3. Динамічний режим роботи тріода

Електровакуумні тріоди застосовують в підсилювачах високої і низької частот, генераторах коливань, стабілізаторах напруги і струму та інш. на рис.1.38. показана найпростіша схема підсилювача з анодним навантаженням R_H. Живлення лампи проводиться від двох джерел постійної напруги : анодного E_a і сіткового E_c. Напруга сигналу U_c підводиться до сітки.

Якщо змінний сигнал U_c в колі сітки відсутній, тоді в анодному колі протікає постійний струм I_a, який створює падіння напруги на R_H: U _RH = I_aR_H. Відповідно до закону Кірхгофа напруга на аноді менша E_a на величину U _RH:

U_a = E_a – I_a R_H (1)

Анодна напруга залежить від величини анодного струму I_a. Але величина I_a в свою чергу залежить від напруги на сітці U_c. При підвищенні цієї напруги анодний струм зростає , а напруга на аноді спадає (1). Такий режим роботи, при якому одночасно змінюється напруга на керуючій сітці і аноді називається динамічним(робочим).

Для розрахунку роботи тріода в динамічному режимі користуються динамічними характеристиками і параметрами, які значною мірою відрізняються від статичних. В цьому режимі анодна характеристика являє собою лінію навантаження, яку можна побудувати відповідно формули (1) за заданими E_a і R_H.

а) б)

в)

Рис. 1.38.

I_a =0 одержимо точку на осі абсцис U_a = E_a, при U_a = 0 - друга точка на осі ординат I_a = E_a / R_H. Точки перетину прямої навантаження зі статичними анодними характеристиками для різних U_c відповідають точкам робочої характеристики. Якщо перенести їх в систему координат I_a = f(U_c), одержимо динамічну анодно-сіткову характеристику для заданого E_a, яка буде розміщена нижче статичної, знятої при R_H = 0 і тому ж значенні E_a (рис. 1.38, в).

Робочі (динамічні) параметри схеми з тріодом S_d і K_u відрізняються від статичних параметрів лампи S і μ:

S = dI_a / dU_c при R_H = const і E_a = const.

В динамічному режимі, коли в анодне коло включено R_H, напруга U_a змінюється : З (1) одержимо dU_a = - R_H * dI_a.

Використовуючи вираз

dI_a = S*dU_c + 1/R_i * dU_a, (2)

одержимо

dI_a = S*dU_c – R_H /R_i * dU_a ,

звідси

S_d = S / (1+ R_H /R_i) (3)

Коефіцієнт підсилення за напругою μ = |dU_a/dU_c| при R_H = const, E_a = const. Якщо підставити значення dI_a = - 1/R_H* dU_a у вираз (2) одержимо

- 1/R_H* dU_a = S*dU_c + 1/R_i * dU_a ,

i після нескладних перетворень

K_u = μ / (1+ R_i /R_H)

Якщо до кола сітки підвести змінну напругу U_Bx, що підлягає підсиленню, наприклад, U_Bx = U_mc sinwt, тоді на аноді одержимо підсилений в K_u разів вихідний сигнал:

U_Bux = U_Bx * K_u = U_ma sinwt (4)

Рис. 1.39.

Точку А динамічної характеристики, що визначає величину анодного струму I_a0 при напрузі зміщення на сітці E_c0, називають робочою точкою. Цією точкою визначають режим спокою підсилювача, тобто режим, коли на вхід не подається змінна напруга.

Під час позитивного півперіоду вхідної напруги анодний струм буде більшим від струму спокою на величину I_ma , а під час негативного півперіоду – на таку саму величину меншим (рис. 1.39). Для того, щоб залежність між анодним струмом і напругою була прямо пропорційною, робочу точку А зазвичай обирають на середині прямолінійної ділянки анодно-сіткової хар-ки підбором відповідної напруги зміщення E_c0.

В режимі підсилення змінні складові напруги на аноді й на анодному навантаженні дорівнюють одна одній за величиною і є протилежними за фазою. Анодна напруга також змінюється в протифазі з сітковою,і якщо, наприклад, лампа запирається від’ємним імпульсом, напруга на аноді різко зростає.

Амплітуда змінної напруги на виході каскада є значно більшою, ніж амплітуда змінної напруги на вході, в цьому і полягає суть підсилення за допомогою електронної лампи:

U_mBux = U_ma >> U_mBx = U_mc

Подача зміщення на сітку

Для вибору робочої точки на прямолінійній ділянці анодно-сіткової харатеристики на сітку подається постійна, негативна відносно катода, напруга зміщення. Найпростіше – ввімкнути в коло сітки джерело E_c0.

Зручним і дуже поширеним способом подачі напруги зміщення на сітку є використання автоматичного сіткового зміщення за рахунок струму I_a0.

На R_k спад напруги I_a0 * R_k, катод має позитивний потенціал відносно землі. Через опір R_c одержана напруга надходить на ділянку сітка-катод лампи (знак «мінус» на сітку)

Рис. 1.40.

R_k = |-U_c0| / I_a0 - десятки, сотні Ом, R_c - сотні Ом.

Недоліки тріодів

1. Малий коефіцієнт підсилення (сітка недостатньо екранує катод від впливу анода. Якщо сітку зробити дуже густою, тоді лампа буде запиратись при малих , виникне сітковий струм).

2. Тріод має значні міжелектродні ємності, що обмежує використання тріодів на високих частотах.

Ємність C_ck шунтує вхідну напругу;

Ємність C_ak шунтує навантаження R_H.

Найбільш шкідливо впливає прохідна ємність C_ca, яка призводить до виникнення між вхідним і вихідним колами лампи зворотного зв’язку, особливо на високих частотах.

Умовне позначення тріодів

Складається із букв і цифр. Перша цифра показує напругу розжарення, друга буква означає: С- тріод, а Н – подвійний тріод. Далі слідує цифра, що вказує на номер розробки. А в кінці наводяться букви, що позначають тип корпуса або надійність. В табл. 4 наведені параметри деяких типів серійних тріодів.

Таблиця 4

Тріод	Призначення	S, мА/В	μ	Ri, Ом	Ia, мА
6С15П	Підсилювач коливань	45	52	1200	15
6С33С	Стабілізатор напруги	40	4	100	550
6С144Д	Генератор коливань	6	40	7000	30

В схемах генераторів передавачів використовують потужні тріоди. В цих лампах застосовано катоди з підвищеною емісійною здатністю і аноди, які допускають розсіювання великої потужності, або застосовують водяне чи повітряне охолодження.

У позначеннях генераторних ламп першою стоїть буква Г. другий елемент залежить від діапазону частот: ГК – до 25 МГц, ГУ – 25-600 МГц, ГС – f > 600 МГц. Для імпульсної роботи - ГИ, наприклад ГК-5А, ГУ-12А – водяне охолодження, ГИ-18Б – повітряне охолодження.