.
Меню сайта
|
БОЛЬШАЯ СЕМЬЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ. Электронные лампыБОЛЬШАЯ СЕМЬЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ. Электронные лампыЭлектрические сигналы обычно преобразуются с помощью электронных приборов, к которым в первую очередь относятся электровакуумные, газонаполненные и полупроводниковые. Устроены они по-разному, используют различные физические процессы, а принцип действия у всех один: в приборе создается направленный лоток свободных электрических зарядов, из этого потока, в соответствии с каким-либо образцом, формируется электрический сигнал. Устройство электронного прибора позволяет управлять этим процессом, так или иначе влиять на свойство сигнала, например усиливать его по сравнению с образцом, превращать электрический сигнал в световой, переменный ток — в постоянный и т. п. Электронные лампыПростейший электровакуумный прибор — диод. Основа его — стеклянный, металлостеклянный или металлокерамический баллон, из которого откачан воздух (создан вакуум). Внутри баллона находятся два (отсюда и название «диод») металлических электрода — анод и катод.
Катод накаляют до 800—1200°, а иногда и до 2500—2800°. Как известно, с повышением температуры хаотичное движение электронов в металле становится более интенсивным. Многие электроны «выпрыгивают» из раскаленного катода. Явление это называется термоэлектронной эмиссией. Присоединим анод и катод к батарее — ее обычно называют анодной. Если «плюс» батареи подключен к аноду, то к нему устремятся вылетевшие из катода электроны (их заряд «минус») и в лампе появится нужное нам движение свободных зарядов — анодный ток. Совершенно ясно, что никакого тока в лампе не будет, если на анод подать «минус». В этом случае анод не только не будет притягивать электроны, но даже, наоборот, будет их отталкивать. Отсюда можно сделать вывод: диод пропускает ток только в одном направлении. Теперь нетрудно сообразить, что произойдет, если включить между анодом и катодом источник переменного тока: диод будет работать «через такт», будет пропускать ток только в те моменты, когда на аноде действует «плюс». Это значит, что с помощью диода можно превратить переменный ток в пульсирующий, или, как еще говорят, выпрямить переменный ток. За свою одностороннюю проводимость диод получил название электрического вентиля. Первые электровакуумные диоды появились в 1904 г., а через три года американский инженер Ли де Форест создал на их базе триод, т. е. трехэлектродную лампу. Появление триода произвело в радиотехнике настоящую революцию, так как он впервые позволил осуществить усиление (а вместе с ним и целый ряд других исключительно важных преобразований) электрических сигналов. В трехэлектродной лампе между анодом и катодом есть металлическая сетка (она называется управляющей). Сетка расположена очень близко к катоду, и поэтому напряжение на ней сильно влияет на количество и скорость электронов, летящих к аноду, т. е. на величину анодного тока. Даже небольшой «минус» на управляющей сетке, отталкивая электроны к катоду, может полностью прекратить анодный ток, несмотря на все усилия анодной батареи (к аноду всегда подключен «плюс») с напряжением 100—200 в. Сетку триода обычно сравнивают с рычагом, который позволяет слабым усилием перемещать большие тяжести. Сигнал, который нужно усилить, подводят к входу лампы, к участку сетка — катод, а усиленный сигнал получают на выходе — в анодной цепи триода. Энергию для усиления исходного сигнала поставляет анодная батарея. Усилительная же лампа, в частности триод, лишь дает возможность управлять этой энергией, менять постоянный ток анодной батареи, превращая его в мощную копию слабого сигнала. Усилительная лампа делает примерно то же самое, что и обычное электромагнитное реле. Но реле умеет лишь включать и выключать источник мощного сигнала. Что же касается лампы, то ее анодный ток буквально «следует по пятам» за напряжением на управляющей сетке. Поэтому он может в точности скопировать входной сигнал любой формы. Триоды и сейчас применяются весьма широко, однако в ряде случаев значительно лучшие результаты дают более сложные усилительные лампы — тетрод (четырехэлектродная) и пентод (пятиэлектродная). В тетроде, помимо управляющей, есть так называемая экранная сетка, расположенная невдалеке от анода. На нее, так же как и на анод, подается положительное напряжение. В пентоде, кроме того, есть еще одна, третья по счету, сетка, которую обычно так и называют — пентодной. Она расположена между экранной сеткой и анодом, а соединена с катодом обычно внутри баллона. Дополнительные сетки в тетроде и пентоде играют вспомогательную роль. Каждая из них по-своему улучшает управление анодным током, облегчает работу «командного пункта» — управляющей сетки. Конструкция современных ламп такова. В центре баллона «столбом» стоит катод, а вокруг него на металлических стойках — траверсах — закреплены сетки и анод, имеющий форму цилиндра или прямоугольного короба. Кстати, сетки теперь уже совсем не сетки, а навитые на траверсы проволочные спирали. Из всех электродов особого внимания заслуживают катоды, которые можно разбить на две основные группы — подогревные и прямого накала. В первом случае катод — это тонкая трубочка. В нее вставлена тщательно изолированная нить электрического подогревателя, который можно питать переменным током. Катод прямого накала — это тонкая проволочка. Она «по совместительству» сама выполняет роль подогревателя, питание которого осуществляется постоянным током. Чтобы облегчить электронам выход из катода, его, как правило, покрывают очень тонким слоем вещества, которое помогает электронам «выпрыгнуть» из катода. Такие катоды называются активированными. Они работают при сравнительно низких температурах и очень боятся перегрева. Если на 10—20% превысить напряжение накала, активный слой может разрушиться и катод преждевременно «потеряет эмиссию» — перестанет выбрасывать электроны. Многое об электронной лампе можно узнать по ее названию. Первый элемент названия — цифра, она примерно указывает напряжение накала. Чаще других на первом месте встречаются цифры 6 или 1, которые соответствуют напряжению накала 6,3 или 1,2 в. Второй элемент названия — буква, характеризующая тип электронной лампы. Диоды, в частности, обозначаются буквой Д, триоды — С, тетроды — Э, пентоды — Ж и К. Сравнительно мощные пентоды и тетроды для радиоприемников и телевизоров (выходные лампы) имеют специальное обозначение — букву П; буквой Ц обозначают кенотроны — диоды, предназначенные для выпрямления переменного тока. В приемниках можно встретить и не совсем обычные лампы, обозначаемые буквами А и Е. Первая из них — гептод — семиэлектродная лампа с двумя экранными, а главное, с двумя управляющими сетками. Вторая лампа — оптический индикатор настройки (светящийся зеленый «глазок»). В большом ассортименте выпускаются так называемые комбинированные лампы, где в одном баллоне находятся два, а то и три самостоятельных электронных прибора. Каждая такая комбинация также имеет свое обозначение: двойной диод — X, двойной триод — Н, диод-триод — Г, диод-пентод — Б, триод-пентод — Ф, триод-гептод — И. Третий элемент обозначения — цифра, указывающая конкретный тип лампы. Например, лампы 6К3 и 6К4 — это разные типы пентодов, 6А7 и 6А8 — разные типы гептодов, 6П1П и 6П14П — разные типы выходных ламп. Как видно из двух последних обозначений, в название лампы может входить и четвертый элемент — еще одна буква. Она говорит о конструктивных особенностях лампы. Так, буква С означает «стеклянная», П — «пальчиковая» (т. е. сравнительно небольшая), К — «металлокерамическая», Б — «миниатюрная» (диаметр — 10 мм), Р — «сверхминиатюрная» (диаметр — 4 мм), Ж — лампа типа «желудь». Для удобства замены ламп их включают в аппаратуру через контактные ламповые панельки. Ножки ламп, соединенные с электродами, вставляют в соответствующие гнезда панельки, к которым подключены электрические цепи самого аппарата. До сих пор мы говорили о сравнительно небольших и маломощных, так называемых приемно-усилительных лампах. Даже самые мощные из них усиливают сигнал не более чем до 5—6 вт. Обычно этого достаточно, чтобы создать громкое звучание приемника или телевизора. Однако для больших радиоузлов и радиопередатчиков нужны совсем другие мощности — здесь счет идет на киловатты, а иногда даже на тысячи киловатт. По принципу действия мощные электронные лампы (обычно это триоды) мало отличаются от уже знакомых нам приемно-усилительных, но устроены они совсем по-другому. Уже при мощностях 20—30 квт анод лампы, подобно автомобильному двигателю, приходится охлаждать проточной водой. Задача эта осложнена тем, что на анод подается высокое, в несколько тысяч вольт, напряжение. Одна из самых мощных в мире — советская лампа, на выходе (т. е. в анодной цепи) которой можно получать сигналы до нескольких сот киловатт. Она сделана разборной, чтобы при повреждении какой-нибудь детали, например катода или сетки, заменить только их, а не выбрасывать всю лампу. Во время работы к лампе все время подключён вакуумный насос. Он непрерывно откачивает воздух. Специальные электровакуумные приборы приходится строить не только для больших мощностей, но и для очень быстро меняющихся сигналов, например для усиления переменных токов сверхвысокой частоты (СВЧ). Это клистрон, лампа «бегущей волны», магнетрон, триод с дисковыми выводами и т. д. Об их устройстве мы здесь не будем рассказывать. С ними вы можете познакомиться в специальной литературе. |
ПОИСК
Block title
|