Виктор Борисов - Юный радиолюбитель [7-изд]
А теперь воспользуемся нашим самодельным диодом и поместим между его катодом и анодом сетку примерно в том виде, какой она была в первых конструкциях радиоламп (рис. 219). Получится триод. Присоединим к его электродам накальную и анодную батареи. В анодную цепь включим миллиамперметр, чтобы следить за всеми изменениями тока в этой цепи.
Рис. 219. Действие трехэлектродной лампы
Сетку временно соединим проводником с катодом (рис. 219, а). В этом случае сетка, имея нулевое напряжение относительно катода, почти не оказывает влияния на анодный ток; анодный ток будет таким же, как в опыте с диодом. Удалим проводник, замыкающий сетку на катод, и включим между ними батарею с небольшим напряжением, но так, чтобы ее отрицательный полюс был соединен с катодом, а положительный — с сеткой (рис. 219, б). Эту батарею назовем сеточной и обозначим GBC. Теперь сетка находится под положительным напряжением относительно катода. Она стала как бы вторым анодом. Образовалась новая цепь — сеточная, состоящая из участка сетка-катод, батареи GBC и соединительного провода. Имея положительный заряд, сетка притягивает к себе электроны. Но набравшие скорость электроны будут перехвачены силой притяжения более высокого, чем на сетке, анодного напряжения. В результате анодный ток станет больше, чем тогда, когда сетка была соединена с катодом. Такой же прирост анодного тока можно было бы получить за счет повышения анодного напряжения, но для этого пришлось бы в анодную батарею добавить в несколько раз больше элементов, чем имеет сеточная батарея.
Если добавить к сеточной батарее еще два-три элемента и тем самым увеличить напряжение на сетке, анодный ток еще больше возрастет. Значит, положительное напряжение на сетке помогает аноду притягивать электроны, способствует росту анодного тока. При этом некоторая часть электронов оседает и на сетке. Но они сразу же «стекают» через сеточную батарею на катод, Появляется небольшой сеточный ток — ток сетки.
С повышением положительного напряжения на сетке увеличивается анодный ток лампы, но одновременно растет и ток сетки. Может случиться, что при некотором довольно большом напряжении на сетке ток в ее цепи станет больше анодного. Это объясняется тем, что сетка, находясь ближе к катоду, притягивает к себе электроны сильнее, чем удаленный анод. В этом случае вылетевшие из катода электроны так разделятся между сеткой и анодом, что большая часть их придется на долю сетки. Такое явление крайне нежелательно для работы лампы — она может испортиться из-за перегрева сетки.
Теперь поменяем местами полюсы сеточной батареи, чтобы на сетке относительно катода было отрицательнее напряжение (рис. 219, в). Посмотрим на стрелку миллиамперметра. Она покажет значительно меньший анодный ток, чем в предыдущем эксперименте. Почему анодный ток резко уменьшился? На пути электронов оказался отрицательно заряженный электрод, который препятствует движению их к аноду, отталкивает электроны обратно к катоду. Часть электронов, обладающих наибольшими скоростями, все же «проскочит» через отверстия в сетке и достигнет анода, но количество их будет во много раз меньше, чем при положительном напряжении на сетке. Этим и объясняется резкое уменьшение анодного тока.
По мере увеличения отрицательного заряда на сетке ее отталкивающее действие на электроны будет возрастать, а анодный ток — уменьшаться. А при некотором достаточно большом отрицательном напряжении на сетке она не пропустит к аноду ни одного электрона — анодный ток вообще исчезнет (рис. 219, г). Следовательно, отрицательное напряжение на сетке «закрывает» лампу. Изменение напряжения на сетке оказывает в несколько раз более сильное влияние на анодный ток, чем такое же изменение напряжения на аноде лампы. Сетка управляет потоком электронов, летящих от катода к аноду лампы. Поэтому ее называют управляющей. Это свойство триода и используется для усиления электрических колебаний.
КАТОДЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ЛАМП
До сих пор я говорил о радиолампе, в которой функцию катода выполняла нить накала. Такие электронные лампы называют лампами с катодом прямого накала, или батарейными, и предназначаются они для радиоконструкций с питанием от батарей гальванических элементов или аккумуляторов.
Катод батарейной лампы — это очень тонкая вольфрамовая проволока, подобная волоску. Она раскаляется сразу же после включения тока и мгновенно охлаждается при выключении его. Если такой катод питать переменным током, то он в такт с изменениями тока будет накаляться то сильнее (при наибольших значения тока), то слабее (при наименьших значениях тока). В результате эмиссия, а значит, и анодный ток лампы будут изменяться с удвоенной частотой переменного тока. Вследствие этого в телефоне или динамической головке громкоговорителя, подключенной к усилителю, будет слышен сильный гул низкого тока, называемый фоном переменного тока. Поэтому нити накала батарейных ламп нельзя питать переменным током.
В любительской радиоаппаратуре батарейные лампы сейчас не применяются. Их вытеснили сетевые радиолампы.
В радиолампе, предназначенной для аппаратуры с питанием от сети переменного тока, электроны излучает не нить накала, а подогреваемый ею металлический цилиндр (рис. 220).
Рис. 220. Устройство и схематическое изображение триода с подогревным катодом
На поверхность такого катода нанесен активный слой, способствующий более интенсивному излучению электронов. Покрытая слоем теплостойкой изоляции нить накала находится внутри цилиндра и питается переменным током. Раскаляясь, она разогревает цилиндр, который и испускает электроны. Нить накала такой лампы является как бы электрической печкой, подогревающей катод. Ее называют подогревателем, а лампы с катодом такого устройства — лампами с подогревными катодами, или лампами с катодами косвенного накала.
Почему так сложно устроен катод сетевой лампы? Цилиндр-катод обладает относительно большой массой, поэтому его температура при изменениях тока в подогревателе не изменяется. В результате эмиссия получается равномерной и при работе лампы в усилителе фон переменного тока не слышен. Нить накала сетевой лампы обозначают на схемах так же, как и в батарейной лампе, а катод — дужкой над нитью накала. Катод имеет отдельный вывод.
Нити накала большей части сетевых ламп рассчитаны на напряжение 6,3 В при токе 0,15-2 А. Оно подается от трансформаторов. Потребляемые подогревателями мощности тока во много раз больше, чем мощности, расходуемые на питание катодов батарейных ламп.
Сетевые лампы начинают работать не сразу после включения тока, а только через 25–30 с после того, как прогреется катод.
Надо сказать, что в некоторых усилителях, питаемых от сети переменного тока, иногда все же используют лампы с катодами прямого накала. Но катоды таких ламп делают более массивными, вследствие чего при периодических изменениях накаливающего тока их температура и электронная эмиссия изменяются мало. Если тебе придется столкнуться с аппаратурой на электронных лампах, придется иметь дело только с лампами косвенного накала.
ТРИОД — УСИЛИТЕЛЬ
Для электронной лампы, выполняющей роль усилителя, как и для транзистора, важнейшим условием для работы без искажения сигнала является смещение. Для этого на управляющую сетку (относительно катода) вместе с напряжением усиливаемого сигнала подают некоторое постоянное отрицательное напряжение, которое несколько закрывает лампу. Напряжение смещения предупреждает появление сеточных токов, что может вызвать искажение сигнала, и влияет на режим работы лампы в целом.
Напряжение смещения для биполярных транзисторов одинаково и равно: для германиевых 0,1–0,2 В, для кремниевых — 0,5–0,7 В. Для электронных же ламп оно определяется свойствами каждой конкретной лампы и указывается в паспортах ламп и справочных таблицах. Так, например, для триода 6С5С при постоянном напряжении на аноде 250 В на ее управляющую сетку должно подаваться напряжение смещения, равное минус 8 В.
В принципе смещение на управляющую сетку можно подавать от специальной батареи с соответствующим напряжением, как это иногда делали в батарейных ламповых приемниках. В сетевой же аппаратуре применяют так называемое автоматическое смещение, не требующее специальной батареи.
Схему усилителя с таким способом смешения ты видишь на рис. 221.
Рис. 221. Триод-усилитель и графики, иллюстрирующие его работу
