ТЕТРОДЫ И ПЕНТОДЫ
Казалось бы, при помощи трехэлектродных ламп можно получить усиление любой величины. Если недостаточно усиление, даваемое
одной лампой, то можно применить две, три, пять и т. д. ламп и в конце концов получить нужное усиление. Однако возможность
применения многих ламп для последовательного усиления сигнала ограничивается опасностью возникновения собственных колебаний
вследствие наличия у лампы междуэлектродных емкостей. С последним фактором надо познакомиться поближе, так как междуэлектродные
емкости ламп играют огромную роль в работе радиоаппаратуры.
Два любых проводника, помещенных на некотором расстоянии один от другого, обладают определенной взаимной емкостью. Она
зависит от размеров проводников и расстояния между ними.
Анод и сетка лампы являются проводниками, находящимися очень близко друг от друга. Поэтому между анодом и сеткой лампы
существует емкость, носящая- название междуэлектродной (рис. 1).
Любая емкость способна проводить переменный ток, притом тем лучше, чем больше ее вели чина и чем выше частота переменного
тока. Поэтому пространство анод — сетка лампы не является для переменного тока непреодолимой преградой. Междуэлёктродная
емкость как бы «связывает» анодную цепь лампы с ее сеточной цепью (рис. 2). Переменные напряжения, действующие в анодной цепи,
через междуэлектродную емкость воздействуют на
сеточную цепь и создают в ней некоторое напряжение, которое вновь воздействует на анодный ток. Это явление носит название
обратной связи для переменных токов. Обратная связь широко чиспользуется
в радиотехнике для генерирования высокочастотных токов на передающих радиостанциях служат ламповые генераторы с обратной связью, В каждом супергетеродинном приемнике
имеется гетеродин, который также представляет собой генератор с обратной связью.
Но обратная связь полезна только тогда, когда она возникает там, где это нужно, и ее величина может по желанию регулироваться.
Если же обратная связь возникает самопроизвольно, то она нарушает нормальную работу радиоаппаратуры и может вызвать появление
генерации колебаний, которая приводит к сильному искажению сигналов. Такая самопроизвольно возникшая неконтролируемая обратная
связь называется паразитной.
Междуэлектродные емкости трехэлектродных ламп способствуют возникновению паразитных обратных связей. При усилении колебаний
низких частот действие их незаметно, но на высоких частотах при большом усилении паразитные обратные связи приводят к возникновению
собственных колебаний. Поэтому междуэлектродные емкости делают невозможным получение больших усилений. Для усилителей
высокой частоты с большим усилением нужны лампы, в которых междуэлектродная емкость значительно уменьшена.
Тетрод. Задача эта была решена. В пространство между управляющей сеткой лампы и ее анодом была введена дополнительная
сетка, которая соединяется через конденсатор с катодом лампы. Величина междуэлектродной емкости при этом снижается в сотни
и даже в тысячи раз. В качестве примера можно указать, что величина емкости анод — сетка у триодов составляет не менее 2—3
пф, а в лампах с дополнительной сеткой она снижается до 0,01 пф. Дополнительная сетка, введенная в пространство
между анодом и основной сеткой лампы, получила название экранирующей (экранной), а лампа с такой сеткой — экранированной.
Основную сетку лампы в отличие от экранирующей называют управляющей, так как к ней подводится напряжение приходящего сигнала и она управляет анодным током.
Экранированная лампа состоит, таким образом, из четырех электродов: катода, управляющей сетки, экранирующей сетки и
анода; поэтому она получила название четырехэлектродной лампы, или тетрода (от греческого слова «тетра»
— четыре).
Экранирующая сетка не только уменьшает паразитную емкость, но и увеличивает коэффициент усиления лампы.
Если у триодов он не превышает 100, то у экранированных ламп он измеряется многими сотнями. Все это приводит к тому, что
экранированная лампа может дать значительно большее усиление по сравнению с триодом и позволяет строить усилители с большим
общим усилением.
Однако у экранированных ламп есть один очень крупный недостаток — склонность к так называемому динатронному эффекту.
Что же представляет собой динатронный эффект?
Читатель знает, что электроны в пространстве между катодом и анодом несутся с очень большой скоростью.
В результате электронной бомбардировки анода из его поверхности выбиваются электроны, получившие название вторичных
в отличие от первичных электронов, создаваемых катодом (рис. 4). Вторичные электроны, выбитые из
анода, приобретают известную скорость и вследствие этого могут отлетать на некоторое расстояние от анода.
Находясь в пространстве между анодом и экранирующей сеткой, электрон будет испытывать притяжение к тому из этих электродов,
напряжение которого выше. Поэтому если напряжение на экранирующей сетке будет выше, чем напряжение на аноде, то вторичные
электроны будут притягиваться экранирующей сеткой. Но летящие электроны представляют собой электрический ток. Если выбитые
из анода вторичные электроны летят к экранирующей сетке, то в пространстве между анодом и этой сеткой установится ток, направление
которого обратно направлению основного анодного тока, вследствие чего величина общего анодного тока уменьшается.
Это явление и называют динатронным эффектом. Оно приводит к сильным искажениям и значительно ограничивает возможность
использования усилительных свойств лампы.
Динатронный эффект, как указывалось, возникает тогда, когда напряжение на аноде ниже напряжения на экранирующей сетке.
При работе лампы это может иметь место. Хотя на экранирующую сетку обычно подается несколько меньшее постоянное напряжение,
чем на анод, мгновенное значение напряжения на аноде в некоторые моменты работы лампы может оказаться ниже, чем напряжение
на экранной сетке. В самом деле, переменное напряжение на управляющей сетке вызывает на резисторе в анодной цепи лампы
значительно большее переменное напряжение. Это переменное напряжение во время своего отрицательного полупериода уменьшает
величину анодного напряжения. Поэтому при сильных колебаниях напряжение -на аноде в некоторой части периода может оказаться
ниже напряжения на экранирующей сетке, что приводит к возникновению динатронного эффекта. Экранированные лампы могут хорошо
работать при условии, что к их управляющей сетке., подводятся небольшие напряжения.
Пентод. Способ устранения неприятных последствий динатронного эффекта очевиден: надо не пускать вторичные электроны
приближаться к экранирующей сетке. Осуществить это можно введением в лампу еще одной — третьей по счету — сетки.
Третья сетка располагается между анодом и экранирующей сеткой и соединяется с катодом. Поскольку отрицательный полюс
источника анодного напряжения соединен с катодом, третья сетка оказывается заряженной отрицательно относительно анода.
Поэтому выбитые из анода вторичные электроны будут отталкиваться этой сеткой обратно к аноду. В то же время, будучи достаточно редкой,
эта сетка не препятствует электронам основного анодного тока лететь к аноду.
Третья сетка защищает лампу от возникновения динатронного эффекта и поэтому называется защитной, или противодинатронной.
Иногда ее называют пентодной сеткой. Происхождение этого названия следующее. Лампы с тремя сетками имеют всего
пять электродов (катод, анод и три сетки); такие лампы называют пентодами (от греческого слова «пента» — пять) (рис. 5).
Соединение защитной сетки с катодом часто производится внутри лампы, и эта сетка, таким образом, не имеет самостоятельного
вывода из баллона. В лампах некоторых типов защитная сетка имеет вывод наружу и ее соединение с катодом осуществляется
вне баллона путем соединения соответствующих гнезд ламповой панельки.
Защитная сетка, находясь между управляющей сеткой и анодом, как и экранирующая сетка, служит экраном между ними и способствует
еще большему уменьшению емкости между этими электродами. Поэтому емкость между анодом и управляющей сеткой у пентодов еще
меньше, чем у тетродов.
Защитная сетка, как и экранирующая, ослабляет действие анода на поток электронов по сравнению с действием управляющей
сетки, поэтому коэффициент усиления пентодов больше, чем коэффициент усиления тетродов.
У современных высокочастотных пентодов коэффициент усиления доходит до нескольких тысяч (у триодов же, как мы видели,
он не бывает больше 100), а емкость управляющая сетка — анод измеряется тысячными долями пи-кофарады (у триодов — несколько
пикофарад).
Благодаря большому коэффициенту усиления и малой междуэлектродной емкости пентод является прекрасной лампой для усиления
колебаний высокой частоты. Но пентоды с большим успехом применяются и для усиления низкой (звуковой) частоты, в частности
в оконечных каскадах.
Конструктивно низкочастотные пентоды несколько отличаются от высокочастотных. Для усиления низкой частоты не нужны слишком
большие коэффициенты усиления, но зато необходимо иметь большой прямолинейный участок характеристики, Потому что усиливать
приходится большие напряжения. Для этого у низкочастотных пентодов делают сравнительно редкие экранирующие сетки. При этом
коэффициент усиления не получается очень большим (в десятки раз меньше, чем у высокочастотных пентодов), а вся характеристика
сдвигается влево, поэтому большой ее участок становится пригодным для использования.
Низкочастотные пентоды в оконечных каскадах должны отдавать большую мощность; для этого требуются большие колебания
анодного тока. Поэтому катод низкочастотного пентода должен давать большую эмиссию, для чего его поверхность приходится
увеличивать. Увеличивать приходится и аноды. При большом анодном токе аноды подвергаются сильной электронной бомбардировке,
что приводит к их значительному нагреванию, так как на аноде выделяется или, как говорят, рассеивается большая мощность.
Эта мощность тем больше, чем больше электронов в потоке и чем выше их скорость, т. е., иначе говоря, чем больше анодный
ток и выше анодное напряжение. Тонкие, небольшие по размерам аноды при сильном анодном токе могут раскалиться и даже расплавиться.
Чтобы этого не произошло, аноды низкочастотных ламп делают большими и массивными; их часто чернят, так как черные тела лучше
излучают тепло и, следовательно, лучше самоохлаждаются, к анодам приваривают специальные охлаждающие ребра.
Удается конструировать мощные низкочастотные лампы и без защитных сеток. Витки экранирующих сеток в таких тетродах располагают
точно за витками управляющих сеток. При подобном устройстве сеток электроны, летящие к аноду, будут в гораздо меньших количествах
попадать на витки экранирующей сетки, заслоненной витками управляющей сетки. Электронный поток при этом рассекается на
отдельные пучки или лучи. Формированию лучей способствуют специальные пластины — экраны, соединенные с катодом и ограничивающие
электронный поток с боков. Расслаивание электронного потока в таких тетродах на отдельные лучи и дало основание назвать
их лучевыми тетродами. При такой конструкции лампы удается устранить динатронный эффект, относя анод на точно рассчитанное
расстояние от катода и других сеток. Благодаря этому выбитые из анода вторичные электроны не могут долететь до экранирующей
сетки и притягиваются обратно анодом, не нарушая работы лампы.
У лучевых ламп удается создать очень выгодную форму характеристику, позволяющую получить большую выходную мощность
при небольшом напряжении сигнала на сетке.
Высокочастотные и низкочастотные пентоды, а также лучевые тетроды чрезвычайно широко распространены. Наиболее известными
высокочастотными пентодами являются 6К7, 6Ж4, 1КШ, 1К2П, 6К4П; из низкочастотных пентодов — 6П9, 6П14П, а из лучевых тетродов
— 2П1П, 2П2П, 6ПЗС, 6П6С, 6П1П.
Часть [1]
[2]
[3]
[4]
[5]
|