Рудольф Сворень - Шаг за шагом. От детекторного приемника до супергетеродина
Для устранения указанных недостатков между управляющей сеткой и анодом помещают еще один, четвертый по счету, электрод, так называемую экранную (экранирующую) сетку, которую через конденсатор Сэ соединяют с катодом. Кроме того, на экранную сетку подают положительное напряжение Uэ, обычно составляющее 50–90 % от постоянного напряжения на аноде. Такая усилительная лампа с четырьмя электродами получила название «тетрод» (рис. 67).
Рис. 67. Экранирующая (экранная) сетка соединяется с катодом через конденсатор и поэтому предохраняет управляющую сетку от проникновения сигнала из анодной цепи. На экранную сетку обязательно подается положительное напряжение, которое ускоряет движение электронов к аноду и улучшает усилительные свойства лампы.
С введением экранной сетки в лампе появляется еще один «конденсатор» Саэ; его обкладки — это экранная сетка и анод. Теперь переменный ток, который раньше шел через емкость Сас и был «виновником» обратной связи, почти не попадет в сеточную цепь: он пройдет по пути наименьшего сопротивления — через Саэ, и Сэ, а это равносильно уменьшению проходной емкости. Так устраняется первый недостаток триода.
Положительное напряжение экранной сетки ускоряет движение электронов, и, «проскочив» эту сетку, они движутся к аноду даже тогда, когда напряжение на нем сильно уменьшается. Так устраняется второй недостаток триода. Следует заметить, что некоторая часть электронов попадает на экранную сетку, в результате чего в ее цепи возникает так называемый экранный ток Iэ, который обычно во много раз меньше анодного тока.
Несмотря на то что тетроды обладают хорошими усилительными свойствами, они не получили широкого распространения из-за одного очень неприятного явления — динатронного эффекта (рис. 68).
Рис. 68. Но и у тетрода есть недостаток: в моменты, когда мало напряжение на аноде, выбитые из него вторичные электроны устремляются к экранной сетке. Из-за этого резко уменьшается анодный ток и возрастает экранный (динатронный эффект).
Сущность этого явления состоит в том, что электроны, летящие к аноду, ударившись в него, выбивают из металла другие, так называемые вторичные электроны. В те моменты, когда напряжение на аноде мало, вторичные электроны, вылетев из анода, сразу же попадают «под влияние» положительного напряжения на экранной сетке и быстро двигаются к ней. В результате этого возрастает экранный и уменьшается анодный ток лампы, что нарушает нормальную работу каскада.
Для борьбы с динатронным эффектом рядом с анодом располагают еще один, по счету пятый, электрод — так называемую пентодную (антидинатронную) сетку, и, таким образом, получают пятиэлектродную лампу — пентод (рис. 69).
Рис. 69. Для борьбы с динатронным эффектом в лампу вводится еще одна — пентодная сетка, которая соединена с катодом. Благодаря этому на пентодной сетке действует «минус» относительно анода, и сетка отталкивает вторичные электроны обратно к аноду.
При монтаже приемника или усилителя пентодную сетку всегда соединяют с катодом лампы, а во многих типах ламп такое соединение осуществляется внутри баллона. Благодаря этому на пентодной сетке действует напряжение, отрицательное относительно анода: если на аноде «плюс» относительно катода, то, значит, на катоде, а следовательно, и на пентодной сетке — «минус» относительно анода. Это означает, что пентодная сетка отталкивает обратно к аноду вторичные электроны и препятствует возникновению динатронного эффекта.
Существует и другой путь борьбы с динатронным эффектом. Определенным образом расположив сетки тетрода и установив вблизи анода металлические щитки (лучеобразующие пластины), можно добиться того, что электроны будут двигаться к аноду не «широким фронтом», а узкими пучками, лучами. Благодаря высокой концентрации электронов в этих лучах они как бы представляют собой проводники, идущие от катода. Эти «проводники», обладая отрицательным зарядом относительно анода, отталкивают к нему вторичные электроны. Лампы, устроенные подобным образом, называются лучевыми. Из них наиболее широкое распространение получил лучевой тетрод (рис. 70).
Рис. 70. Другой метод борьбы с динатронным эффектом — создание узких пучков (лучей) электронов, которые и будут возвращать на анод вторичные электроны.
Кроме рассмотренных основных типов усилительных ламп, имеются еще лампы специального назначения, среди которых наиболее широко применяется гептод (семиэлектродная лампа) (рис. 71).
Рис. 71. В гептоде имеются две соединенные между собой экранные сетки и две отдельные управляющие сетки.
Это название происходит от слова «гепто» — «семь». В гептоде есть анод, катод, антидинатронная сетка, две управляющие и две экранные сетки — итого семь электродов. Наличие двух управляющих сеток позволяет управлять анодным током одновременно двумя напряжениями — такая необходимость встречается в супергетеродинном приемнике. Вторая экранная сетка расположена между управляющими сетками и ослабляет их взаимное влияние. Экранные сетки внутри баллона соединены между собой и имеют общий вывод.
Широкое применение находят также и комбинированные лампы, где в одном баллоне размещаются две, три, а иногда и четыре различные лампы. Среди комбинированных ламп встречаются двойные триоды, триод-пентоды, триод-гептоды, двойные диоды, диод-пентоды и т. д. (листы 103, 104).
ЗАГЛЯНЕМ ВНУТРЬ ЛАМПЫ
По своему устройству современная лампа совсем не похожа на наши упрощенные рисунки. Прежде всего, катод, как правило, расположен вертикально, а сетки и анод имеют форму цилиндров (иногда сильно сплющенных), окружающих катод. Да и сами сетки — это совсем не сетки, а спирали, каждая из которых навита на двух металлических стойках — траверсах (рис. 72, лист 109).
Рис. 72. Все электроды лампы соединены с ножками цоколя, которые вставляются в гнезда ламповой панели. Через эти гнезда и ножки цоколя к электродам подключаются различные элементы схемы, подводится питающее напряжение, снимается усиливаемый сигнал.
Анод, так же как и сетки, укреплен на двух траверсах. В первых лампах (усилительная лампа изобретена около пятидесяти лет назад) применялись настоящие сетки, сплетенные из тонкой проволоки. Потом выяснилось, что при массовом производстве ламп намного удобнее применять спирали, навитые на траверсы, и что они так же хорошо управляют анодным током, как и настоящие сетки. Такие спирали начали применять почти во всех усилительных лампах, но по привычке продолжали называть их сетками. Это название сохранилось и по сей день.
Траверсы всех электродов сверху и снизу скреплены с помощью небольших дисков из слюды. Вся эта конструкция обычно закрепляется на стеклянном дне лампы, сквозь которое из баллона проходят выводы электродов. В некоторых типах стеклянных ламп к нижней части баллона специальным клеем прикреплен пластмассовый цоколь с металлическими ножками, в которые впаяны выводы электродов. Ножки цоколя входят в соответствующие гнезда ламповой панели, и таким образом лампа соединяется с электрическими цепями приемника или усилителя. Правильность установки лампы обеспечивает фигурный выступ на цоколе — ключ, который попадает в специальную прорезь в ламповой панели.
В современных лампах так называемой пальчиковой серии цоколя нет, его роль выполняет стеклянное дно баллона, в котором и закрепляются тонкие контактные ножки. Среди пальчиковых ламп встречаются лампы с семью ножками (семиштырьковые) и с девятью ножками (девятиштырьковые), для которых выпускаются ламповые панельки соответственное семью или девятью гнездами (лист 109).
Из всех электродов лампы особого внимания заслуживает катод.
В лампах, питание которых осуществляется от батарей (батарейные лампы прямого накала), катод представляет собой закрепленную на изоляторах тонкую нить, по которой проходит постоянный ток накала (лист 110).
Если питание ламп осуществляется от электросети (сетевые лампы с подогревом), то для нагревания катода используется переменный ток. Пропускать переменный ток непосредственно через катод нежелательно и в ряде случаев просто недопустимо. Одна из причин этого состоит в том, что при изменениях тока накала (ток-то ведь переменный!) температура катода будет непрерывно изменяться. При этом будет меняться количество эмиттируемых, то есть вылетающих из катода, электронов, а следовательно, и анодный ток лампы. Если в анодную цепь такой лампы включить телефон или громкоговоритель, то в нем всегда будет слышен низкий тон — фон переменного тока.
