Главная  Электронные вольтметры 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [ 26 ] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41]

UcK + DU„ к

где 1=1/(х = Са.к/Сс.к - проницаемость лампы; х - коэффициент, определяемый геометрией лампы. Для плоскопараллельного триода в режиме пространственного заряда, например х = (ra/cf где Га -расстояние между катодом и анодом, Гс-расстояние между катодом и сеткой.

Поскольку измеряемое напряжение прикладывается к аноду в отрицательной полярности, значение его в эту и последующие формулы должно подставляться с минусом.

Пр,и положительных значениях t/д, когда отрицательное напряжение на аноде невелико, сеточный ток подчиняется закону «трех вторых»:

Ic==A{Uc.+DU,JI\ (76)

где А - коэффициент пропорциональности.

Когда отрицательное напряжение на аноде увеличивается настолько, что действующее напряжение становится отрицательным, ток сетки описывается выражением, подобным выражению для анодного тока диода в области отрицательных значений потенциала его анода:

/с = /сое* (77)

где /со - «нулевой»*ток сетки, протекающий при £/д = 0, т. е. когда Uc.k=-DU.; q - заряд электрона, равный 1,6-10"к; ft -постоянная Больцмана, равная 1,38 • 10~ <?ж/грй<?; Т - абсолютная температура катода, ° К.

Эти уравнения позволяют сделать ряд выводов.

Напряжение между сеткой и катодом t/с.к складывается из внешнего напряжения, приложенного к сетке, и контактной разности потенциалов. Как известно, последняя подвержена изменениям, поэтому работа при малых напряжениях сетки будет отличаться повышенной нестабильностью и поэтому нежелательна.

Характеристики ламп в обращенном режиме нелинейны, как нелинейны характер1стики ламп в обычном включении. Особенно велика нелинейность на участках, где действующее напряжение положительно или равно нулю. Здесь не только сопрягаются кривые по уравнениям (76) и (77), но и сильнее всего меняется пространственный заряд, а вместе с ним и проницаемость. Поэтому эти участки из работы исключают, подавая на катод лампы постоянное положительное напряжение 20-50 е, играющее роль начального. смещения.

Когда измеряются положительные или переменные напряжения, на катод должно быть дополнительно подано постоянное напряжение (смещение), равное амплитудному значению измеряемого напряжения.

Дальнейшая линеаризация характеристик осуществляется включением в цепь сетки, являющейся теперь выходным электродом, сопротивления Rc- Прн этом для сохранения режима работы лампы напряжение источника питания должно быть соответственно увеличено. Действие вводимой таким -образом отрицательной обратной связи тем эффективнее, чем сопротивление Rc больше.



Чтобы получить динамическую характеристику Каскада, на семействе характеристик обращенной лампы строят обычным образом линию нагрузки согласно уравнению

fJcKE - lcRc, (78)

где Ее - напряжение питания сетки.

На рис. 33 проведена линия нагрузки для Rc=\ ком, £с = 6 в. Динамическая характеристика практически линейна.

При выбранной лампе пределы измерения можно менять изменением Ее или Rc (или того и другого вместе). При этом следует принимать во внимание, что при уменьшении потенциала анода потенциал сетки растет, стремясь к величине Ее. Если проектируется вольтметр с возможно большим входным сопротивлением, то напряжение на сетке во избежание появления ионного входного тока не должно подниматься выше 6 е, что соответствует примерно потенциалу возбуждения кислорода. Правда, этот ток невелик, потому что он возникает, когда лампа находится вблизи запирания и ток сетки мал, в связи с чем мала производимая им ионизация. Чем больше верхний предел измерения, тем выше допустимое напряжение Ее при сохранении входного сопротивления.

В вольтметрах с лампами в обращенном режиме о значении измеряемого напряжения удобнее судить не по величине тока сетки /с, а по падению напряжения, создаваемого этим током на резисторе Re.

В зависимости от типа лампы и предела измерений сигнал с сетки обращенной лампы снимают через катодный повторитель или усилительный каскад.

Из формулы (77) следует, что характеристики лампы в обращенном режиме сильно зависят от температуры катода (напряжения накала) и в меньшей степени - от напряжения источника питания сетки. Поэтому стабилизация питающих напряжений приобретает в случае применения обращенных ламп особо важное значение. Стабильность может быть значительно повышена применением балансных каскадов, которые, кроме разного назначения электродов, не отличаются от балансных каскадов на лампах в обычном включении (см. рис. 7, а и г).

Все приемы анализа цепей с радиолампами распространяются и на лампы в обращенном включении. Отличие состоит лишь в параметрах эквивалентного генератора, которым заменяется обращенная лампа. Электродвижущая сила этого генератора равна tVa/fA ([.1 -табличное), а внутренним сопротивлением является сопротивление промежутка сетка-катод Rie- Оно меньше внутреннего сопротивлении лампы Ri.

Закон Ома для обращенной лампы:

Заметим, что ток /с находится в фазе с напряжением Ua к в противофазе с напряжением Ue.k,

Для простейшего каскада, изображенного на рис. 33, (Ус.к- =-IcRe; Ua=Ujsx, поэтому

fV„x (80)

li{Ric + Rc) 83



Коэффициент передачи по напряжению

Ubx l4Rtc+Rc)

При увеличении сопротивления резистора Rc коэффициент передачи стремится к своему максимальному значению /Ц, что для лампы 6Н1П составляет примерно 0,03.

Если нужен обращенный вольтметр с низким пределом измерения, то применяют пентоды с отдельным выходом третьей сетки, которую и используют в качестве выходного электрода. Проницаемость этих сеток обычно велика.

Динамическая крутизна каскада

5 it- * /82)

iBX i(Ric + Rc) •

Для лампы 6Н1П Ц =35, Rio250 ом. При Rc =1 ком расчетная динамическая крутизна 5д=1/35- 1 250=22,8 мка/в. Измеренное значение 5д у каскада на том экземпляре лампы, характеристики которого были приведены на рис 33, равно 20 мка/в.

Начальное смещение на лампу задают обычно при помощи резистора, вводимого в катодную цепь лампы. На динамические характеристики каскада он о-ывает практически такое же действие, как и прн включении в цепь сетки. Если в обычном ламповом каскаде сопротивление Rk в цепи катода эквивалентно сопротивлению (1-1- р) /?к в цепи анода, то в каскаде с обращенной лампой включение сопротивления Rk в катод равносильно включению с цепь сетки сопротивления (l-H!, 11)/?к. т. е. почти той же величины. Ток через .лампу при этом

1с =--~-:; « . • (83)

-) Rk

[>.(R:c+Rc + RKy

Начальное смещение в отсутствие измеряемого напряжения (£/вх= = 0) равно IcRk-

Входное сопротивление и другие характеристики вольтметра или электрометра на лампе в обращенном режиме в значительной мере определяются типом лампы.

Для вольтметров с входным сопротивлением до 10°-10" ом и пределами измерения 30-300 в пригодны одинарные - и двойные триоды. На .двойных триодах удобнее конструировать балансные каскады.

Входное сопротивление до 10 ом может быть получено только у лампы, имеющей вывод анода через купол баллона и малую мощность накала. Это - лампы «желуди» 6Ж1Ж, 6К1Ж, 6С1Ж, прямо-пакальные пентоды 2Ж15Б, 2Ж27П, 2П29П, 1П5Б, 1П22Б и т. д, стержневые 1Ж24Б, 1Ж29Б и т. д.

Непременным условием применения пентода является отдельный вывод третьей сетки, что позволяет поставить лампу в оптимальный режим.

КилоБольтметры могут быть построены на высоковольтных проходных триодах 6С20С, 6С39С, 6С40П.

Меняя назначение электродов и устанавливая на них соответствующие потенциалы, можно получать различные пределы измерения при хорошей линейности шкалы. При измерении малых напряжений в качестве выходного электрода используют третью сетку.



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [ 26 ] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41]

0.0016