате и возникает передача энергии от переменного электрического поля электронному потоку...
    Далее...

ЧАСТЬ 7

ТРИОД В РЕЖИМЕ УСИЛЕНИЯ

Режим усиления

Общие сведения. Одним из важнейших применений триода являет­ся усиление колебаний. Простейшая схема усилителя показана на рис. 9.24. В анодную цепь лампы включаются источник постоянного напряжения E_ак (источник питания анодной цепи) и разделительный резистор R, предотвращающий шунтирование выхода лампы низким сопротивлением источника питания анодной цепи E_ак. На вход лам­пы подается входное переменное напряжение U_вх = U_mc подлежащее усилению. Выходное напряжение U_вых = U_ma снимается с анода лам­пы и подается на нагрузку параллельно лампе. Сопротивление на­грузки R_н будем для простоты считать очень большим (R_н>>R).

Такое соотношение имеет место, нап­ример, в случае, когда выходное нап­ряжение с анода данной лампы пода­ется на сетку лампы следующей сту­пени усиления, работающей при от­рицательном напряжении смещения сетки, т. е. без сеточного тока. При этом нагрузкой лампы, поглощающей энергию, фактически является раз­делительный резистор R, а входная цепь лампы следующей ступени усиления создает только реактивную емкостную нагрузку, обусловленную входной емкостью этой лампы. На низких частотах ею можно пренебречь.

Если же сопротивление нагрузки R_н одного порядка с сопротив­лением разделительного резистора R, то полное сопротивление на­грузки будет определяться соотношением (R+R_н)/(RR_н), так как по переменной составляющей тока резистор и нагрузка включены парал­лельно. И наконец, при R_н<<R полное сопротивление нагрузки равно R_н.

На практике встречается вариант, когда нагрузка включается в цепь анода последовательно с источником питания E_ак и надобность в разделительном резисторе R отпадает.

Процесс усиления колебаний протекает следующим образом. Под действием переменного напряжения сетки U_mc в анодной цепи появ­ляется переменная составляющая тока I_ma, создающая на раздели­тельном резисторе R переменное напряжение U_mr=RI_ma, а на аноде лампы — переменное напряжение E_ак- U_mr Переменная состав­ляющая анодного напряжения U_ma= — U_mr = —RI_ma будет иметь та­кую же форму, как и входное напряжение U_mc, если постоянные на­пряжения источника питания анодной цепи E_ак и смещения сетки E_ск выбраны такой величины, что работа происходит на прямолинейном участке передаточной характеристики I_а=f(U_с), где изменения анод­ного тока пропорциональны изменению напряжения сетки. Такой ре­жим работы называется режимом линейного усиления.

Амплитуда переменного напряжения анода U_ma будет больше амп­литуды переменного напряжения сетки U_mc, если сопротивление на­грузки (в данном случае резистора R) достаточно велико. Происходит неискаженное усиление колебаний.

Нагрузочные характеристики. Напряжение анода при наличии на­грузки в анодной цепи определяется выражением

U_ma=E_ак - RI_a,(9.54)

Отсюда видно, что напряжение анода изменяется в противофазе с изменением напряжения сетки: при повышении сеточного напряже­ния возрастает ток анода, увеличивается падение напряжения на на­грузке и напряжение анода падает; при уменьшении сеточного напря­жения анодное напряжение возрастает. Результирующее изменение анодного тока при изменении сеточного напряжения в данном случае оказывается меньше, чем при постоянном напряжении анода, т. е. управляющее действие сетки ослабляется. Поэтому передаточная ха­рактеристика триодного усилителя идет более полого, чем передаточ­ная характеристика триода (рис. 9.25).

Построение ее можно выполнить с помощью статических характе­ристик триода и соотношения (9.54), подставляя в него последователь­но напряжения U'_a, U"_a, U'"_a и т. д., при которых сняты статические ха­рактеристики. Найдем соответствующие им значения токов I'_a, I"_a, I'"_a и т. д,., определяющие искомые точки пересечения (рис. 9.25).

Входная характеристика I_с=f(U_с) триодного усилителя идет выше входной характеристики триода (рис. 9.25). Это объясняется тем, что при наличии анодной нагрузки с повышением сеточного напряжения одновременно снижается напряжение анода и коэффициент токораспределения, определяемый соотношением (9.28), β = I_а / I_с=C(U_а / U_с) ½ уменьшается быстрее, чем при U_а=const.

Соотношение (9.54), связывающее ток и напряжение анода при на­личии нагрузки, представляет собой уравнение прямой I_а = f(U_а). Нанесем график этой зависимости, называемой нагрузочной характеристикой, на семейство выходных характеристик триода (рис. 9.26). Для этого отметим на осях две точки, через которые проходит нагрузочная характеристика: (I_а=0, U_а=E_ак) и (U_а=0, I_а=E_ак / R), и про­ведем через них прямую. Точки 1, 2, . . ., 6 пересечения нагрузочной характеристики с выходными характеристиками лампы определяют анодный ток и анодное напряжение при заданных значениях U_с, R и E_ак.

Отметим, что если при U_а=0 ток I_а=E_ак / R получается слишком большим (не умещается на графике при выбранном масштабе), то для построения нагрузочной характеристики можно взять любое напря­жение анода и, определив ток для этой точки: I'_a=(E_ак— U'_a) / R, провести прямую через точки E_ак, 0, U'_a, I'_a.

Выбор режима линейного усиления. Как указывалось, в режиме линейного усиления изменения анодного тока и напряжения сетки должны быть пропорциональными, следовательно, рабочая точка должна перемещаться в пределах прямолинейного участка анодно-сеточной характеристики триода (участок ВС на рис. 9.27, а). Нижняя часть анодно-сеточной характеристики триода (левее точки В) имеет значительную кривизну и для усиления обычно не используется, так как здесь возникают сильные искажения формы сигнала. Граница области неискаженного усиления лежит правее точки запирания лампы.

Искажения при усилении могут возникать и за счет криволинейности характеристики сеточного тока, поэтому режим работы выбирают в области отрицательных напряжений, где сеточного тока нет, граница области неискаженного усиления лежит при U_с≤0.

На семействе выходных характеристик (рис. 9.27, б) границы области неискаженного усиления ВС отмечены штриховкой у крайних характеристик. В пределах этой области отрезки, отсекаемые на нагрузочной характеристике соседними выходными характеристиками, должны быть практически одинаковы, так как они определяют изме­нение напряжения и тока анода при изменении напряжения сетки на одну и ту же величину.

Напряжение смещения E_ск при симметричной форме сигнала выбирают посередине прямолинейного участка характеристики (в точке А). Максимально допустимая амплитуда переменного напряжения сетки должна быть выбрана так, чтобы рабочая точка, перемещающаяся под действием этого переменного напряжения по нагрузочной характеристике в ту и другую сторону, не выходила за пределы прямо­линейного участка ВС.

Для выбранного режима по характеристикам могут быть определены переменная и постоянная составляющие тока анода I_mа, I_а0 и напряжения анода U_mа и U_a0, что и показано на рис. 9.27.

При выборе рабочего режима лампы следует проследить, чтобы мощность, выделяемая на аноде, не превышала максимально допусти­мого значения: U_aI_a<P_amax. Для этого находят максимально допусти­мое значение анодного тока

I_amax = P_amax / U_a(9.55)

при нескольких значениях напряжения U_a. На семейство передаточных либо выходных характеристик (рис. 9.27, б) наносят график этой зависимости, представляющий собой гиперболу. Он ограничивает на характеристиках область возможных режимов лампы сверху, и нагрузочная характеристика должна проходить ниже его. Поскольку рабочая точка перемещается всегда по нагрузочной характеристике, при соблюдении этого условия анодный ток лампы никогда не превышает максимально допустимого значения I_amax и мощность, рассеиваемая анодом лампы, будет ниже максимально допустимой.

Батушев В. А. Электронные приборы. М.: Высшая школа, 1980

Часть [1]  [2]  [3]  [4]  [5]  [6]  [7]  [8]  [9]

Статьи

Ламповый звук Тайны лампового звука Волшебство лампового звука [1] [2] Когда лампа лучше, чем транзистор [1] [2] Почему вакуумный триод звучит музыкально Схемотехника ламповых усилителей Лампы или транзисторы? Лампы! Однотактный ламповый усилитель для начинающих Двухтактные ламповые усилители Оконечный пушпульный усилитель - схема Уильямсона-Хафлера-Кероеса Рекомендации по повторению реплики схемы Уильямсона-Хафлера-Кероеса Однотактный усилитель с непосредственной связью. Схема Loftin-White [1] [2] Трехламповый усилитель Губина Однотактник на 300В Усилители низкой частоты Расчет каскада с нагрузкой в аноде Однотактный усилитель на лампе 807 [1] [2] Циклотрон. Мощный усилитель с выходными лампами ГУ-50 SE на RB300 Однотактный усилитель мощности на 300В. Модель WE91 для 90-х годов [1] [2] Как улучшить звучание HI-FI системы [1] [2] [3] [4] [5] [6] Лампы и звук: назад, в будущее [1] [2] [3] [4] [5] Однотактный ламповый ... [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] Апгрейд усилителя XD845MKIII [1] [2] "Усилитель" для наушников на SRPP [1] [2] [3] [4] [5] [6] Ламповый High-End [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [...] Обзор журнала Glass Audio за 1998 год [1] [2] Обзор журнала Glass Audio за 1999 год Корректор для винила Компенсированные регуляторы громкости Усилитель НЧ Даешь ONGAKU! Tubesaurus Rex Усилитель НЧ с комбинированной обратной связью Прибор для измерения напряжения накала высоковольтных кенотронов George Ohm живет в Харькове Ревизия однотактного усилителя с межкаскадным трансформатором Усилитель мощности НЧ с высоким КПД Двухканальный усилитель НЧ Усилитель НЧ с клавишным переключателем Радиотрансляционные установки ТУ-50 и ТУ-100 Портативный проигрыватель Усилитель НЧ Усилитель без выходного трансформатора Усилители без выходного трансформатора Лампово-полупроводниковый УМЗЧ Акустика Бытовые акустические системы [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] Там, где живут басы [1] [2] [3] [4] [5] [6] The Onken Enclosure Категории слухового восприятия [1] [2] Три взгляда на акустику помещений [1] [2] Акустика в которой мы живем [1] [2] Акустика офисов Мифы звукоизоляции Акустика отделочных материалов Акустический агрегат с объемным звучанием Акустические свойства домашней мебели Акустические линзы для громкоговорителей Акустические измерения в практике радиолюбителя Акустический фазоинвертор Акустика студий [1] [2] Полезные советы разработчиков Hi-End Триод против пентода. Что выбрать? [1] [2] SINGLE-ENDED VS PUSH-PULL [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] Одноламповые усилители низкой частоты Как пользоваться характеристиками электронных ламп Многоламповые усилители НЧ на импортных лампах Контактно-резисторный коммутатор входов Как проверять аппаратуру в салоне Что лучше: 4 или 8 Ом акустика? Выходной трансформатор для однотактника. Быть или не быть линейным Простая и быстрая проверка трансформаторов Десять способов усовершенствовать вашу аудиокомнату Испытатель ламп Понижение уровня фона в усилителях Evolution Пять правил рационального питания Трансформаторы в однотактных усилителях Выходные трансформаторы Измерение характеристик выходного трансформатора [1] [2] Однотактный «Magnum» Какая лампа нам нужна Какая лампа нам нужна и будет ли она? Улучшенная конфигурация листов трансформаторной стали Должен ли УМЗЧ иметь малое выходное сопротивление? [1] [2] Звук: интересные наблюдения Вся правда об акустике ProAc Немного теории лампового звука О заметности искажений История лампы 300B Краткая история возникновения Hi-Fi Возможен ли "виниловый ренессанс?" [1] [2] [3] Hi-End: Мифы и реальность [1] [2] Как не заблудиться в кабельных джунглях? Побалуйте свои уши! [1] [2] Ограничение сигнала усилителем – можно ли работать в клиппинге? "Хай-Энд" умер, да здравствует "Хай-Энд"! [1] [2] Блестящие звукозаписи [1] [2] [3] Семь слов об ошибках аудиоэкспертизы Частотные, нелинейные и фазовые искажения Внешние факторы, влияющие на восприятие звука Многоканальный окружающий звук [1] [2] [3] [4] Магнитная запись: мифы и реальность Теория схемотехники и звукотехники Для начинающих. Как работает усилитель [1] [2] Принципы схемотехники электронных ламп [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] Хрестоматия радиолюбителя, 1963г. [1] [2] [3] [4] [5] Конструктивный расчет входных и выходных трансформаторов [1] [2] Как работают звуковые трансформаторы Элементарная теория схем с обратной связью [1] [2] [3] Теория звукотехники Двухтактно-параллельный усилитель НЧ Особенности стандартов, описывающих мощность в звукотехнике Отрицательная обратная связь в усилителях Классы усилителей мощности Элементарная теория триода [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] Как работает лучевой тетрод О мощности, ваттах, децибелах... [1] [2] Теория звука [1] [2] [3] [4] Звук и цифровые технологии [1] [2] [3] [4] [5] [6] Проектирование абсолютно устойчивых усилителей [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] Звуковые форматы Описание стандарта MP3 Правильная мощность Начинающим. Радиолампа Высококачественный усилитель низкой частоты Объемный звук [1] [2] [3] Парадоксы электрона Вибратор к гитаре Ламповый авометр Старая и популярная 12АХ7/ЕСС83 Принцип устройства и работы электро-вакуумных приборов Двухэлектродные лампы Трехэлектродные лампы Рабочий режим триода Многоэлектродные и специальные лампы Электронно-лучевые трубки Газоразрядные и индикаторные приборы Фотоэлектронные приборы Собственные шумы электронных ламп Особенности работы электронных ламп на СВЧ Специальные электронные приборы для СВЧ Надежность и испытание электровакуумных приборов Основы схемотехники ламповых усилителей Искажения в усилителях, их измерение, меры по снижению искажений Основные сведения о радиокомпонентах Источники питания Каскады усиления мощности Каскады предварительного усиления Широкополосные усилители Усилительный каскад с катодной нагрузкой [1] [2] Life in Vacuum. EL34 Life in Vacuum. 6H8C, 6H9C Life in Vacuum. SV572 SV6550 6C5C 6C3П/6C4П Двойной триод 6Н3П Пентод 6Ж5П 6П42С / 6П45С Лучевой тетрод 6П1П Пентод 6П14П в оконечном каскаде Двойной триод 6Н14П Кенотрон 1Ц11П Демпферный диод 6Ц10П Что и как мы слышим

Это интересно

Усиление сигнала по напряжению, обеспечиваемое усилителем, характеризуется коэффициентом K_U, равным отношению выходного переменного напряжения U_вых = U_ma к переменному напряжению сетки U_mс = U_вх
    K_U = U_ma / U_mс(9.56)
    Его можно вычислить, определив по характеристикам амплитуду выходного переменного напряжения U_ma при заданной амплитуде пе­ременного напряжения сетки U_mс (рис. 9.27).
    Коэффициент усиления по напряжению можно выразить через дифференциальные статические параметры лампы и сопротивление нагрузки. Для этой цели используем выражения (9.32), (9.37), получим I_mа = SU_mс+ U_ma /R_i и учтем, что согласно соотношению (9.54)  U_ma=—R I_mа.Тогда
    С учетом выражений (9.40) и (9.56) найдем, что коэффициент усиле­ния по напряжению
    т. е. усилитель дает тем большее усиление, чем выше статический коэф­фициент усиления μ и больше сопротивление нагрузки R по сравне­нию с внутренним сопротивлением лампы R_i. Практически выбирать отношение R / R_i > 4-5 нецелесообразно, так как при дальнейшем увеличении сопротивления нагрузки усиление возрастает незначительно. Знак минус перед правой частью выражения (9.57) указывает, что выходное напряжение изменяется в противофазе с входным.
    Статический коэффициент усиления триода обычно не превышает 100, следовательно, триодный усилитель может дать усиление сигнала по напряжению не более чем в 75-80 раз.
    В ряде случаев от усилителя требуется получить лишь возможно большее выходное напряжение, а необходимый ток невелик, так как сопротивление нагрузки большое (например, нагрузкой является вход следующей ступени усиления, работающей без сеточного тока). Такой режим называют режимом усиления по напряжению.
    Выходную мощность определяют как мощность переменной составляющей, тока, выделяющейся в нагрузке:
    P_вых = ½RI_ma² = ½U_mrI_ma (9.58)
    Она может быть вычислена по значениям I_ma и U_mr найденным с помощью характеристик рис. 9.27, б. Величина выходной мощности пропорциональна площади треугольника ACD (или АЕВ). Отсюда следует, что для получения большей мощности лампа должна иметь высокое анодное напряжение E_ак, большой допустимый катодный ток I_кmax. Из формулы (9.58) получим
    При заданном переменном напряжении сетки U_mc² выходная мощность достигает максимума при R = R_i:
    Из выражения (9.59а) следует, что чем больше крутизна S и коэффициент усиления лампы μ, тем меньшее напряжение возбуждения U_mc требуется для получения заданной мощности на выходе. Таким образом, лампы, имеющие большую величину произведения μS, являются более чувствительными.
    С ростом переменного напряжения сетки...
    Далее...