10.Параметры и характеристики усилителей

8-вопрос.

11.Электро вакуумный тетрод

Тетро́д — электронная лампа, имеющая 4 электрода: термоэлектронный катод (прямого или косвенного накала), 2 сетки (управляющую и экранирующую) и анод. Изобретён Вальтером Шоттки в 1919. Приёмо-усилительные тетроды применялись в радиоприёмных трактах до массового распространения пентодов. Генераторные и модуляторные тетроды применяются по сей день в силовых каскадах радиопередатчиков. Лучевые тетроды нашли применение в выходных каскадах УНЧ и до сих пор широко используются в гитарных усилителях (реже — в высококачественных УНЧ). Особый класс приборов — электрометрические тетроды также имеют две сетки, но принципиально отличаются от обычных тетродов и конструктивно, и в практическом применении.Содержание [показать]

[править]

История

Недостатки триода — большая проходная ёмкость анод-сетка (единицы пикофарад), препятствующая устойчивому усилению на коротких волнах, а также низкий коэффициент усиления (до нескольких десятков). Первоначально, конструкторы планировали поместить между сеткой и анодом заземлённый экран. В этом случае ёмкость между анодом и сеткой как бы разбивалась на две отдельные, последовательно соединённые ёмкости: анод-экран и экран-сетка. Общая ёмкость двух последовательно соединённых конденсаторов всегда меньше наименьшей из них.

Конструкция экрана должна была быть такой, чтобы он не препятствовал свободному пролёту электронов от катода к аноду. Таким образом, между управляющей сеткой и анодом появилась вторая — экранирующая. При соединении её с катодом низкий отрицательный потенциал тормозит электронный поток, снижая и без того небольшой коэффициент усиления лампы. А при подаче на экранирующую сетку положительного напряжения электронный поток не только не тормозился, но и получал дополнительный разгон, увеличивая анодный ток. Заземление экранирующей сетки по переменному току устраняло частотные ограничения, связанные с проходной ёмкостью.

Один из самых первых тетродов отечественного производства СБ-154 (или 2Э1 по новой классификации) имел фантастические по тем временам параметры. Проходная ёмкость уменьшилась с 5 до 0,005(!) пФ, внутреннее сопротивление возросло с 30 кОм до 1,3 мОм, а коэффициент усиления превысил 1000. Экранированная лампа сразу же и бесповоротно вытеснила триоды из радиочастотного тракта и сделала возможным массовое производство радиоприёмников прямого усиления на диапазоны длинных и средних волн (ЭКЛ, ЭЧС-2, ЭЧС-3, СИ-235), ставшие относительно массовыми в СССР середины 1930-х годов. Буква «Э» в названиях этих приёмников означала именно «экранированный», а полностью название расшифровывалось так: экранированный, четырёхламповый, сетевой.

Своё название «экранированная лампа» новые тетроды оправдывали еще и тем, что для уменьшения влияния внешних полей на внутреннюю часть баллона напылялась плёнка металла или покрывалась тонкой металлической сеткой, соединённой внутри баллона с катодом. Эта традиция сохранилась и в дальнейшем, и самые современные отечественные тетроды (6Э5П, 6Э6П, 6Э15П) имеют, помимо экранной сетки, внутренний статический экран, соединённый внутри лампы с катодом либо имеющий отдельный самостоятельный вывод (6Э6П).

[править]

Динатронный эффект

Распределение электрического потенциала на участке катод-анод

[править]

Лучевой тетрод

Устройство лучевого тетрода

Другим новшеством стал так называемый лучевой принцип формирования потока электронов: управляющая и экранная сетки тетрода выполнялись идентичными, то есть из одинаковой проволоки, с одинаковым шагом и числом витков, различаясь только диаметрами эллипса. При этом сетки устанавливались на крепящих траверсах таким образом, что витки экранной сетки располагались точно против витков управляющей сетки и как бы «прятались» за её витками. В результате электроны по пути к аноду «огибали» витки экранной сетки, не оседая на ней и не создавая постоянного экранного тока. Одновременно «сжатые» в узкие лучи электроны увеличивали плотность электронного потока настолько, что в промежутке между экранной сеткой и анодом образовывалась, виртуальная область, имеющая потенциал ниже анодного и препятствующая возникновению встречного («динатронного») потока электронов.

В местах крепления сеток траверсы как бы преграждают путь электронному потоку, искажая тем самым общий «лучевой» характер анодного тока. Чтобы исключить это влияние на общую анодную характеристику, в местах установки траверс между ними и анодом устанавливают специальные сплошные металлические пластины, отгораживающие траверсы от анода, а сам анод в этих местах выполняют с П-образным изгибом, чтобы увеличить расстояние между ним и траверсами экранной сетки. Такая своеобразная форма анода является верным признаком лучевых ламп. Эти дополнительные экранирующие пластины всегда соединяются внутри лампы с катодом, имеющим нулевой потенциал, что дополнительно способствует созданию виртуальной области между анодом и экранной сеткой.

Лучевые тетроды создавались специально для каскадов усиления мощности и использовались в оконечных каскадах УНЧ, телевизионных развёртках и передатчиках. В современной промышленной и любительской практике наиболее распространены выходные лучевые тетроды, разработанные специально для УНЧ — 6П6С (аналог 6V6) и 6П3С (аналог 6L6). 6П27С, советский функциональный аналог знаменитого пентода EL34, является лучевым тетродом. Особые типы лучевых тетродов (6П7С, 6П13С)были оптимизированы для мощных каскадов строчной развёртки и также могут работать в выходных каскадах УНЧ. Отдельные маломощные лучевые тетроды были предназначены для усиления высоких частот и могут эффективно работать в триодном включении (6Ж5П).

[править]

Электрометрический тетрод

Особый тип четырёхэлектродной лампы, в котором четвёртый электрод — катодная, или защитная, сетка — предназначен для увеличения крутизны анодной характеристики при предельно низких анодных напряжениях.

Электрометрические лампы предназначены для регистрации и усиления крайне малых (10-15..10-10 А) токов, например, выходных токов масс-спектрометров, звёздных фотометров и т. п. сверхчувствительной измерительной аппаратуры. Наилучшие гальванометры регистрируют токи от 10-12 А. Обычные лампы также бесполезны в диапазоне столь малых токов, так как собственный сеточный ток приёмно-усилительных ламп в наилучших условиях составляет порядка 10-9 А. Для снижения сеточных токов был разработан целый ряд технологических приёмов:

сопротивление утечки снижается путём вывода сетки через купол лампы

для подавления сеточной эмиссии катод работает при пониженной температуре (как правило, катоды активируются торием, так как оксидным катодам свойствен выброс ионов, порождающий дополнительный сеточный ток)

анодное напряжение понижается до 5…7 В, при этом втекающие и вытекающие составляющие сеточных токов примерно равны и взаимно компенсируют друг друга

При таких низких анодных напряжениях, тем более при пониженной температуре катода, крутизна лампы оказывается недопустимо низкой. Чтобы повысить крутизну, между управляющей сеткой и катодом вводится дополнительная катодная сетка, на которую подаётся положительный потенциал в несколько вольт. В результате облако электронов вокруг катода расширяется, увеличивается эффективный диаметр излучающей поверхности, а с ним и крутизна. В электрометрических тетродах она составляет от 20 до 300 микроампер на вольт. При этом рабочий анодный ток лампы — от десятков до сотен микроампер. В принципиальных схемах, электрометрический тетрод изображается так же, как и обычный тетрод, но управляющей является вторая (считая от катода) сетка.

12.схема усилителя низкой частоты на ламповом тетроде