Как работает радиолампа. Классы усиления

Катод в радиолампе представляет собой накаливаемую током тонкую металлическую проволоку (нить). Если накал такой нити осуществлять постоянным током, то и эмиссия электронов будет строго постоянна. Но почти все современные радиовещательные приёмники рассчитаны на питание от переменного тока, а таким током накаливать нить нельзя, так как эмиссия электронов будет изменяться, «пульсировать». Из громкоговорителя будет слышен фон переменного тока — неприятное гудение, мешающее слушать программу. Конечно, можно было бы переменный ток сначала с помощью диода выпрямить, превратить в постоянный, как это и делается для питания анодных цепей — об этом мы уже говорили. Но найден гораздо более простой и более эффективный способ, позволяющий для нагрева катода применять непосредственно переменный ток. В каналах тонкого и длинного фарфорового цилиндрика помещена вольфрамовая нить — нагреватель. Нить накаливается переменным током и её тепло передаётся фарфоровому цилиндрику и надетому поверх него никелевому «чехлу» (фиг. 13), на внешней поверхности которого нанесён тонкий слой окислов щелочного металла (стронция, бария, цезия или др.). Эти окислы отличаются большой эмиссионной способностью даже при сравнительно низких температурах (порядка 600 градусов). Именно этот слой окислов и является источником электронов, т. е. собственно катодом. Вывод катода из колбы присоединён к никелевому «чехлу», причём никакого электрического соединения между катодом и накаливаемой нитью нет. Все нагреваемое устройство обладает сравнительно большой массой, которая не успевает терять тепло при быстрых изменениях переменного тока. Благодаря этому эмиссия строго постоянна и никакого фона в приёмнике не прослушивается. Но тепловая инерция катода ламп в приёмнике является причиной того, что включенный приёмник начинает работать не сразу, а лишь, когда катоды нагреются.

Фиг. 13. Устройство триода с подогревным катодом

Сетки в современных лампах чаще всего имеют вид проволочных спиралей: «густая сетка» — витки спиралей расположены ближе друг к другу, «редкая сетка» — расстояния между витками увеличены. Чем гуще сетка, тем при прочих равных условиях больше её влияние на поток электронов, тем больше коэффициент усиления лампы.

В 1913 г. Лэнгмюйр увеличил количество электродов в лампе до четырёх, предложив ввести в пространство между катодом и сеткой ещё одну сетку (фиг. 14). Так был создан первый тетрод — четырехэлектродная лампа, имеющая две сетки, анод и катод. Ту сетку, которую Лэнгмюйр поместил ближе к катоду, называют катодной, а «старую» сетку назвали управляющей, поскольку катодная сетка выполняет лишь вспомогательную роль. Своим небольшим положительным напряжением, получаемым от части анодной батареи, катодная сетка ускоряет поток электронов к аноду (отсюда и другое название сетке — «ускоряющая»), «рассасывая» электронное облачко вокруг катода. Это позволило применить лампу даже при сравнительно малых напряжениях на аноде. Одно время нашей промышленностью выпускалась двухсеточная лампа типа МДС (или СТ-6), в паспорте которой значилось: рабочее анодное напряжение 8–20 В. Наиболее распространённые в то время лампы типа Микро (ПТ-2) обычно работали при гораздо более высоких напряжениях — порядка 100 В. Однако, лампы с катодной сеткой не получили распространения, так как вместо них вскоре были предложены ещё более совершенные лампы. Кроме того, «двух-сетки» имели существенный недостаток: положительно заряженная катодная сетка отнимала очень большое количество электронов от общего потока, что равносильно бесполезной их затрате. Хотя и прельщала возможность работать с малыми анодными напряжениями, но этому противопоставлялась большая трата тока, — ощутительной выгоды не получалось. Но введение второй сетки послужило сигналом для конструкторов радиоламп: началась «эпоха» многоэлектродных ламп.

Фиг. 14. Принцип действия тетрода с катодной сеткой