Управляющая сетка представляет собой электрод , используемый в усилительных электронных ламп (вакуумные трубки) , такие как триод , тетроде и пентода , используемый для управления потоком электронов от катода к анодной (пластины) электрода. Управляющая сетка обычно состоит из цилиндрического экрана или спирали из тонкой проволоки, окружающей катод и, в свою очередь, окружена анодом. Управляющая сетка была изобретена Ли Де Форестом , который в 1906 году добавил сетку к клапану Флеминга ( термоэлектронный диод ), чтобы создать первую усиливающую вакуумную лампу.Аудион ( триод ).
Операция [ править ]
В клапане горячий катод испускает отрицательно заряженные электроны , которые притягиваются и захватываются анодом, на который подается положительное напряжение от источника питания. Управляющая сетка между катодом и анодом функционирует как «затвор» для управления током электронов, достигающих анода. Более отрицательное напряжение на сетке будет отталкивать электроны обратно к катоду, поэтому меньше электронов попадет на анод. Менее отрицательное или положительное напряжение на сетке пропускает больше электронов, увеличивая анодный ток. Данное изменение напряжения сети вызывает пропорциональное изменение тока пластины, поэтому, если к сети приложено изменяющееся во времени напряжение, форма волны тока пластины будет копией приложенного напряжения сети.
Относительно небольшое изменение напряжения на управляющей сетке вызывает значительно большие колебания анодного тока. Наличие резистора в анодной цепи вызывает большие колебания напряжения на аноде. Изменение анодного напряжения может быть намного больше, чем вызвавшее его изменение напряжения сетки, и, таким образом, лампа может усиливаться, работая как усилитель .
Строительство [ править ]
Сетка в первом триодном клапане состояла из зигзагообразного отрезка проволоки, помещенного между нитью накала и анодом. Это быстро превратилось в спиральный или цилиндрический экран из тонкой проволоки, помещенный между однониточной нитью накала (или, позже, цилиндрическим катодом) и цилиндрическим анодом. Сетка обычно изготавливается из очень тонкой проволоки, которая может выдерживать высокие температуры и сама не испускает электроны. Часто используется молибденовый сплав с золотым покрытием. Он намотан на мягкую медьбоковые стойки, которые обжимают обмотки сетки, чтобы удерживать их на месте. Вариантом 1950-х годов является каркасная сетка, которая наматывает очень тонкую проволоку на жесткий штампованный металлический каркас. Это позволяет выдерживать очень жесткие допуски, поэтому сетку можно разместить ближе к нити накала (или катоду).
Влияние положения в сетке [ править ]
При размещении управляющей сетки ближе к нити / катоду относительно анода достигается большее усиление . Эта степень усиления упоминается в технических паспортах клапана как коэффициент усиления или «мю». Это также приводит к более высокой крутизне , которая является мерой изменения анодного тока в зависимости от изменения напряжения сети. Коэффициент шума клапана обратно пропорционален его крутизне; более высокая крутизна обычно означает более низкий коэффициент шума. Снижение шума может быть очень важным при разработке радио- или телевизионного приемника.
Несколько управляющих сеток [ править ]
Клапан может содержать более одной управляющей сетки. Гексод содержит две таких решеток, одна для принимаемого сигнала и один для сигнала от локального генератора. Собственная нелинейность клапана приводит к появлению в анодной цепи не только исходных сигналов, но также суммы и разности этих сигналов. Его можно использовать как преобразователь частоты в супергетеродинных приемниках.
Варианты сетки [ править ]
Разновидностью управляющей сетки является создание спирали с переменным шагом. Это придает результирующему клапану отчетливую нелинейную характеристику. [1] Это часто используется в усилителях RF, где изменение смещения сетки изменяет взаимную проводимость и, следовательно, коэффициент усиления устройства. Это изменение обычно проявляется в форме пентода клапана, где его затем называют пентодом с переменной мю или пентодом с дистанционным отсечением.
Одним из основных ограничений триодного клапана является наличие значительной емкости между сеткой и анодом (C ag ). Явление, известное как эффект Миллера, заставляет входную емкость усилителя быть произведением C ag и коэффициента усиления клапана. Это, а также нестабильность усилителя с настроенным входом и выходом при большом C ag могут серьезно ограничить верхнюю рабочую частоту. Эти эффекты можно преодолеть, добавив экранную сетку , однако в более поздние годы эры ламп были разработаны конструктивные методы, которые сделали эту `` паразитную емкость '' настолько низкой, что триоды, работающие в верхних очень высоких частотах(VHF) диапазоны стали возможны. Mullard EC91 работает со скоростью до 250 МГц. Емкость анодной сетки EC91 указана в литературе производителя как 2,5 пФ, что выше, чем у многих других триодов той эпохи, в то время как многие триоды 1920-х годов имели строго сопоставимые показатели, так что прогресса в этой области не было. Однако ранние экранно-сеточные тетроды 1920-х годов имели C ag всего 1 или 2fF, что примерно в тысячу раз меньше. «Современные» пентоды имеют сопоставимые значения C ag . Триоды использовались в усилителях УКВ в конфигурации «заземленная сетка», схемное устройство, которое предотвращает обратную связь Миллера.
Ссылки [ править ]
- ↑ Переменные мю-клапаны. Архивировано 10 марта 2007 г. на Wayback Machine.
