Материал: Аналоговая и цифровая электроника. Учебное пособие. 2000
что приводит к нарушению нормального режима работы электровакуумных |
|||||||||||
приборов. Поэтому чаще используются катоды косвенного накала, которые |
|||||||||||
представляют собой полый цилиндр, внутри которого размещается спираль |
|||||||||||
нагревателя, изолированная от катода. Наружная поверхность цилиндра покрыта |
|||||||||||
активным слоем. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Электронные лампы. В зависимости от количества электродов различают |
||||||||||
лампы двухэлектродные — диоды, трехэлектродные — триоды, четырех |
|||||||||||
электродные — тетроды, пятиэлектродные — пентоды и др. В ряде случаев в |
|||||||||||
одном корпусе размещаются две лампы, например, триод и пентод. |
|
||||||||||
|
Электровакуумный диод представляет собой стеклянный или |
||||||||||
металлический |
баллон, в |
котором |
создан высокий вакуум. Внутри |
баллона |
|||||||
|
|
Ua |
|
|
располагаются два электрода: анод и |
||||||
|
Ja |
|
|
катод. При нагревании катода энергия |
|||||||
|
|
Jн |
|
электронов возрастает и часть из них |
|||||||
|
|
|
|
вылетает с поверхности катода. Если |
|||||||
|
|
|
|
|
к аноду |
приложить |
положительный |
||||
|
Uвх |
|
Rн |
Uн |
потенциал, то между анодом и |
||||||
|
|
катодом возникает ускоряющее поле |
|||||||||
|
|
|
и протекает электрический ток. Если |
||||||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
изменить полярность |
приложенного |
|||||
|
Рис 1. Включение диода |
|
напряжения, то возникает тормозящее |
||||||||
|
|
электрическое поле и протекание тока |
|||||||||
|
в электрическую цепь |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
Ja через диод прекращается (рис.1). |
||||||
Таким образом диоды обладают односторонней проводимостью. |
|
|
|||||||||
|
Основными статическими параметрами любого диода являются : |
|
|||||||||
∙ крутизна анодной характеристики Si, |
Si = |
|
dJa |
≈ |
Ja ; |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
dUa |
|
Ua |
|
|
|
∙ |
дифференциальное сопротивление Ri, |
Ri = dUa |
≈ |
Ua ; |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
dJa |
|
Ja |
|
|
∙ сопротивление при постоянном токе Ro, |
Ro = |
Uao ; |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Jao |
|
|
|
|
где ∆Uа, ∆Iа – конечные приращения напряжения и тока вблизи рабочей точки. |
|||||||||||
|
Указанные параметры определяются по вольт-амперной характеристике |
||||||||||
диода ( ВАХ ) (рис. 3). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Если во внешнюю цепь диода включить резистор Rн |
(рис. 1), то |
|||||||||
электрические |
свойства |
схемы |
описывается |
|
вторым |
законом |
Киргофа |
||||
U =Ua+JaR. Это уравнение представляет собой уравнение прямой и называется |
|
ВХ |
Н |
линией нагрузки.
По графику (рис. 2) можно определить ток в цепи Jао для любой нагрузки Rн , а также напряжение Uа и Uн .
Ja |
|
|
Uвх |
|
|
Jа'= Rн |
|
|
Ja |
O |
|
Ua |
Uн |
Uвх |
Ua |
||
|
Uвх |
|
Рис. 2. Вольт- амперная |
||
характеристика диода |
||
Ja |
|
Ja0 |
O |
|
DJa |
DUa |
Ua |
Ua0 |
|
Рис. 3. Определение режима работы
диода
Электровакуумные диоды используются в схемах выпрямителей переменного тока, детекторах, формирователях, генераторах импульсов специальной формы и т.д.
Электровакуумные триоды имеют в своем составе дополнительную управляющую сетку, которая располагается вблизи катода. Изменяя напряжение Uc на управляющей сетке, можно управлять анодным током. Поэтому триод можно использовать в качестве усилительного элемента.
Работа триода в статическом режиме характеризуется семейством анодных
Ja=f(Ua) при Uc-const |
и анодно-сеточных характеристик Ja=f(Uc) при Ua-const |
|||
(рис.4). |
|
|
|
|
Основными параметрами триодов являются : |
||||
∙ крутизна Si, Si = |
dJa |
≈ |
Ja |
, приUa − const . ; |
|
|
|||
|
dUc |
Uc |
||
∙ |
внутренние динамическое сопротивление Ri, Ri = dUa |
≈ |
Ua |
,приUc − const.; |
||||||
Ja |
||||||||||
|
|
|
dJa |
|
|
|
||||
∙ |
статический коэффициент усиления м, |
μ = |
dUa |
≈ |
|
|
Ua |
,приJa − const. ; |
||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
dUc |
|
|
Uc |
|
|||
где ∆Uа, ∆Iа, ∆Uс – конечные приращения тока Iа и напряжений Uа и Uс вблизи рабочей точки.
Ja
Uн Rн
Uп
Ua
Uc |
DUa |
Uc1 Uc2 Uc3
DJa
Ua
DUс |
DJa |
Ja
Uа3
Uа2
Uа1
Uс
а) б) в)
Рис 4. Схема включения триода(а), анодная(б) и анодно-сеточная(в)характеристики триода
Для повышения коэффициента усиления, уменьшения проходной емкости и
расширения функциональных возможностей в состав ламп вводятся
дополнительные |
сетки. Лампа, имеющая две сетки – управляющую и |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
экранирующую, получила название тетрод. Экранирующая |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Экр |
сетка располагается между анодом и управляющей сеткой и |
|||
|
У |
|
|
|
|
|
|
|
|
выполняется в виде густой спирали. На экранную сетку |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
подается положительное напряжение, равное Uэ ≈0,4÷0,8Uп. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
Экранирующая сетка |
эффективно ослабляет |
воздействие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
анодного напряжения на электроны, вылетающие с катода, и |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при этом значительно повышается коэффициент усиления. |
||
|
Рис. 5. Тетрод |
||||||||||||||
|
Недостатком тетродов |
является возможность |
появления |
||||||||||||
вторичной эмиссии с анода на экранную сетку. Для исключения вторичной
эмиссии между анодом и экранной сеткой |
Ja |
|
||||
устанавливают |
дополнительную |
сетку |
Uc3 |
|||
(антидинатронную), на которую подают |
|
|
||||
напряжение U=0. Такая лампа получила |
|
Uc2 |
||||
название пентод. Тетрод и пентод имеют |
|
|||||
пологие |
рабочие |
участки |
анодной |
|
|
|
характеристики (рис. 6), поэтому указанные |
|
Uc1 |
||||
приборы |
обладают |
высоким внутренним |
|
|
||
сопротивлением и большим коэффициентом |
|
Ua |
||||
усиления. |
|
|
|
|
|
|
Маркировка ламп включает несколько |
|
|
||||
цифровых и буквенных элементов. Первый |
|
|
||||
элемент — число, указывающее напряжения |
Рис. 6. Анодная характеристика пентода |
|||||
накала в вольтах (округленно). Второй |
|
|
||||
элемент — буква, характеризующая тип лампы: “Д”-диод; “Ц”-кенотрон; “Н”- |
||||||
триод; “П”-пентод; “Ж”-пентод; “Ф”- триод-пентод и т.д. Третий элемент — |
||||||
порядковый номер данного типа лампы. Четвертый элемент — буква, |
||||||
характеризующая конструктивное оформление лампы : “С”- в стеклянном |
||||||
баллоне, диаметром более 22,5 мм; “П”- пальчиковые ; “Б”- сверхминиатюрные с |
||||||
диаметром от 6 до 10,5 мм . |
|
|
|
|||
Например, 6П1П- пентод пальчиковый с напряжением накала ~6,3в. |
|
|||||
ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ПРИБОРЫ. К ним относятся электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), приемные телевизионные трубки (кинескопы) и др. В таких приборах формируется тонкий электронный луч, который направляется на экран, покрытый люминофором, с целью получения оптического изображения. В общем случае ЭЛТ состоит из электронной пушки, отклоняющей системы и экрана. Электроны, попадая на люминофор, возбуждают его атомы. Яркость свечения экрана пропорциональна числу электронов и их энергии. Свечение наблюдается со стороны, противоположной электронной бомбардировке, поэтому корпус трубки стеклянный. Электронная пушка обеспечивает фокусировку луча до диаметра менее 0,1 мм. Для управления перемещением электронного луча используются отклоняющие системы, которые также могут быть электростатическими и магнитными. Первые применяются, как правило, в ЭЛТ, а вторые — в кинескопах. Отклоняющие системы характеризуются чувствительностью. Для трубок с электростатическим отклонением чувствительность дэ определяется отклонением смещения h(мм)
светящегося пятна на ее экране к отклоняющему напряжению
Uупр: δ э = |
h |
|
U упр |
||
|
Цвет свечения экрана определяется химическим составом люминофора и может быть зеленым, оранжевым, синим и т.д.
На рис 7 изображена ЭЛТ, в которой используется электростатическая фокусировка и электростатическое отклонение луча.
|
|
ускоряющий |
|
|
|
|
|
|
отклоняющие |
|
аквадаг |
|
|
экран |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
электрод |
|
|
|
|
|
|
пластины |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
анод1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
анод2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
модулятор |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
катод |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
"У" |
"яркость" |
|
"фокус" |
|
"X" |
|
|
|
||
- |
Uп |
+ |
|
|
Рис. 7. Электронно-лучевая трубка с электростатическим отклонением |
||||
Система электродов ЭЛТ помещена в стеклянный баллон, из которого откачан воздух. В торце баллона расположен катод косвенного накала, предназначенный для формирования электронного потока. Далее идет модулятор, представляющий собой цилиндр с отверстием, из которого вылетают электроны. На модулятор подается напряжение, которое с помощью резистора R1 может изменяться относительно катода. При этом меняется интенсивность электронного потока и изменяется “яркость” свечения изображения на экране. Ускоряющий электрод, первый и второй аноды образуют электронную линзу, под действием которой электронный луч на экране фокусируется в точку. Резистор R3 обеспечивает “фокусировку” луча. Для отклонения луча используются две пары отклоняющих пластин “X” и “Y”. Напряжение, подаваемое на эти пластины, создает электрическое поле, которое отклоняет электронный луч. Чувствительность ЭЛТ