Вольт-амперные характеристики

Анодные вольт-амперные характеристики (ВАХ) маломощных пентодов близки к идеальным: резкий переход из режима возврата в режим перехвата происходит при относительно низких U_a; плоские «полки» ВАХ свидетельствуют о высоком выходном сопротивлении (6Ж32П — 2.5 МОм в номинальном режиме ^[75]). Это позволяет строить на пентодах почти совершенные дифференциальные каскады и активные нагрузки (стабильные источники тока)^[77]. В мощных пентодах выходное сопротивление относительно низкое, а переход в зону перехвата растянут. При малых анодных напряжениях и большом отрицательном смещении управляющей сетки наблюдается «тетродная» нелинейность полки ВАХ.

Качественный анализ ВАХ пентодов показывает, что

· Выходное сопротивление пентода (в том числе мощного низкочастотного) на практике можно считать бесконечно большим^[20].

· Расчётный коэффициент усиления пентода по напряжению весьма велик (до 5000^[78]) — настолько, что его точное значение теряет практический смысл и редко нормируется производителем. Усиление каскада на НЧ определяется не этим коэффициентом, а произведением крутизны лампы на сопротивление нагрузки^[78].

· Мгновенное значения напряжения на аноде пентода может опускаться до значений, намного меньших, чем в триодном каскаде. Поэтому при равном напряжении питания размах напряжения на выходе пентода может быть больше, чем у триода^[79]. (но меньше чем у лучевого тетрода).

· Спектр гармоник пентода содержит большую, чем в спектре триода, долю нечётных гармоник, и большую долю высших гармоник. В спектре гармоник триода доминирует вторая гармоника, а доля высших гармоник (шестой и выше) пренебрежительно мала^[80].

(((((2)))))Следует признать, что еще до появления лучевого тетрода предпринимались весьма успешные меры по борьбе с динатронным эффектом, выражавшиеся в изменении конструкции электронной лампы. Так, например, в обычном тетроде, чтобы оградить экранирующую сетку от вредного влияния вторичной эмиссии анода, между этой сеткой и анодом была введена еще одна сетка, которую назвали защитной, или антидинатронной. Эта сетка внутри баллона лампы или снаружи соединялась с катодом. В результате появилась новая, пятиэлектродная электронная лампа, которую назвали пентодом.

Характеристиками пентода (как и для других приемно-усилительных ламп) считаются зависимости анодного тока от напряжений, подаваемых на остальные электроды лампы. При этом напряжение накала считается всегда постоянным и равным номиналу. Основные статические характеристики пентода — зависимость анодного тока от напряжения на управляющей сетке при постоянных напряжениях на аноде и экранирующей сетке, а также зависимость анодного тока от напряжения на аноде при постоянных напряжениях на управляющей и экранирующей сетках.

Характеристики пентода:

· Анодно-сеточная характеристика

· Экранно-сеточная характеристика

· Анодная характеристика

· Экранная характеристика

Схема, используемая для снятия статических характеристик пентода, почти не отличается от приведенной ниже схемы для снятия характеристик обычного и лучевого тетродов. Отличие заключается лишь в наличии защитной сетки, которая соединяется с катодом лампы внутри или снаружи баллона.

Схема включения тетрода для снятия характеристик

Анодно-сеточная характеристика

Анодно-сеточной характеристикой пентода называется зависимость анодного тока IA от напряжения на управляющей сетке UУС при постоянных напряжениях на аноде (UA = Const), на экранирующей сетке (UЭ = Const) и защитной сетке (UЗ= Const). Анодно-сеточная характеристика пентода снимается таким же образом, как и аналогичная характеристика тетрода и триода, то есть при изменении подаваемого на управляющую сетку напряжения UУС определяется сила тока IА, соответствующая каждому значению напряжения на сетке. По полученным данным строится анодно-сеточная характеристика в виде графика в системе координат, где по горизонтальной оси откладывается сеточное напряжение UУС в вольтах, а по вертикальной оси — величина анодного тока IА в миллиамперах:

Анодно-сеточные и экранно-сеточные характеристики пентода

Анодно-сеточные характеристики пентода обладают рядом особенностей, обусловленных конструктивными особенностями лампы. Так, например, эти характеристики имеют ярко выраженное левое расположение. Использование в пентоде экранирующей и защитной сеток позволяет достичь сравнительно малой проницаемости лампы, поэтому напряжение запирания пентода почти не зависит от напряжения на аноде, а определяется напряжением, подаваемым на экранирующую сетку. В то же время анодно-сеточные характеристики пентода, снятые при одинаковых напряжениях на экранирующей сетке, но при разных напряжениях на аноде, практически совпадают. Это объясняется слабым влиянием анода, экранированного несколькими сетками. Другими словами, изменение анодного напряжения приводит лишь к незначительному перераспределению потока электронов. Поэтому обычно анодно-сеточные характеристики строятся для разных напряжений экранирующей сетки при одном и том же анодном напряжении.

Экранно-сеточная характеристика

Часто одновременно с анодно-сеточной характеристикой пентода снимают и так называемую экранно-сеточную характеристику, то есть зависимость тока экранной сетки IЭ от напряжения на управляющей сетке UУС при постоянных напряжениях на аноде (UA = Const) и экранирующей сетке (UЭ = Const). Для этого необходимо при каждом значении напряжения на сетке измерить соответствующее значение сеточного тока IЭ. График экранно-сеточной характеристики строится в той же системе координат, что и анодно-сеточная характеристика пентода. На предыдущем рисунке экранно-сеточные характеристики пентода изображены пунктирной линией.

Анодная характеристика

Анодная характеристика пентода представляет собой зависимость анодного тока IА от анодного напряжения UA при постоянных напряжениях на управляющей, экранирующей и защитной сетках (UУС= Const, UЭ = Const, UЗ = Const). Анодная характеристика пентода снимается таким же образом, как и аналогичная характеристика лампового триода, обычного и лучевого тетродов, то есть при изменении подаваемого на анод напряжения UA определяется сила тока IА, соответствующая каждому значению напряжения на аноде. По полученным данным строится анодная характеристика в виде графика в системе координат, где по горизонтальной оси откладывается напряжение анода UA в вольтах, а по вертикальной оси — величина анодного тока IA в миллиамперах:

Анодная и экранная характеристики пентода

По форме анодные характеристики пентода почти аналогичны анодным характеристикам лучевого тетрода. Однако в пентодах, благодаря наличию защитной сетки, динатронный эффект не проявляется даже при малых анодных токах. В то же время переход от крутого участка к пологому или рабочему участку в анодных характеристиках пентода происходит более плавно, чем у лучевого тетрода, поскольку защитная сетка пентода обеспечивает возвращение значительной части электронов к экранирующей сетке при малых напряжениях на аноде.

При малых анодных напряжениях UA между экранирующей сеткой и анодом формируется тормозящее электрическое поле. Поэтому значительная часть электронов, вылетевших с катода, притягивается экранирующей сеткой, потенциал которой пока выше, чем потенциал анода. В результате при большой плотности электронного потока заторможенные электроны образуют между экранирующей и защитной сетками скопление в виде электронного облака, иногда называемое «вторым катодом». При этом анодный ток лампы в значительной мере зависит от анодного напряжения, поскольку поле анода непосредственно воздействует на электроны в облаке. Режиму «второго катода» соответствует начальный крутой участок характеристики.

По мере увеличения напряжения UA анод начинает притягивать электроны из облака, а анодный ток IA — увеличиваться. Этим и объясняется крутой подъем характеристик при малых значениях анодного напряжения. Постепенно облако электронов уменьшается, а рост анодного тока замедляется. При определенной величине анодного напряжения все электроны, прошедшие экранирующую сетку, будут достигать анода. Когда облако электронов «рассосется», характеристики пентода станут пологими, поскольку увеличение анодного напряжения мало сказывается на росте анодного тока. Таким образом, режиму прямого перехвата анодом летящих электронов соответствует пологий участок анодной характеристики пентода. Именно этот пологий участок характеристик используется для работы.

Необходимо отметить, что в некоторых случаях, например в генераторных пентодах, на защитную сетку подается сравнительно небольшой положительный потенциал около 40-55 В для увеличения крутизны начального участка и рабочего участка анодной характеристики.

Экранная характеристика

Одновременно с анодной характеристикой снимают и так называемую экранную характеристику пентода, то есть зависимость тока экранной сетки IЭ от напряжения на управляющей сетке UУС при постоянных напряжениях на экранирующей, управляющей и защитной сетках (UЭ = Const, UУС= Const, UЗ = Const). Для этого необходимо при каждом значении напряжения UA на аноде измерить соответствующее значение сеточного тока IЭ. График экранной характеристики строится в той же системе координат, что и анодная характеристика пентода. На предыдущем рисунке экранная характеристики пентода изображена пунктирной линией.