Лекция КОНСТРУКЦИИ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТРИОДОВ
Страница 2 из 2
20. ТИПЫ И МАРКИРОВКА ЕНЕРАТОРНЫХ И ИМПУЛЬСНЫХ ЛАМП
Генераторные лампы по мощности распределяются на следующие три класса:
1) генераторные лампы малой мощности — с колебательной мощностью до 20—25 Вт. Конструктивно эти лампы ничем не отличаются от обычных приемно-усили-"ельных ламп;
2) генераторные лампы средней мощности — с колебательной мощностью до 1 Кет;
3) мощные генераторные лампы — с колебательной мощностью свыше 1 Кет.
Наиболее распространенным типом генераторных ламп малой и средней мощности являются пентоды и лучевые тетроды. Благодаря небольшой величине проходной емкости Сас пентоды и лучевые тетроды можно использовать в схемах, работающих на весьма высоких частотах.
В обозначениях генераторных ламп используются следующие общие правила маркировки. На первом месте
4 Ю. Е. Веревкин 97
Где S3 — коэффициент заполнения, равный отношению
Длительности импульса ти к периоду повторения
Импульса Ги. Величина S3 обычно составляет
Сотые или тысячные доли единицы;
Ри — мощность, отдаваемая нагрузке в импульсном
Режиме. Средняя, мощность, рассеиваемая анодом, аналогично определяется по формуле
Р — 9 Р
1 А. Ср ^З1 А- И»
Где Ра# и — мощность, выделяемая на аноде при прохождении импульса.
Мощность Ра. ср, рассеиваемая на аноде и определяющая его тепловой режим, значительно меньше импульсной, поэтому аноды генераторных импульсных ламп делают небольшими по размерам. Сетки этих ламп также имеют небольшие размеры, катоды — обычно оксидные, так как они обеспечивают большой ток эмиссии. Эффективность оксидного катода в импульсном режиме составляет 4—6 Aiem.
Использование оксидных катодов в импульсных лампах ограничивается длительностью импульсов до 20 Мкеек И значениями анодных напряжений до 35 Кв. При больших длительностях импульсов применяют торированные и вольфрамовые катоды, так как эмиссионная способность оксидного катода в этих условиях резко падает.
Особое внимание при конструировании импульсных ламп уделяют управляющей сетке. Напряжение на управляющей сетке в импульсном режиме достигает больших положительных значений, так как только при этом условии обеспечивается возможность получения максимальных импульсов анодного тока. Однако значительный сеточный ток разогревает поверхность сетки, что приводит к возникновению термоэлектронной эмиссии с ее поверхности. Этот ток вызывает дополнительный разогрев анода лампы и может оказаться, что рассеиваемая на нем мощность станет больше допустимой. Для охлаждения сетку укрепляют на специальных медных держателях с радиаторами. В ряде конструкций мощных импульсных ламп иногда выводы сетки и почти всегда аноды имеют принудительное охлаждение.
Статические характеристики импульсных ламп снимают в импульсном режиме, близком к рабочему. При этом используются специальные схемы.
96
Глава VI ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВЫЕ ТРУБКИ
Р 21. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВЫХ ТРУБОК
Электроннолучевая Трубка
С Электростатическим Управлением
Электроннолучевые трубки представ-I ляют собой электронные приборы, преобразующие электрические сигналы в световое изображение при помощи гтонкого электронного луча, который, попадая на экран ргрубки, вызывает его свечение.
Электроннолучевая трубка выполняется в виде герметичной стеклянной колбы с экраном, внутри которой с помощью электромагнитных полей создается узкий электронный пучок, способный отклоняться от оси прибора. Т Электроннолучевые трубки делятся на две основные группы: трубки с электростатическим управлением (электронный луч фокусируется и отклоняется электрическим полем) и трубки с магнитным управлением (электронный луч фокусируется и отклоняется магнитным полем).
Устройство электроннолучевой трубки показано на рис. 47. Основными частями трубки являются:
А) электронная пушка (электронный прожектор), которая включает: катод 7, управляющий электрод 2, Ускоряющий электрод 4 И два анода — 5 и 6; I б) э к р а н //;
, в) отклоняющая система из двух пар отклоняющих пластин — 8 я 10. На эту систему подается электрический сигнал, изображение которого надо получить на экране.
Подогревный катод / имеет вид никелевого цилиндра, основание которого покрыто активированным слоем 3.
99
Ставятся буквы: ГМ — для модуляторных ламп; ГС — для генераторных ламп, работающих на волнах короче 50 См; ГУ — для генераторных ламп, работающих в диапазоне волн от 50 до 12 См; ГК — для генераторных ламп, работающих в диапазоне волн больше 12 М; ГИ — для генераторных импульсных ламп; ГМИ — для модулятор, ных импульсных ламп.
Следующая за этими буквами цифра соответствует номеру разработки. Если лампа имеет принудительное охлаждение, то в конце обозначения добавляется еще буква Б, указывающая на воздушное охлаждение, или буква А — для ламп с водяным охлаждением. Например, маркировка лампы ГУ-28А означает, что это генераторный пентод с водяным охлаждением, который может работать в диапазоне волн от 50 до 12 См.
Вместе с электропроводящим покрытием на колбе трубки конический конденсатор.
При отсутствии напряжения исследуемого сигнала на экране видна светящаяся окружность, а при подаче на вход исследуемого, например, синусоидального напряжения с частотой, кратной частоте развертки, на экране появляе^я изображение одного или нескольких периодов синусоиды. Достоинством круговой развертки является ее большая длина, по сравнению с линейной разверткой.
Рис. 53. Расположение ионной ловушки в электроннолучевой трубке.
- / — катод; 2 — управляющий электрод; 3 — экранирующий электрод; 4—наружный магнит; 5 — ионная ловушка; 6 — анод.
Круговую развертку можно осуществить и в системе магнитного отклонения, но в этом случае через обе пары катушек надо пропускать синусоидальные токи одной частоты, сдвинутые по фазе на 90°.
В телевизионных приемниках применяют специальные электроннолучевые трубки тоже с яркостной отметкой — Кинескопы. К этим трубкам предъявляются требования высокой степени фокусировки и яркости свечения, в связи с чем они в большинстве случаев снабжены магнитной отклоняющей системой.
Около катода помимо электронов образуются отрицательные ионы, которые, попадая на экран, разрушают его и вызывают появление на экране темного и о н н о г. о пятна. Поэтому электронные пушки современных кинескопов имеют так называемые ионные ловушки, которые предохраняют трубку от ионного пятна (рис. 53).
Ионная ловушка 5 Помещена между экранирующим электродом 3 И анодом 6. Катод U Управляющий (2)
109
— Номинальное напряжение модуляции — разность между запирающим напряжением на управляющем электроде (модуляторе) и величиной напряжения сигнала, соответствующего нормальному режиму работы трубки;
— Разрешающая способность Трубки, характеризующая ее способность к четкому воспроизведению изображения. Так, например, у телевизионных трубок разрешающая способность определяется числом чередующихся черно-белых линий, укладывающихся по высоте кадра.
§ 23. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, ТИПЫ И МАРКИРОВКА ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВЫХ ТРУБОК
Наибольшее распространение для наблюдения на экране изображения быстро меняющихся токов и напряжений получили трубки с электростатическим управлением, так как они могут работать в широком диапазоне частот
До 500—1000 Мгц.
В измерительной технике большое применение нашли дву хлучевые осциллографические трубки. В них две самостоятельные системы электронных прожекторов с приданными им отклоняющими системами помещены в одну Рис.52. Электроннолучевая трубка колбу. Электронные пуч-с радиальным отклонением пучка - КИ направлены на ОДИН
Экран и позволяют одновременно наблюдать два периодически меняющихся процесса в исследуемой цепи.
При измерениях частоты и времени пользуются трубками с радиальным отклонением электронного пучка, в которых создается круговая развертка (рис. 52).
Для получения круговой развертки на обе пары отклоняющих пластин подают два одинаковых по частоте синусоидальных напряжения, сдвинутых по фазе на 90°. Исследуемое же напряжение подается на дополнительный электрод, расположенный внутри трубки и образующий
108
Вторичным электронам, выбиваемым электронным пучком из мишени, попадать на соседние точки диэлектрика. Коллектор собирает вторичные электроны, выбиваемые из мишени.
При отсутствии входного сигнала потенциалоскоп заперт отрицательным напряжением, подаваемым на управляющий электрод (модулятор), а потенциалы сигнального электрода, барьерной сетки и коллектора равны потенциалу второго анода. Это равенство потенциалов обеспечивается правильным подбором напряжения на втором аноде. Одновременно с поступлением входного сигнала на управляющий электрод (модулятор) подается напряжение, отпирающее потенциалоскоп, а отклоняющая система направляет электронный пучок в заданную точку мишени.
Элемент мишени, на который попадает электронный пучок, приобретает потенциал, отличающийся от потенциала второго анода на величину входного сигнала. Сигнальный электрод, толща диэлектрика элемента мишени и его поверхность образуют своеобразный конденсатор, заряд которого пропорционален величине входного сигнала. Перемещая электронный луч по мишени, можно производить «запись» поступающих сигналов. При малой проводимости диэлектрика заряд элементов мишени может сохраняться, как уже указывалось, длительное время.
Воспроизведение формы изображения осуществляете^ последовательным перемещением электронного пучка по элементам мишени. При попадании его на соответствующий элемент мишени потенциал последнего становится равным потенциалу второго анода, так как UBX == 0. Разрядный ток «конденсатора» на сопротивлении нагрузки сигнального электрода создает напряжение, меняющееся в соответствии с ранее записанным сигналом.
Промышленность выпускает потенциалоскопы с объемом «электронной памяти» более 15 тысяч элементов.
Маркировку электроннолучевых трубок определяют четыре элемента.
Первый элемент обозначения указывает диаметр или диагональ акрана (если он прямоугольный) в сантиметрах. Потом следуют две буквы: ЛК — у кинескопов с магнитным отклонением; ЛМ — у осциллографических трубок с магнитным отклонением; ЛО — у кинескопов и осциллографических трубок с электростатическим отклонением.
Ш
И экранирующий (3) электроды располагаются под некоторым углом к оси трубки. Электроны и отрицательные ионы, покидая катод под действием ускоряющего поля экранирующего электрода, попадают в поперечное постоянное магнитное поле, создаваемое наружным магнитом 4. Отрицательные ионы, обладающие большой массой, почти не отклоняются поперечным магнитным полем и оседают на корпус ионной ловушки, имеющей - положительный потенциал. Электронный пучок под действием поперечного магнитного поля изменяет направление и
|
Рис. 54. Устройство и
Принцип действия потен-
Циалоскопа.
/ —катод; 2— Управляющий электрод; 3 — второй анод;
4 — отклоняющая система;
5 — коллектор; 6 — барьерная сетка; 7 — слой диэлектрика; S — сигнальный электрод.
|
/ 2 3 4 5 6 7 8
Далее двигается вдоль оси трубки. Для нормальной работы трубки с ионной ловушкой необходимо правильно установить наружный магнит, обеспечив тем самым наиболее яркое свечение экрана.
Отечественная промышленность выпускает ряд электроннолучевых трубок, используемых в специальных электронных устройствах и в вычислительной технике. Одной из таких трубок является потенциалоскоп — запоминающаятрубка, которая преобразует электрические сигналы в электрические заряды, сохраняет их в течение длительного времени, после - чего воспроизводит.
Устройство и схема подключения потенциалоскопа показаны на рис. 54. Основные элементы конструкции его подобны. обычной электроннолучевой трубке (имеются катод, электронный прожектор и отклоняющая система). Однако здесь экран заменен мишенью, представляющей собой слой диэлектрика, нанесенный на металлическую пластину, образующую сигнальный электрод. Перед мишенью установлена барьерная сетка 6, Соединенная с коллектором 5. Барьерная сетка не дает возможности
ПО
Глава VII ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ПРИБОРЫ
§ 24. ДВИЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ В ГАЗЕ И ВИДЫ ГАЗОВОГО РАЗРЯДА
В электронных схемах применяются приборы, основой работы которых служит электрический разряд в газах, т. е. прохождение электрического тока через газ. Такие приборы получили название газоразрядных или ионных, так как носителями электрических зарядов в этих приборах наряду с электронами являются ионы газа.
В конструктивном отношении газоразрядные приборы очень схожи с электронными вакуумными приборами. В простейшем виде они представляют собой систему из двух металлических электродов, помещенных в герметизированный, чаще всего стеклянный баллон. Баллон после откачки воздуха обычно наполняется инертными газами — неоном, гелием, аргоном или парами ртути. При работе прибора инертные газы не взаимодействуют с материалом электродов и поэтому давление газа внутри баллона остается неизменным.
Вследствие влияния космических лучей или радиоактивного излучения земной коры внутри баллона происходит ионизация некоторой части молекул газа, в результате чего образуются положительные и отрицательные ионы. Ионы вместе с нейтральными атомами и молекулами находятся в тепловом хаотическом движении. При появлении разности потенциалов между анодом и катодом внутри баллона начинается упорядоченное, направленное движение зарядов. Во внешней цепи газоразрядного прибора возникает ток. Этот ток очень невелик и практического применения не имеет. Однако при увеличении разности потенциалов между электродами скорость движения ионов, а следовательно, и Их Кинетическая энергия возрастают.
ИЗ
Далее указано число, определяющее порядковый номер данного типа трубки. Последней буквой в обозначении трубки (она имеется не всегда) отмечается тип люминофора буква А соответствует синему свечению Б - бе-Sv И - зеленому, П - красному, Н - голубому.
Например мар/а 43ЛК2Б означает, что это кинескоп с магнитаым отклонением, с диаметром или диагональю экрана 43 сантиметра, белого свечения.
Если на вход тиратрона подать добавочное положительное напряжение, хотя бы в виде положительного импульса, и если разность потенциалов между пусковым анодом и катодом достигнет потенциала зажигания тиратрона, то между этими электродами начнется разряд, который перейдет на основной анод тиратрона.
Пусковой характеристикой или х а - рактеристикой перехода тиратрона с холодным катодом (рис. 60, б) называется зависимость между током в цепи пускового анода /п. а и напряжением на аноде £/а. заж, при котором на него переходит разряд. Чем больше /п. а, тем меньше (/а. заж. Токи пускового анода обычно невелики — порядка нескольких миллиампер. Сопротивление R определяет ток в цепи дополнительного анода; RH — сопротивление нагрузки.
Достоинствами таких тиратронов является возможность малыми токами в цепи пускового электрода (порядка нескольких микроампер) управлять анодным током порядка 10—20 Ма, А также экономичность, так как на накал катода не расходуется мощность источника питания.
§ 27. ТИПЫ И МАРКИРОВКА ГАЗОТРОНОВ И ТИРАТРОНОВ
При использовании в схемах газотронов напряжение на анод подается после предварительного разогрева катода. Время прогрева газотронов с газовым наполнением составляет 1—2 мин., а у газотронов с ртутным наполнителем это время, в зависимости от типа газотрона, может составлять десятки минут.
Выключение газотрона производят в обратном порядке.
Имеются специальные маломощные газотроны, в которых допускается одновременно включение анодного напряжения и накала. Одним из таких газотронов является ГР 1-0,25/1,5.
В наименовании газотрона первая буква Г указывает, что это газотрон, вторая буква Р — на то, что баллон газотрона заполнен парами ртути. В случае газового заполнения баллона вместо Р ставят Г. Затем идет цифра, соответствующая номеру данного типа газотрона, вслед за ней, через дефис, — дробь, числитель которой указывает максимальный средний выпрямленный ток в ампе-
127
Сдвиг пусковой характеристики в область более отрицательных напряжений £/с1.
Введение экранирующей сетки способствует также увеличению обратного напряжения и дает возможность управлять тиратроном с помощью переменного напряжения.
Тиратроны С Холодным Катодом
Тиратроны с холодным, т. е. ненакаливаемым, катодом представляют собой трехэлектродные газоразрядные приборы тлеющего разряда. Помимо анода и катода в баллон тиратрона введен дополнительный электрод — пусковой анод. Катодом служит металлический стержень и поэтому разряд происходит только с его торца. Стеклян-
Рис. 60. Схема включения (а) Г|И пусковая характеристика (б) тиратрона с холодным катодом.
Ный баллон обычно наполняется смесью неона и аргона. Поэтому при тлеющем разряде падение напряжения на тиратроне значительно больше, чем в тиратронах с накаливаемым катодом.
Пусковой анод выполняют в виде диска с отверстием. Давление газа в баллоне и расстояние между электродами подобрано так, что разряд между пусковым анодом и катодом возникает при меньшей разности потенциалов, чем разряд между анодом и катодом.
Схема включения тиратрона приведена на рис. 60, А. Напряжения источников питания Еа И Е'а Должны быть меньше напряжений зажигания между соответствующими электродами, но достаточными для поддержания появившегося в тиратроне газового разряда.
126
Глава VIII ФОТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ
§ 28. ВИДЫ ФОТОЭЛЕКТРОННОГО ЭФФЕКТА
Явление фотоэлектронной эмиссии (внешнего фотоэффекта) было исследовано в конце девятнадцатого века нашим соотечественником А. Г. Столетовым. Оно заключается в том, что под воздействием лучистой энергии видимого света либо инфракрасных, ультрафиолетовых или рентгеновских лучей электроны приобретают энергию, достаточную для совершения работы выхода из металла. Согласно квантовой теории, лучистая энергия излучается и поглощается отдельными порциями — квантами. Кванты лучистой энергии, поглощаясь в веществе катода, изменяют энергетическое состояние электронов в атомах. Вследствие этого часть электронов покидает поверхность катода. Если вблизи фотокатода поместить анод и подать на него положительный потенциал, то при замкнутой электрической цепи стрелка гальванометра укажет на наличие в цепи электрического тока (ф о т о т о к а). Принцип действия фотоэлемента иллюстрирует рис. 61.
Первый закон фотоэффекта (закон Столетова) устанавливает, что величина фототока прямо пропорциональна световому потоку, падающему на поверхность катода:
/Ф = КФ, (77)
Где /ф — фототок, Мка;
Ф — световой поток, падающий на фотокатод, Лм\ К — чувствительность фотоэлемента, Мка/лм. Энергия кванта равна
№ = /Iv, (78)
Где H — постоянная Планка, равная 6,24:10"27 Эрг/сек; V — частота светового излучения, равная С/Х; с — скорость распространения света; X — длина волны.
5 . Ю. Е. Веревкин 129
Pax, а знаменатель — величину напряжения обратного зажигания в киловольтах.
Выше отмечалось уже, что тиратрон после его зажигания нельзя погасить путем изменения величины постоянного напряжения на аноде. В этих случаях, когда к аноду подводится постоянное напряжение, тиратрон используется только в качестве пускового реле одностороннего действия: изменяя напряжение на сетке, можно замкнуть цепь анодного тока; разомкнуть анодную цепь невозможно. В схемах же, в которых на анод поступает переменное напряжение, тиратроны находят широкое применение.
Маркировка тиратронов имеет много общего с маркировкой газотронов, с той лишь разницей, что знаменатель дроби последнего элемента обозначения показывает амплитудное значение обратного напряжения в киловольтах.
Например, марка тиратрона ТР1-40/15 означает, что он наполнен парами ртути, среднее значение тока, протекающего через тиратрон, 40 а, амплитудное значение обратного напряжения 15 Кв.
В обозначениях тиратронов, предназначенных для работы в импульсных условиях, к первым двум буквам добавляется третья — И.
Например, марка тиратрона ТГИ1-130/10 означает, что он предназначен для работы в импульсном режиме, имеет газовое наполнение, может обеспечивать в импульсе максимальный анодный ток 130 А При предельном прямом и обратном напряжении на аноде не более 10 Кв.
Тиратроны, работающие в импульсных схемах, наполняют обычно водородом. Они имеют особую конструкцию, обеспечивающую высокую электрическую прочность и постоянство давления водорода внутри баллона.
Наиболее распространенными тиратронами с холодным катодом являются тиратрон-триод МТХ-90 и тиратроны-тетроды ТХ-ЗБ и ТХ-4Б. Эти типы тиратронов имеют миниатюрное оформление: диаметр стеклянного баллона 10 Мм, Длина не превышает 40—45 Мм.
