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

I_а = 2,33·10^-6δ F_g,                                   (9)

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

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

I_а = (2/3)S(U_g+DU_а).                                           (10)

В случае тетрода действующий потенциал в плоскости первой сетки

.                               (11)

Анодный ток

I_а = 2,33·10^-6δ F_g1,                             (12)

где U_g2 – потенциал второй сетки,  D₁ и D₂ – проницаемость по первой и второй сетке, x_g1к – расстояние сетка первая – катод, χ = (x_g2к/x_g1к)^4/3, x_g2к – расстояние сетка вторая – катод.

Соотношение, связывающее параметры тетрода имеет вид

I_а = (2/3)S(U_g1+D₁U_g2+D₁D₂U_а) .                                 (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 t_пауз) на сетке поддерживается напряжение смещения E_g, обеспечивающего запирание лампы. В течение паузы накопительная емкость (C_н ) успевает зарядиться до напряжения источника питания E_a. При подаче на сетку импульсного напряжения U_и лампа отпирается и появляется анодный ток величиной I_aи. Благодаря тому, что зарядный резистор R_з много больше сопротивления нагрузки R_н, основная часть анодного тока обеспечивается разрядом накопительной емкости C_н. Параметры схемы подбирают таким образом, чтобы за время импульса (t_и) 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 U_ао.

В качестве исходных величин при расчете параметров указываются: E_a – напряжение анодного источника питания, I_aи – импульсный анодный ток, P_вых – импульсная мощность в нагрузке, Q = (t_пауз +t_и )/t_и – скважность импульсного режима, E_g – напряжение смещения, U_gи – импульсное превышение на управляющей сетке, t_и – длительность импульсов, U_f – напряжение накала. Для тетрода указывается также E_g2 – 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 P_a.

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     I_а = (2/3)S(E_g+D E_a) < 0,   получим:

для триода

D = –(0,3...0,7) E_g/E_a,                                      (14)

для тетрода (при I_а = (2/3)S(U_g1+D₁E_g2+ Е_a/m) < 0) проницаемость по первой сетке

D₁ = –[(0,3...0,7)E_g1 + Е_a/m]/E_g2.                            (15)

Коэффициент запаса по запиранию (0,3...0,7) выбирается в зависимости от величины напряжения анодного источника питания (чем выше E_a, 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_aо = E_a – P_вых /I_aи  .                                               (16)

Крутизна анодно-сеточной характеристики триода

S = 1,5 I_aи /(U_gи  + DU_aо),                                     (17)

в случае тетрода  –

S = 1,5 I_aи /(U_gи + D₁E_g2 + D₁D₂U_aо).                        (18)

Мощность, выделяющаяся на аноде,

P_a = U_aо I_aи /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 L_oc, индуктивно связанная с LC-контуром. Напряжение высокочастотного сигнала передается в нагрузку R_н через индуктивную развязку. Рабочий режим обеспечивается напряжением смещения через сеточный резистор R_g. Эпюры напряжений на электродах и анодного тока показаны на рис. 13.