Рис. 4.40.Условное графическое обозначение триода: общее (а) и с косвенным накалом (б)
Катод триода, накаливаемый непосредственно или косвенно с помощью подогревателя, через который протекает ток накала, эмиттирует электроны на основе эффекта термоэмиссии. Количество эмиттерных электронов зависит, в частности, от материала катода и мощности накала. Анод улавливает электроны, излученные катодом. Потенциал анода должен быть положительным относительно катода.
Число попадающих на анод электронов тем больше, чем больше положительный потенциал анода (анодное напряжение). Электроны создают в цепи анода анодный ток. Сетка триода, часто называемая управляющей сеткой, является электродом, расположенным между катодом и анодом. Она имеет форму спирали, навитой из тонкой проволоки. Сетка воздействует на распределение электрического поля между катодом и анодом, в результате чего изменяется число электронов, попадающих на анод, и соответственно сила анодного тока. Сетка обычно имеет отрицательный потенциал относительно катода.
Триоды применяются в качестве усилительных ламп низкой и высокой частоты, малой и большой мощности, а также в качестве генераторных ламп. По сравнению с транзисторами триоды имеют следующие недостатки: большие габаритные размеры, необходимость использования напряжения накала, большое напряжение питания. Достоинствами триодов являются возможность работы с большими токами, высокими напряжениями, малая чувствительность к температуре и ее изменениям, устойчивость к искрению. В маломощных схемах триоды вытеснены транзисторами и интегральными микросхемами.
На каком принципе триод усиливает электрические сигналы?
Сетка расположена к катоду ближе, чем анод, и благодаря этому она значительно сильнее воздействует на количество электронов, доходящих до анода и образующих анодный ток. Небольшое увеличение сеточного напряжения (от -3 до -2 В) вызывает большой рост анодного тока (от 10 до 20 мА), а небольшое уменьшение напряжения на сетке (от -3 до -4 В) дает заметное снижение анодного тока. Изменение анодного тока вызывает изменение падения напряжения на сопротивлении нагрузки, находящемся в цепи анода. Изменение падения напряжения на этом сопротивлении во много раз больше, чем изменение напряжения на сетке, а это означает, что в триоде имеет место усиление по напряжению.
Триод обеспечивает также большое усиление по току, поскольку управление в цепи сетки осуществляется напряжением (ток сетки в рабочей точке для усилительной схемы пренебрежимо мал).
Как обозначают токи и напряжения в схемах на лампах?
Их обозначают обычно по тем же принципам, что и на транзисторных схемах, с той лишь разницей, что используются другие буквенные обозначения электродов: анода (А, а), катода (К, к) и сетки (С, с).
В каких схемах триод работает как усилитель?
Триод может работать в трех основных схемах включения, имеющих свои аналоги в транзисторных схемах (рис. 4.41): схема с общей сеткой (ОС) - аналог схемы ОБ, схема с общим катодом (ОК) - аналог схемы ОЭ, схема с общим анодом (ОА) называется катодным повторителем - аналог схемы ОК эмиттерного повторителя. Наиболее часто используемой типовой схемой является схема ОК.
Рис. 4.41.Основные схемы включения триода:
а - с общей сеткой; б - с общим катодом; в - с общим анодом
Какими параметрами характеризуется триод?
Анодный ток триода Iа зависит от анодного Uаи сеточного напряжений Uс. Для маломощного триода анодный ток обычно равен 5-15 мА. Анодные напряжения обычно лежат в пределах 100–300 В. Сеточные напряжения находятся в диапазоне -1…-10 В. Напряжение накала составляет от нескольких до 10–20 В, ток накала обычно меньше 0,5 А, мощность накала для маломощных триодов составляет несколько ватт.
Наиболее полно триод характеризуют три параметра: внутреннее сопротивление, крутизна, коэффициент усиления.
Внутреннее сопротивление триода, или анодное сопротивление, выражается формулой
Обычно его приводят в килоомах.
Крутизна характеристики лампы обозначается как S, выражается формулой
и приводится в миллиамперах на вольт.
Коэффициент усиления обозначается через μ и выражается как
Коэффициент μ является безразмерной величиной. Знак минус означает, что для поддержания постоянного значения Iа приращения ΔUаи ΔUс должны быть разного знака. Для трех основных параметров триода существует зависимость μ = Ri·S.
Указанные параметры можно определить непосредственно (измерением) либо на основе статических характеристик триода. Их значения зависят от выбора рабочей точки.
Уравнение анодного тока триода можно записать в следующем виде:
Ia= (1/Ri)·Ua + S·Uc= (Ea/Ra)- (Ua/Ra)
Для типовых маломощных триодов имеем следующие параметры:
Ri = 1-50 кОм; S = 2-15 мА/В; μ = 5-100.
Что можно сказать о триоде как элементе схемы?
Триод является нелинейным активным элементом схемы, параметры которого зависят от условий работы, в основном от постоянных напряжений и токов в схеме, т. е. от рабочей точки и частоты. По сравнению с транзистором триод характеризуется меньшей зависимостью параметров от условий работы, в частности зависимость параметров триода от уровня сигнала является значительно меньшей, чем у транзисторов. Вид эквивалентной схемы зависит от схемы включения триода (ОА, ОК или ОС). Как правило, эквивалентные схемы представляют в виде физических моделей. Эквивалентные схемы для режима малого сигнала используются реже, поскольку физическая модель триода оказывается вполне достаточной как для малых, так и для больших сигналов. Кроме того, образующие эту модель элементы почти не зависят от уровня сигнала. Значения емкостей и индуктивностей, входящих в физическую модель, также почти не зависят от частоты, их реактивное сопротивление является функцией частоты.
По сравнению с биполярным транзистором триод как элемент схемы отличается значительно более высокими входным и выходным сопротивлениями.
Что такое схема ОК и каковы ее свойства?
Схема ОК является типовой схемой работы триода. В этой схеме сигнал подводится между сеткой и катодом, а нагрузка включается между анодом и катодом (рис. 4.42,а). В эквивалентной схеме (рис. 4.42,б) содержатся три междуэлектродные (внутриламповые) емкости Сск, Сак, Сса. Их значения зависят от конструкции лампы, формы и размеров отдельных электродов. Обычно они лежат в пределах 2–6 пФ. Емкость Сас меньше "видимой" со стороны генератора, т. е. входной емкости (динамической). Она выражается следующей формулой:
Cвх = Сск + Сса·(1 + Кu)
где К - усиление триода по напряжению в данной схеме. Выходная емкость триода также увеличивается при росте усиления.
