Рис. 14.13. Устройство и потенциальная диаграмма лучевого тетрода

лампы образуется глубокий минимум потенциала Umhb (рис. 14.13,в). Возникающий потенциальный перепад (барьер) препятствует переходу вторичных электронов с анода на экранирующую сетку.

Анодные характеристики лучевого тетрода линейны (рис. 14. 14) и не имеют характерного для обычных тетродов провала. Некоторые провалы возможны лишь вне рабочей области (при малом значении Ua и большом смещении Uci, при которых невелика плотность объемного заряда).

Лучевой тетрод из-за исполнения сеток с одним шагом обладает лучшим, чем пентод, токораспределением. У него ток 1с2=

= (0,05--0,1)/а, тогда как у пентода /с2=0,25/а, что обеспечивает большую экономичность тетрода по питанию и повышает крутизну характеристик (55 мА/В).

Примером одинарных лучевых тетродов служит лампа 6П23Н, двойных - 6Р2П, параметры которых приведены в табл. 14.3. Параметры лучевых тетродов сходны с параметрами НЧ пентодов; этим объясняется идентичность областей их применения и условных обозначений.

WD 80 60 40 20

о W во 120 WD ZDO 240 280 Ua.B

Рис. 14.14. Анодные характеристики лучевого тетрода

§ 14.5. Шумы электронных ламп

Виды шумов. Шумы в .чампах определяют порог их чувствительности к слабому сигналу. Различают несколько составляющих шумов.

Дробовой шум обусловлен непостоянством во времени плотности тока эмиссии с эмиттирующей поверхностью катода. Эти флуктуации (отклонения) тока эмиссии от среднего значения акустически воспринимаются как постоянное шипение, подобное шуму падающих мелких дробинок на металлическую мембрану («дробовой шум»). Ток дробового шума в диоде, работающем в режиме насыщения, зависит от значения постоянной составляющей анодного тока /ао И ПОЛОСЫ частот Ц, в которой определяется величина шума при постоянстве заряда е электрона. Для снижения дробового шума следует работать с малым анодным током.

В режиме пространственного заряда неравномерность поступления электронов иа анод, обусловленная флуктуациями тока эмиссии, сглаживается самим пространственным зарядом, поэтому уменьшается значение тока дробового шума

/шн=(0,1 н-0,5)2е/аоД/. (14.15)

Пространственный заряд сглаживает неравномерность поступления электронов на анод при флуктуации тока эмиссии.

Шумы поверхностного эффекта (мерцание катода) обусловлены изменением физико-химического состояния поверхности катода из-за непрерывного изменения его эмиссионной способности. Такие отклонения (мерцания) во времени тока эмиссии с отдельных участков катода существенны в лампах с оксидным катодом, эмиссионная способность которого зависит от концентрации атомов бария в активирующем покрытии. Эмиссия катода изменяется медленно, поэтому шумы мерцания имеют лишь низкочастотные составляющие.

Шумы токораспределения возникают при положительном потенциале на сетках лампы. Чем меньше токи сеток, тем меньше изменения токораспределения и составляющие этих шумов.

Шумы вторичной эмиссии обусловлены флуктуациями анодного тока при попадании на анод электронов вторичной эмиссии с сеток лампы.

Шумовые параметры ламп. Шумовые свойства ламп характеризуют эквивалентными напряжениями или сопротивлением шумов. При расчете шумов шум анодной цепи приводят к цепи сетки. Лампу считают нешумящей, а шумовой ток /ш - результатом действия некоторого генератора шумовой э.д.с. в цепи управляющей сетки (рис. 14.15). Напряжение генератора 11ш принимают таким, чтобы в анодной цепи вызвать появление реального шумового тока /ш. Значение шумового тока /ш можно выразить через напряжение и крутизну /ш=51/сш, откуда [с учетом (14.15)] напряжение шума

fcm = = (0,1 - 0,5) ]А2е/аоД 5. (14.16)

Для оценки шумовых свойств независимо от полосы пропускания усилителя пользуются удельным эквивалентным напряжением шума на сетке, отнесенным к полосе частот Af = 1 кГц,

г/сш = fcm/KA7 = (0.1 0,5)/2/5.

В триодах [/сш = 0,04-4-0,25, а в пентодах - 0,1-0,5 мкВ/кГц/г. Уровень шума в лампе можно оценить напряжением шумов, некоторого воображаемого сопротивления, которое, будучи включенным в цепь сетки, создает

Рис. 14.15. Схема включения генератора шумовой э.д.с. и эквивалентного шумового сопротивления

.Усш {ТГ

напряжение тепловых шумов {Ушт, равное напряжению внутренних шумов самой лампы t/ciu. Флуктуационные шумы сопротивления, обусловленные тепловым движением электронов.

Приравнивая между собой выражения (14.16) и (14.17), можно определить эквивалентное шумовое сопротивление:

для триодов /?ш= 2,5/5» 0,15-4-1,5 кОм; для экранированных ламп

= (2,5/S) [/ао/(/ао + /с2)] =0,5-30 кОм.

Снижение шумов можно обеспечить рациональным конструированием лампы, обеспечивающим улучшение токораспределения, снижающим ток экранирующей сетки /с2, увеличением крутизны и оптимальным выбором напряжений на электродах.

ЗАДАЧИ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ

1. По семейству статических характеристик, изображенных на рис. 14.5, б, определить статические параметры пентода в рабочей точке Uci = -2 В; 1/а== = 120 В при [/02=100 В; 1/сз=0 В.

2. Тетрод работает в режиме нагрузки при fa = 300 В, 1/с2=250 В; Uci = =-10 В и амплитуде сигнала на сетке t/cm=5 В. Пользуясь семейством анодных характеристик, изображенных на рис. 14.14, определить: а) оптимальное сопротивление нагрузки Ra опт анодной цепи; б) параметры режима покоя ho, Uo, Рм, в) амплитуду тока /am напряжения [7am и выходную мощность Рвых; г) рабочую крутизну Sp и коэффициент усиления [Лр. Выяснить, допустим ли заданный режим, если Ра доп=12 Вт.

Г л а в а 15 ПРИБОРЫ ДЛЯ СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТ

§ 15.1. Работа ламп на сверхвысоких частотах

В диапазоне СВЧ (30-30 000 МГц) на работу ламп существенно влияют инерционность электронов, междуэлектродные емкости и индуктивности вводов, потери энергии.

Влияние инерции электронов на выходную мощность. Инерция электронов проявляется в конечности времени пролета электронами междуэлектродного пространства анод -катод (рис. 15.1, а) и его соизмеримости с периодом сигнала Тс (рис. 15.1, б), действующего на аноде лампы. Так, при постоянном напряжении L/a=100 В на аноде диода с плоскими электродами (см: рис. 15.1, а) и расстоянии между электродами /а = 0,3 см время пролета согласно уравнению (10.17) составит

Тэл 0,33-10-7(;J]/f7;) = 0.33-10-7(0,3 100) = 10-9 с.

Если на аноде, кроме постоянного, действует переменное напряжение сигнала с относительно малой амплитудой, то соотнощение