рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Принцип действия ваккумных ламп с управлением током

Принцип действия ваккумных ламп с управлением током - Реферат, раздел Физика, Министерство Образования Республики Беларусь Учреждение Образования «Белорус...

Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» Кафедра электронной техники и технологии РЕФЕРАТ на тему: «ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ВАКУУМНЫХ ЛАМП С УПРАВЛЕНИЕМ ТОКОМ» 1. ВАКУУМНЫЕ МНОГОЭЛЕКТРОДНЫЕ ЛАМПЫ Вакуумные лампы с управлением током являются наиболее важными элементами электронных схем. В за¬висимости от рабочего диапазона частот лампы можно разделить на две группы.К первой группе относятся все вакуумные многоэлектродные лампы, применяемые на частотах до 500 Мгц, ко второй — сверхвысокочастотные лампы, которые используются на частотах от 500 до 100 000 Мгц. 1. Вакуумный диод Как было показано ранее, вольт-амперная характе¬ристика вакуумного диода состоит из трех участков, со¬ответствующих режиму начального тока, режиму про¬странственного заряда и режиму насыщения (см. 3). В режиме начального тока (Uа<0) справедливо уравнение (Iа=Ise-eUa/kT=Ise-Ua/Ut). Согласно этому уравнению при Uа=0 анодный ток Iа становится равным току насыщения Is. Однако это справедливо лишь для диодов, у которых ток эмиссии катода настолько мал, что при положительном анодном напряжении не возникает пространственного заряда.

Для используемых в технике диодов, в которых пространственный заряд довольно велик, анодный ток I при Ua=Q не равен току насыщения, т. е. всегда Iаo<<Is. Поэтому закон начального тока для таких диодов имеет вид: , (1) где Iао — анодный ток при действующем обратном на¬пряжении Uдейств = 0 (ограниченный облаком простран¬ственного заряда перед катодом). В режиме пространственного заряда (Ua>0) связь между анодным током и анодным напряжением для диода с плоскими электродами описывается уравнением «трех вторых». В режиме насыщения (Ua >>0) анодный ток равен току эмиссии катода, который лишь незначительно воз¬растает при увеличении анодного напряжения за счет эффекта Шоттки.

В промышленных типах диодов вслед¬ствие высокой эмиссионной способности (оксидного) ка¬тода насыщение анодного тока достигается только в импульсном режиме. Вакуумные диоды используются в основном для вы¬прямления, преобразования, умножения частоты и для детектирования.

Важнейшим параметром диода (при управлении переменным током) является крутизна S=-dIa/dUa. В режиме пространственного заряда (2) 2. Вакуумный триод Уравнение статической характеристики. В вакуум¬ном триоде между катодом и анодом расположена управ¬ляющая сетка (спиральная, стержневая или ячеистая) и на создаваемый катодом электронный ток влияют одновременно электрические поля анода и управляющей сет¬ки. Рис. 1 Система электродов триода (а) и «треуголь¬ная» эквивалентная схема (б). Для количественного учета этого влияния удобно заменить триод (рис. 1,а) эквивалентной схемой, ко¬торая состоит из соединенных треугольником трех лам¬повых емкостей Са.к Са.с. и Сс.к. (рис. 1,6). Тогда за¬ряд катода (в пренебрежении пространственным элек¬тронным зарядом) определяется следующим электро¬статическим соотношением: (2) или (2а) В плоскости сетки действует так называемое эффек¬тивное или действующее напряжение Uдейств.

Отношение называют проницаемостью триода. (3) С учетом уравнения (96) имеем: Uдейств=Uс+DUа (4) Следовательно, действующее напряжение Uдейств равно сумме сеточного напряжения и некоторой части (D =-1&#61624;20%) анодного напряжения. В соответствии с уравнением триодная система с напряжениями Uс и Uа сводится к эквивалентной диодной системе с напряжением Uдейств.

Согласно закону «трех вторых» для анодного тока Iа триода справедливо соотношение Iа =K U3/2действ = К (Uc + DUa)3/2. (5) Это уравнение описывает так называемую «статиче¬скую характеристику» триода, которая хорошо совпа¬дает с экспериментальными данными.

Константа урав¬нения трех вторых определяется геометрией электро¬дов. Для плоской триодной системы имеет место следую¬щее приближенное соотношение: (6) где dc — расстояние между сеткой и катодом, см; S -площадь поверхности катода, см2. Согласно уравнению (5) триод характеризуется дву¬мя семействами характеристик: Iа=f(Uc) с параметром Ua (рис. 4.2,а) и Ia = f(Uа) с параметром Uc (рис. 2,в). Уравнение динамической характеристики.

Для исклю¬чения сеточных токов триоды (кроме генераторных три¬одов) обычно работают при отрицательном напряжении на сетке.

При этом «рабочая точка» лампы за счет отри¬цательного напряжения (смещения) на сетке смещается в область отрицательных сеточных напряжений настоль¬ко, чтобы при максимальном ожидаемом управляющем напряжении на сетке последняя находилась под отрица¬тельным потенциалом. При подаче управляющего напряжения на сетку изменяется не только анодный ток, но и анодное напряжение (благодаря наличию внешней цепи), которое в свою очередь влияет на анодный ток. Поэтому общее изменение анодного тока (при небольших амплитудах управляющего напряжения) равно полному дифферен¬циалу dlа, причем Рис.4.2 (7) где dIa, dUc и dUa обозначают (например, синусоидаль¬ные) изменения величины Iа, Uc и Ua. При достаточно малых изменениях характеристика в области управле¬ния (в окрестности рабочей точки) может считаться пря¬молинейной, т. е. выражения в скобках в уравнении (7) являются постоянными величинами.

Их значения могут быть рассчитаны по известному ходу характери¬стик Iа—Ua или Iа—Uc в окрестности рабочей точки.

При этом отношение (8) называют крутизной, а величину (9) -внутренним сопротивлением триода.

Кроме того, отно¬шение (10) представляет собой проницаемость триода, которую можно также определить через отношение соответствую¬щих емкостей лампы [см. уравнение (3)]. Эти три величины связаны соотношением Баркгаузена (внутреннее уравнение триода) SDRi=1. (11) С учетом уравнений (9) и уравнение (7) принимает вид: dIa = SdUc + dUa/Ri (12) и называется уравнением динамической характеристики триода; оно описывает поведение триода при управле¬нии переменным напряже¬нием небольшой амплитуды.

Усиление тока, напряже¬ния и мощности. На рис. 104 показан пример использова¬ния триода в простейшем усилительном каскаде.По¬ведение анодной цепи по по¬стоянному току описывает¬ся уравнением «нагрузочной прямой» Рис.3 Усилитель на триоде Ua = Uб - IaRa, (13) а по переменному току— следующим соотношением: dUa = - dIaRa (13a) С учетом уравнения (13а) уравнение динамической характеристики триода принимает вид: (13б) В зависимости от соотношения между величинами Ra и Ri из этого уравнения можно получить характер¬ные соотношения для случаев усиления тока, напряже¬ния и мощности.

Усиление тока. Для оптимального усиления тока необходимо, чтобы Ra<<Ri (в пределе Ra&#61614;0). При этом из уравнения (13б) имеем: dIа = SdUc. (14) Таким образом, в анодной цепи протекает перемен¬ный ток большой величины, если Ra мало по сравнению с RI, а крутизна S достаточно велика.Следовательно, величина S определяет коэффициент усиления по току. Усиление напряжения.

Из уравнения (13а) можно легко получить выражение для коэффициента усиления триода по напряжению |&#61549;u|: (15) причем сопротивление Ra может быть как омическим, так и комплексным.Максимум усиления напряжения имеет место при Ra >> Ri В пределе, при Ra&#61614;&#61605;, коэф¬фициент усиления по напряжению достигает максималь¬ной величины: . (16) Поэтому &#61549;, называют коэффициентом усиления по на¬пряжению в режиме холостого хода; для триодов &#61549; обычно составляет от 5 до 100. Таким образом, большое переменное напряжение на анодной нагрузке имеет место при Rа гораздо большем Ri и при малом D. Поэтому величина D также опреде¬ляет коэффициент усиления по напряжению.

Усиление мощности.Мощность переменного тока в анодной цепи пропорциональна (dIa)2 Ra. Из уравнения (13б) имеем: (17) Усиление по мощности максимально, когда достигает максимума величина Rа/(Rа + Ri)2, т. е. при Ri = Ra. При этом условии из уравнения (4.17) имеем: (17a) Итак, большое усиление по мощности имеет место при Ri=Ra и при использовании ламп с малой прони¬цаемостью и с большой крутизной.

Отношение S/D, таким образом, определяет величину коэффициента уси¬ления по мощности (к. п. д. усилителей мощности). Баланс мощности при усилении.Мощность РR, выде¬ляемая на нагрузочном анодном сопротивлении Ra уси¬лительной схемы, складывается из постоянной и пере¬менной частей: PR=(Ia+dIa)2Ra=I2aRa+(dIa)2Ra (18) (2dIaRa=0, так как dIa при усреднении дает нуль). Мощность Ра, подводимая к аноду лампы, равна: Ра = (Uа-dUa) (Ia + dIa) =UaIa+ dUadIa = = UaIa-(dIa)2Ra (4.19) (Среднее от dUaIa и dIaUa равно нулю, так как dUa и dIa при усреднении за период дают нуль.) Из уравнения (112) следует, что мощность рассеяния на аноде (по постоянному току) UaIa при наличии управляющего на¬пряжения уменьшается на величину (dIa)zRa, являю¬щуюся, таким образом, полезной выходной мощностью усилителя [уравнение (18)]. Следовательно, преобразо¬вание мощности в усилителе происходит за счет мощно¬сти рассеяния усилительной лампы (по постоянному току). Недостатками триода являются относительно малое усиление (&#61549;u< l/D), которое, кроме того, ограничено сильным влиянием поля анода на поле в пространстве катод — сетка; относительно малое внутреннее сопротив¬ление (порядка 10 кОм) и склонность к самовозбужде¬нию через анодно-сеточную емкость Са.с. Эти недостатки устранены в тетродах и в их дальнейшем усовершенство¬вании — пентодах. 3. Тетрод (лампа с двумя сетками) Эта лампа содержит вторую сетку, которая может располагаться либо между управляющей сеткой и като¬дом (сетка пространственного заряда или катодная сет¬ка), либо между управляющей сеткой и анодом (экра¬нирующая сетка). Наиболее часто используются тетро¬ды с экранирующей сеткой (рис. 4.13,а), обладающие очень малыми значениями Са.с и D (D — проницаемость лампы). Рис. 4. Расположение электродов (а) и типичные ха¬рактеристики тетрода (б). 1 — вторичные электроны переходят с экранирующей сетки на анод; 2 — ход характеристики без учета вторичной эмиссии; 3 — вторичные электроны переходят с анода на экранирующую сетку.

Электродную систему тетрода, как и триод ну ю, можно свести к эквивалентной диодной системе.

По ана¬логии с уравнением (6) уравнение статической харак¬теристики тетрода имеет вид: Ik=K(Uc+Dэ.c.Uэ.с.+DaUa)3/2 , (22) где .Da.c — проницаемость управляющей сетки (для поля экранирующей сетки); Da — проницаемость лампы (для поля анода) и Uэ.с. — напряжение экранирующей сетки.

Вместо Iа в уравнения (4.6) в данном случае входит ток катода Iк в плоскости управляющей сетки, часть которо¬го ответвляется на (положительную) экранирующую сет¬ку, а другая большая часть — на анод (токораспределение). Таким образом, экранирующая сетка действует на катодный ток как «притягивающий» электрод. На рис.4,б показана типичная форма анодной (Ia—Ua) и сеточно-анодной (Iэ.с—Ua) характеристик тетрода.

Обе характеристики расположены симметрично относительно друг друга и имеют излом при Ua<Uэ.с [вопреки уравнению (4.22)]. Наличие излома связано с появлением вторичных электронов, которые выбивают¬ся первичными электронами (создающими анодный ток) из анода и попадают на более положительную экрани¬рующую сетку (динатронный эффект). При этом ток экранирующей сетки возрастает па величину тока вто¬ричной электронной эмиссии, а ток анода соответственно уменьшается.

При Uа>Uэ.с. наоборот, вторичные элек¬троны с экранирующей сетки попадают па более поло¬жительный анод. В этой области благодаря экранирую¬щему действию обеих сеток триода характеристика име¬ет почти горизонтальный ход (т. е. Iа почти не зависит от Ua). Из-за излома характеристики область управления тетродом лежит при Uа>Uэ.с Этот недостаток можно устранить, вводя третью (защитную или антидинатронную) сетку, ликвидирующую обмен вторичными электро¬нами между экранирующей сеткой и анодом.

Лампы с тремя сетками (с пятью электродами) носят название пентодов. 4. Пентод (лампа с тремя сетками) Вредный эффект обмена вторичными электронами устранен в пентоде за счет того, что защитная сетка со¬единяется с катодом п, следовательно, имеет нулевой потенциал (Uб=0, рис. 4.5,а). Поэтому статическое уравнение характеристики пентода совпадает с уравне¬нием (4.22). Однако поскольку из-за сильного экрани¬рующего действия третьей пентодной сетки Da<<Dэ.с т.е. DaUa<< Dэ.сUэ.с то для пентода приближенно имеем: IK = K(Uc + Dэ.сUэ.с)3/2. (23) Следовательно, анодный ток пентода Iа = Iк—Iс практически не зависит от Ua (насыщение характеристик семейства Ia-Ua, рис. 4.5,б), за исключением случая Ua<<Uэ.с (перехват тока экранирующей сеткой). Пентоды характеризуются очень малым влиянием анодного напряжения на ток катода (проницаемость лампы Da<<l%) и высоким внутренним сопротивлением Ri (порядка нескольких мегаOм; вследствие горизонталь¬ного хода анодных характеристик Iа—Uа). Поскольку обычно Ri>>Ra, то коэффициент усиления пентода по напряжению согласно уравнению (4.16) равен (D=Da): Рис. 5. Расположение электродов (а) и типичное семейство харак¬теристик (б) пентода. (24) При Ra&#61614;&#61605; согласно уравнению (16) получаем, что &#61549;u=&#61549;u max=1/Dа. На практике максимальный коэффициент усиления меньше l/Da (примерно 103), так как при больших амплитудах переменного анодного напряжения(полуволне анодный ток мо¬жет на время прерываться, что вызывает значительные искажения выходного сигнала. 4.1.5. Гексоды, гептоды, октоды (лампы с четырьмя, пятью и шестью сетками) Эти лампы имеют по две(находящихся под отрицательным потенциалом) управляющие сетки, которые могут независимо друг от друга влиять на ток катода(двойное управление). В радиотехнике они обычно используются как смесительные лампы . ЛИТЕРАТУРА 1. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов: учебное пособие для приборостроительных вузов. 2-е издание, перераб. и доп.—Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1983 696 с. 2. Порфирьев Л.Ф. Теория оптико-электронных приборов и систем: учебное пособие.—Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение. 1980 272 с. 3. Кноль М Эйхмейер И. Техническая электроника, т. 1. Физические основы электроники.

Вакуумная техника.—М.: Энергия, 1971. 4. Яворский Б.М Детлаф А.А. Справочник по физике.—М Наука, 1978 944 с. 5. Сивухин Д.В. Общий курс физики.

Оптика.—М.: Наука, 1980 752 с. 6. Зи С. Физика полупроводниковых приборов.

В 2-х кн.—М.: Мир, 1984. 7. Достанко А.П. Технология интегральных схем.—Мн: Вышэйшая школа, 1982 206 с.

– Конец работы –

Используемые теги: нцип, действия, ваккумных, ламп, управлением, током0.086

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Принцип действия ваккумных ламп с управлением током

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

Основные действия операционной системы при управлении заданиями – программы функций, характеристика действий, конечный результат. 2. Способы реализации управления данными – подпрограммы ввода-вывода
Оглавление... Содержание... Основные действия операционной системы при управлении заданиями программы функций характеристика действий...

Понятие управления. Виды управления. Управленческий труд и его особенности. МОДЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ. ПОДХОДЫ К УПРАВЛЕНИЮ
Основатель Ф У Тейлор В г выпустил первую печатную работу которая... Основная идея используя замеры и наблюдения за работой исполнителей можно оптимизировать технологию выполнения работ...

Принцип действия и элементы конструкции генератора постоянного тока смешанного возбуждения
В настоящее время машины постоянного тока изготовляются на мощности от долей ватт до 12 МВт. Номинальное напряжение их не превышает 1500 В и только… Наиболее широкое применение нашли машины постоянного тока с механическим… На вращающейся части машины располагается обмотка О, в которой индуцируется основная ЭДС, поэтому - в машинах…

Электронное управление двигателем. Принцип работы электронной системы управления зажиганием
На сайте allrefs.net читайте: "Электронное управление двигателем. Принцип работы электронной системы управления зажиганием"

Имеется 4 основные задачи управления: стабилизация; программное управление; слежение; оптимальное управление
Управление это такое входное воздействие или сигнал в результате которого система ведет себя заданным образом... Различают способа управления в зав сти от того на основе какой информации...

Изучение устройства и принцип действия контакторов постоянного и переменного тока
Зазор контактов составляет 8-20 мм. Ход магнитной системы, соответствующий этому зазору, 3 - 8 мм. На большие токи главные контакты во многих… Дугогасительные системы устроены на принципе гашения электрической дуги… Конструкции контакторов постоянного тока весьма разнообразны, ниже рассмотрены некоторые из них. Контакторы серии …

Управление, его цель и задачи функции. Организация управления. Система управления в составе системы производства
Информационная система ИС это организационно упорядоченная взаимосвязанная совокупность средств и методов ИТ а также используемых для хранения... Российский ГОСТ РВ определяет информационную систему как... Основной задачей ИС является удовлетворение конкретных информационных потребностей в рамках конкретной предметной...

Система координат действия и общая теория систем действия: культура, личнсть и место социальных систем
В центре данного исследования стоит разработка теоретической схемы. Систематическое рассмотрение ее эмпирического использования будет предпринято… Основные положения системы координат действия подробно излагались ранее, и… При помощи ее анализируются структура и процессы систем, состоящих из отношений таких элементов к их ситуациям,…

Принципы работы системы управления параллельными процессами в локальных сетях компьютеров
Включая случай зависимости е от времени динамика .3 Уч тскорости обмена по каналам связи между процессорами. Включая случай зависимостие от времени динамика .4 КоррекцияDFG в реальном… Действия.Причиной снижения скорости вычислений является узкое место в цепочке процессоров, а именно медленный поцессор…

Принципы управления и их использование в современном менеджменте на примере ОАО Лукоил
В этой связи к исторически первой модели трех факторов производства земля, труд, капитал добавляется четвертый - предпринимательские способности,… Разработка проблем научного управления, развернувшаяся в начале XX столетия и… При детальном рассмотрении и осмыслении принципов менеджмента можно открыть для себя много нового и найти причины…

0.033
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • По категориям
  • По работам
  • Понятие и основные принципы государственного управления Ему присущи соответствующие границы правового регулирования - деятельность государственной исполнительной власти всех рангов, общественных отношений… Наиболее тесную связь административное право имеет с государственным правом,… Административное право тесно связано также и с гражданским правом. Прежде всего потому, что связи регулируют…
  • Компьютерные вирусы. Принципы действия, способы защиты от компьютерных вирусов Однако в связи с этим особенно обострилась проблема защиты информации. Тема курсовой работы связанна изучением принципов деятельности компьютерных… Все чаще в средствах массовой информации появляются сообщения о различного… Совсем недавно заражение вирусом текстовых файлов считалось абсурдом - сейчас этим уже никого не удивишь. Несмотря на…
  • Принципы управления Однако управленческая мысль не играла роль пассивного следования за практикой менеджмента.Более того, именно выдвинутые и сформулированные ведущими… Для успешного существования организации необходимо поддерживать определенный… Здесь нужно отметить, что в своей деятельности люди всегда руководствовались определенными принципами, может быть,…
  • Понятие и основные принципы государственного управления Ему присущи соответствующие границы правового регулирования - деятельность государственной исполнительной власти всех рангов, общественных отношений… Наиболее тесную связь административное право имеет с государственным правом,… Административное право тесно связано также и с гражданским правом. Прежде всего потому, что связи регулируют…
  • Разработка проекта ИВС для управления файловыми ресурсами и ресурсами печати в сетях под управлением Win2000 Одним из основных требований обеспечивающих такой прогресс является высокая степень упорядоченности на этапах проектирования ИВС. ИВС в наше время… Следует отметить, что при организации ИВС необходимо строго придерживаться… Эти средства будут спроектированы и реализованы на одном из этапов решения задачи.