Электроника в вопросах и ответах - И. Хабловски

Рис. 5.21. Характеристика тиратрона (а) и его условное графическое обозначение (б)

Какие многосеточные лампы применяются в электронике?

Существует несколько типов многосеточных ламп: лампа с двумя сетками — тетрод, с тремя — пентод, с четырьмя — гексод, с пятью — гептод и с шестью — октод. Как известно, электронные лампы применяют все реже, особенно в маломощных схемах. Однако встречаются еще схемы с тетродами и пентодами, в основном в устройствах очень большой мощности.

Как работает тетрод и какова его характеристика?

От триода тетрод отличается конструктивно добавлением второй сетки, называемой экранирующей и расположенной в лампе между управляющей сеткой и анодом. На экранирующую сетку подается положительное, но меньшее, чем на анод, напряжение. Присутствие этой сетки значительно уменьшает емкость между управляющей сеткой и анодом, что ведет к уменьшению проникновения сигнала между цепями анода и первой сетки. Введение второй сетки в значительной степени уменьшает влияние анодного напряжения на анодный ток. Благодаря этому в тетроде роль управляющего электрода играет только первая сеткам изменения анодного напряжения оказывают малое влияние на работу тетрода как усилителя.

Принцип действия тетрода состоит в следующем. Излученные катодом электроны ускоряются из-за действия второй сетки, на которую подано положительное по отношению к катоду напряжение. Электроны достигают второй сетки, и большинство их пролетает через нее, попадая на анод. Анодное напряжение, которое больше, чем напряжение второй сетки, почти не влияет на количество электронов, попадающих на анод. Поэтому характеристика Iа = f(Uа) для тетрода (рис. 5.22) при напряжениях Ua > UC2 почти горизонтальна (полога). Сопротивление лампы и ее коэффициент усиления велики.

Рис. 5.22. Примерный вид характеристик тетрода (а) и его условное графическое обозначение (б)

При напряжениях Ua < UC2 электроны, достигающие анода, выбивают из него вторичные электроны, которые двигаются в направлении второй сетки, имеющей большее положительное напряжение, чем анод. Когда число вторичных электронов больше числа первичных, анодный ток изменяет направление (участок АВ на характеристике). В определенном (динатронном) интервале напряжений лампа имеет отрицательное сопротивление и может быть использована для генерирования колебаний.

Разработаны лучевые тетроды специальной конструкции, у которых на выходной характеристике Iа = f(Uа) нет участка, соответствующего отрицательному сопротивлению.

Как работает пентод и каковы его характеристики?

Пентод по сравнению с тетродом отличается в конструктивном отношении введением третьей сетки, называемой нулевой, защитной или антидинатронной и расположенной между второй сеткой и анодом. Защитная сетка соединена (снаружи или внутри лампы) с катодом лампы. Действие этой сетки заключается в создании нулевого потенциала между анодом и второй сеткой. Выбитые из анода вторичные электроны не попадают на вторую сетку, как это имеет место в тетроде (даже если ее потенциал значительно выше потенциала анода), и возвращаются к аноду и улавливаются им. На характеристике пентода (рис. 5.23) отсутствует участок с отрицательным сопротивлением.

Рас. 5.23. Анодные характеристики пентода (а) и его условное графическое обозначение (б)

Роль анода сводится только к собиранию электронов. В пентоде, так же как и в тетроде, анодное напряжение оказывает очень слабое влияние на анодный ток. Внутренние емкости пентода во много раз меньше, чем у триода (тысячные доли пикофарад). В то же время по сравнению с триодом пентод имеет значительно большие внутреннее сопротивление (до нескольких мегом), коэффициент усиления и крутизну (до 10–20 мА/В). Благодаря этим свойствам пентода удается получать большое усиление в диапазоне как низких, так и высоких частот. Коэффициент усиления по напряжению Кu пентода, работающего в качестве усилителя и нагруженного сопротивлением, значительно меньшим, чем внутреннее сопротивление пентода, приближенно равен произведению крутизны S на сопротивление нагрузки Rн: Кu = S·Rн. Из-за высокого внутреннего сопротивления пентод в большинстве случаев можно рассматривать как источник, ток которого не зависит от сопротивления нагрузки в широком интервале изменений этого сопротивления, т. е. как источник тока. Недостатком пентода как усилителя являются большие шумы, чем получаемые в случае триода. Это связано со значительно более высоким входным сопротивлением пентода по сравнению с триодом, что в основном следует из того факта, что малая емкость Са. с в пентоде ограничивает обратное влияние с выхода на вход.

Как работает электронно-лучевая трубка?

Электронно-лучевые трубки — это электровакуумные приборы, в которых образуется электронный пучок малого поперечного сечения, причем электронный пучок может отклоняться в желаемом направлении и, попадая на люминесцентный экран, вызывать его свечение (рис. 5.24). Электронно-лучевая трубка является электронно-оптическим преобразователем, превращающим электрический сигнал в соответствующее ему изображение в виде импульсного колебания, воспроизводимого на экране трубки. Электронный пучок образуется в электронном прожекторе (или электронной пушке), состоящем из катода и фокусирующих электродов. Первый фокусирующий электрод, который называют также модулятором, выполняет функции сетки с отрицательным смещением, направляющей электроны к оси трубки. Изменение напряжения смещения сетки влияет на число электронов, а следовательно, на яркость получаемого на экране изображения. За модулятором (в направлении к экрану) расположены следующие электроды, задачей которых является фокусирование и ускорение электронов. Они действуют на принципе электронных линз. Фокусирующе-ускоряющие электроды называются анодами и на них подается положительное напряжение. В зависимости от типа трубки анодные напряжения имеют значения от нескольких сотен вольт до нескольких десятков киловольт.

Рис. 5.24. Схематическое изображение электронно-лучевой трубки:

1 — катод; 2 — анод I: 3 — анод II; 4 — горизонтальные отклоняющие пластины; 5 — электронный пучок; 6 — экран; 7 — вертикальные отклоняющие пластины; 8 — модулятор

В некоторых трубках фокусировку пучка производят с помощью магнитного поля путем использования катушек, расположенных снаружи лампы, вместо электродов, находящихся внутри трубки и создающих фокусирующее электрическое поле. Отклонение пучка также осуществляется двумя методами: с помощью электрического или магнитного поля. В первом случае в трубке помещают отклоняющие пластины, во втором — снаружи трубки монтируют отклоняющие катушки. Для отклонения как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях используют пластины (или катушки) вертикального или горизонтального отклонения луча.

Экран трубки покрыт изнутри материалом — люминофором, который светится под влиянием бомбардировки электронами. Люминофоры отличаются различным цветом свечения и разным временем свечения после прекращения возбуждения, которое называется временем послесвечения. Обычно оно составляет от долей секунды до нескольких часов в зависимости от назначения трубки.

Где применяются электронно-лучевые трубки?

Электронно-лучевые трубки в зависимости от их свойств и параметров находят очень широкое применение в измерительных приборах, в частности осциллографах (осциллоскопах), в качестве трубок, воспроизводящих колебания токов и напряжений, в радиолокационной технике и телевидении, в качестве приемных трубок — кинескопов.

Что такое кинескоп?

Это электронно-лучевая трубка, предназначенная для воспроизведения телевизионного изображения, подводимого к трубке в виде электрического сигнала. Электрический видеосигнал, представляющий изображение, подводится к катоду. Он определяет яркость свечения точки на экране в данный момент, а сигналы, подводимые к отклоняющим катушкам (вертикальным и горизонтальным), — положение этой точки в тот же момент времени. Время послесвечения кинескопа подбирается таким, чтобы свечение каждой точки длилось настолько долго, чтобы одновременно наблюдались все поочередно высвечиваемые точки изображения. Впечатление непрерывности структуры изображения и непрерывности свечения на экране является следствием не только соответственно длительного послесвечения, но прежде всего особенности человеческого зрения, его инерционности и ограниченной разрешающей способности. В кинескопах, предназначенных для телевидения, применяют только магнитное отклонение с помощью катушек, расположенных снаружи трубки. В кинескопах для цветного телевидения, применяют три типа люминофоров с разным цветом свечения: зеленым, красным и синим. Такие люминофоры, например в виде очень малых таблеток, размещают в определенном порядке рядом друг с другом на экране трубки. Каждый из трех люминофоров возбуждается пучком электронов, выходящих из отдельной электронной пушки. Значения анодных напряжений в кинескопах для черно-белого телевидения не более 20 кВ, а в трубках, предназначенных для цветного телевидения, не более 30 кВ.