Как работает радиолампа. Классы усиления

Характеристика лампы графически выражает собой зависимость анодного тока i_a от напряжения на сетке U_g при неизменном постоянном напряжении U_a на аноде. Величины напряжений на сетке — в вольтах — отложены по горизонтальной оси: отрицательные напряжения — влево от нуля, положительные — вправо. Величины анодного тока — в миллиамперах — отложены по вертикальной оси, вверх от нуля. Имея перед собой характеристику лампы (фиг. 19), можно быстро определить, чему равен анодный ток при любом напряжении на сетке: при U_g = 0, например, i_a = i_a0 = 8,6 мА. Если интересуют данные при других анодных напряжениях, то вычерчивают не одну характеристику, а несколько: для каждого значения анодного напряжения отдельно. Характеристики для меньших анодных напряжений будут располагаться правее, а для больших — левее. Получается семейство характеристик, пользуясь которым можно определить параметры лампы.

Фиг. 19. Отсчёт анодного тока, когда сетка не заряжена

Напряжение на сетке делаем положительным: U_g = +3 В. Что произошло с анодным током? Он увеличился до 12 мА (фиг. 20). Положительно заряженная сетка притягивает электроны и тем самым «подталкивает» их к аноду. Чем больше положительное напряжение на сетке, тем более это воздействие её на поток электронов, что приводит к увеличению анодного тока. Но наступает такой момент, при котором возрастание замедляется, характеристика получает изгиб (верхний сгиб) и, наконец, анодный ток совершенно перестаёт возрастать (горизонтальный участок характеристики). Это — насыщение: все электроны, испускаемые накалённым катодом, полностью отбираются от него анодом и сеткой. При данном анодном напряжении и напряжении накала анодный ток лампы сделаться больше тока насыщения i_s не может.

Фиг. 20. Отсчёт анодного тока, когда сетка имеет положительный заряд

Напряжение на сетке делаем отрицательным, переходим в область левее вертикальной оси, в «левую область». Чем больше отрицательное напряжение на сетке, чем дальше влево, тем меньше становится анодный ток. При U_g = -4 В анодный ток уменьшается до i_a = 3 мА (фиг. 21). Объясняется это тем, что отрицательно заряженная сетка отталкивает электроны обратно к катоду, не пропуская их к аноду. Обратите внимание на то, что в нижней части характеристики также получается сгиб, как и в верхней. Как будет ясно из дальнейшего, наличие сгибов значительно ухудшает работу лампы. Чем прямолинейнее характеристика, тем лучше усилительная лампа.

Фиг. 21. Отсчёт анодного тока, когда сетка имеет небольшой отрицательный заряд

Сделаем отрицательное напряжение на сетке настолько большим, чтобы сетка отталкивала от себя все электроны обратно к катоду, совершенно не пропуская их к аноду. Поток электронов обрывается, анодный ток делается равным нулю. Лампа «запирается» (фиг. 22). Напряжение на сетке, при котором происходит «запирание» лампы, называется ”напряжением запирания” (обозначено U_{g зап}). Для взятой нами характеристики U_{g зап} = -9 В. ”Отпереть” лампу можно уменьшением отрицательного напряжения на сетке или же увеличением анодного напряжения.

Фиг. 22. Лампа ”заперта”

Установив постоянное напряжение на аноде, можно менять анодный ток i_a от нуля (i_a = 0) до максимума (i_a =i_s) изменением напряжения на сетке в пределах от U_{g зап} до U_gs (фиг. 23). Так как сетка расположена к катоду ближе, чем анод, то достаточно лишь немного изменить сеточное напряжение, чтобы значительно изменить анодный ток. В нашем случае достаточно изменить напряжение на сетке всего лишь на 14,5 В, чтобы уменьшить анодный ток от максимума до нуля. Воздействие сеточного напряжения на поток электронов — исключительно удобная возможность управления величиной электрического тока, в особенности если учесть, что это воздействие осуществляется мгновенно, безынерционно.

Фиг. 23. ”Пределы” изменения анодного тока в зависимости от напряжения сетки при заданном напряжении анода