Расчет и проектирование электронных приборов: Учебное пособие, страница 3

Выражение для расчета тока триода, составленное с учетом токораспределения между сеткой и анодом, после подстановки в уравнение (2) соотношения (8) имеет вид

Iа = 2,33·10-6δ Fg,                                   (9)

где δ = Iа /Iк – коэффициент токопрохождения (равен отношению тока анода Iа к току катода Iк), Fg – эффективная площадь анода эквивалентного диода в плоскости сетки.

Для описания работы электронной лампы в электрической схеме используется часто понятие крутизна анодно-сеточной характеристики S=∂Iа/∂Ug. С учетом этого параметра соотношение (9) преобразуется к виду

Iа = (2/3)S(Ug+DUа).                                           (10)

В случае тетрода действующий потенциал в плоскости первой сетки

.                               (11)

Анодный ток

Iа = 2,33·10-6δ Fg1,                             (12)

где Ug2 – потенциал второй сетки,  D1 и D2 – проницаемость по первой и второй сетке, xg1к – расстояние сетка первая – катод, χ = (xg2к/xg1к)4/3, xg2к – расстояние сетка вторая – катод.

Соотношение, связывающее параметры тетрода имеет вид

Iа = (2/3)S(Ug1+D1Ug2+D1D2Uа) .                                 (13)

2. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОННЫХ ЛАМП

2.1. Расчет параметров импульсной модуляторной лампы

Основные области применения импульсных модуляторных ламп связаны с формированием прямоугольных высоковольтных импульсов тока миллисекундной и микросекундной длительности для радиолокационных установок, ускорителей элементарных частиц и т.д.

 Типовая схема включения поясняется на рис.9. Эпюры напряжений и анодного тока показаны на рис.10.

Большую часть времени  (время паузы между импульсами tпауз) на сетке поддерживается напряжение смещения Eg, обеспечивающего запирание лампы. В течение паузы накопительная емкость (Cн ) успевает зарядиться до напряжения источника питания Ea. При подаче на сетку импульсного напряжения Uи лампа отпирается и появляется анодный ток величиной I. Благодаря тому, что зарядный резистор Rз много больше сопротивления нагрузки Rн, основная часть анодного тока обеспечивается разрядом накопительной емкости Cн. Параметры схемы подбирают таким образом, чтобы за время импульса (tи) накопительная емкость разряжалась лишь на несколько процентов от полного заряда. Поэтому такие схемы называются иногда схемами с параллельным подключением нагрузки или схемами с частичным разрядом накопительной емкости.


За время импульса анодный ток практически не меняется, сохраняя прямоугольную форму. Основная часть импульсного напряжения выделяется на нагрузке. На лампе падает остаточное значение общего напряжения Uао.

В качестве исходных величин при расчете параметров указываются: Ea – напряжение анодного источника питания, I – импульсный анодный ток, Pвых – импульсная мощность в нагрузке, Q = (tпауз +tи )/tи – скважность импульсного режима, Eg – напряжение смещения, U – импульсное превышение на управляющей сетке, tи – длительность импульсов, Uf – напряжение накала. Для тетрода указывается также Eg2 – напряжение питания второй (экранирующей) сетки и m – коэффициент усиления лампы.

Требуется определить: коэффициент проницаемости D (в случае тетрода – проницаемость по первой D1 и второй D2 сеткам), крутизну анодно-сеточной характеристики S и среднюю электронную мощность, выделяющуюся на аноде Pa.

Соотношения между основными параметрами в динамическом режиме поясняются анодно-сеточной характеристикой (рис.11).

Расчет параметров выполняется в следующей последовательности.

По условиям запирания лампы  в период паузы рассчитывается проницаемость. В соответствии с формулой (10) с учетом необходимости определенного   запаса   по   запиранию,   определяемого    соотношением     Iа = (2/3)S(Eg+D Ea) < 0,   получим:

для триода

D = –(0,3...0,7) Eg/Ea,                                      (14)

для тетрода (при Iа = (2/3)S(Ug1+D1Eg2+ Еa/m) < 0) проницаемость по первой сетке

D1 = –[(0,3...0,7)Eg1 + Еa/m]/Eg2.                            (15)

Коэффициент запаса по запиранию (0,3...0,7) выбирается в зависимости от величины напряжения анодного источника питания (чем выше Ea, тем меньшим должен быть коэффициент).

Проницаемость по второй сетке тетрода D2 = 1/(D1m). (В случае тетрода приемлемая геометрия лампы обеспечивается, когда  D2 < D1.)

Остаточное напряжение на аноде

U = EaPвых /Iaи  .                                               (16)

Крутизна анодно-сеточной характеристики триода

S = 1,5 Iaи /(Ugи  + DUaо),                                     (17)

в случае тетрода  –

S = 1,5 Iaи /(Ugи + D1Eg2 + D1D2Uaо).                        (18)

Мощность, выделяющаяся на аноде,

Pa = Uaо Iaи /Q .                                                      (19)

2.2. Расчет параметров генераторного триода

Генераторные лампы применяются для формирования сигналов синусоидальной формы преимущественно в автоколебательном режиме. По сравнению с полупроводниковыми приборами, электронные лампы обеспечивают более мощные и высоковольтные параметры синусоидального сигнала. Область применения таких генераторов: радиопередатчики стационарного типа, промышленные установки высокочастотного нагрева, системы накачки мощных квантовых генераторов и т.д.

Типовая схема включения генераторных триодов поясняется на рис.12. Формирование сигнала обеспечивается LC-колебательным контуром, включенным в анодную цепь. Для поддержания автоколебательного режима используется катушка обратной связи Loc, индуктивно связанная с LC-контуром. Напряжение высокочастотного сигнала передается в нагрузку Rн через индуктивную развязку. Рабочий режим обеспечивается напряжением смещения через сеточный резистор Rg. Эпюры напряжений на электродах и анодного тока показаны на рис. 13.