лампы, в которые намеренно введен газ при низком давлении, играющий существенную роль в их работе. Тиратрон, описанный Хэллом, и имеющий многообразные применения, представляет собой один из типов мягких триодов. Он представляет собой лампу с накаленным катодом, сеткой и анодом, заполненную небольшим количеством инертного газа. Ток между электродами этой- лампы проходит в виде дугового разряда, возникновение которого управляется сеткой. Однако, после того как дуга зажглась, она уже больше не изменяется под влиянием сетки и ее можно погасить лишь включив анодное напряжение. В обычных применениях тиратрона периодически выключают анодное напряжение, прекращающее разряд, который затем возникает снова под действием сетки.

То обстоятельство, что сетка теряет способность управлять разрядом с того момента, как зажглась дуга, объясняется образованием вокруг проволок сетки «оболочки» из положительных ионов. При изменении напряжения внутри утой оболочки (т. е. напряжение на сетке), внеишее поле, управляющее разрядом, остается неизменным.

В тиратронах, наполненных инертным газом или (что особенно часто применяется на практике) парами ртути, напряжение между катодом и анодом при наличии тока не должно превышать 20-25 в. При более высоких напряжениях катод быстро разрушается, вследствие ионной бомбардировки (ударов положительных ионов газа).

Тиратроном можно пользоваться как без-инерционным реле в мощных линиях передачи для того, чтобы регистрировать перенапряжения, вызванные какими-либо включениями и выключениями или грозой, если эти напряжения превосходят заранее установленный максимум. Для этой цели на сетку тиратрона подают в качестве отрицательного смещения либо напряжение ожидаемой величины, либо часть его. Если перенапряжение превосходит заданное смещение на сетку, то сетка становится положительной, тиратрон зажигается, и не гаснет до тех пор пока не разомкнётся анодная цепь.

В цитированных выше работах Хэлла описано еш,е .много ,1ругих применений тиратронов. Винн-Вильямс описал исполь-ювание тиратрона для автоматического счета а-частиц.

Рис. 28

ГЛАВА V ТРИОД КАК УСИЛИТЕЛЬ

В предыдущей главе на основе известных физических законов были объяснены основные черты статических характеристик триода. Теперь мы перейдем к рассмотрению некоторых применений триодов, свойства которых определяются рассмотренными типами характеристик.

Как уже упоминалось выше, наиболее важное свойство триода заключается в возможности управлять анодным током (увеличивать его или уменьшать) путем изменения напряжения на сетке. Теперь посмотрим, как можно использовать это «электронное реле» для усиления электрических импульсов.

Усиление медленно изменяющихся электродвижущих сил. Триод, по существу, является устройством, приводимым в действие напряжением. При отрицательном смещении на сетке ток сетки равен нулю, и в этом случае мы можем рассматривать лишь зависимость анодного тока от напряжений на сетке и аноде. Для области, соответствующей прямолинейной части характеристик, т. е. для достаточно малых изменений Vg и v, мы можем записать, что:

а = *0 + М + *2»а.

(5.1)

Рассмотрим теперь схему с сопротивлением R в анодной цепи, приведенную на рис. 29. Анод, сетка и катод лампы обозначены соответственно буквами А, С я /С; г» -анодная батарея и z/-батарея смещения. Вследствие падения напряжения на сопротивлении R анодное напряжение

4 Э. в. Эппльтон

меньше на величину Ri. Таким образом уравнение (5-1) должно быть переписано в виде:

ik, = ft + k,vg + - /„/?), (5.2)

i+hR

(5.3)

Предположим теперь, что напряжение на сетке изменилось на величину Ai/q, приложенную между точками X и У. Это изменение напряжения мы можем сопоставить с изменением напряжения на концах сопротивления R *. Из уравнения (5-3) видно, что изменение анодного тока Дг, вызванное изменением напряжения на сетке на величину Дг»,,, определяется как

г- i

fw...,

Рис. 29

a напряжение на выходеДг»i как

Таким образом усиление подводимого напряжения выразится так:

Д«, Rkx R R

- (5.5)

щ 1 + kR

«2

Ri\R

где Rl есть диференциальное внутреннее сопротивление. Из этой формулы видно, что для рассматриваемого случая усиление по напряжению никогда не может достигнуть величины коэфициента усиления лампы.

Одно время считали, что включаемое в анодную цепь сопротивление должно быть равно что дает для усиления по напряжению величину Однако в 1925 г. Арденне

и Хайнерт описали опыты по усилению напряжения с помощью ламп с большим )л, в которых в анодную цепь включались сопротивления порядка 3 мгом **. В связи с этим очень важно заметить, что при включении в анодную цепь большого сопротивления рабочая точка на характсг ристике передвигается в область небольших анодных то-

* Если включить между точками BD некоторую часть анодной батареи, то можно скомпенсировать постоянное падение напряжения вдоль сопротивления R.

** Для обычных ламп /?( лежит в пределах от 5000 до 30 000 ом.

етод

Рис. 30

ков, т. е. в нелинейную часть статической характеристики. Однако, как показали Кренке и Колбрук, даже и в этом случае динамическая характеристика, т. е. характеристика, выражающая зависимость анодного тока от напряжения на сетке при наличии сопротивления в анодной цепи - линейна. Включение в анодную цепь большого сопротивления оказывает выпрямляющее действие на динамическую характеристику, в чем легко убедиться, построив две характеристики Vg) - одну при отсутствии, а другую при наличии в анодной цепи сопротивления в 2 мгома.

На первый взгляд может показаться, что, увеличивая R,

мы можем сделать коэфициент как угодно близким

к единице, но при определенной анодной батарее, которой мы располагаем, увеличение R вызывает уменьшение напряжения на аноде и увеличение /?,. и если взять R больше 2 или 3 мгом, то мы никакого выигрыша уже не получим*. Для

этих значений R усиление по напряжению обычно составляет около 0,8 )JL.

Применение больших сопротивлений в анодной цепи имеет ту выгоду, что при нормальных анодных напряжениях анодный ток очень мал -порядка 10~* до 10 ~* а, и поэтому расход тока в анодной батарее очень мал.

Схема, приведенная на рис. 29, может быть использована для усиления постоянных и медленно изменяющихся нап ряжений. Здесь очень важно заметить, что если сделать X положительным по отношению к У, то это,вызовет такое изменение напряжений в анодной цепи, что точка D станет положительной по отношению к В.

Усиление по такой схеме можно не ограничивать одним каскадом. Точки В к D могут быть присоединены (с известными предосторожностями в отношении распределения постоянных напряжений между каскадами) к точкам X и У второй лампы. На рис. 30 показан один из способов включения батарей для компенсации падений напряжения в случае двух или нескольких каскадов.

* Другой вариант, основанный на повышении аноднсго напряжения с целью сохранения нормальных величин R,, представляет практические неудобства.

Рис. 31

Усиление низкой частоты а) усилитель на сопротивлениях. Схема усиления, показанная на рис.29 и 30, может быть использована для усиления напряжений звуковой частоты; однако между двумя соседними каскадами нет необходимости включать компенсирующую батарею М. Вместо нее можно включить конденсатор С (емкостью около 0,002 мкф), как это показано на рис. 31.

В этом случае, чтобы избежать полной изоляции сетки второй лампы и открыть путь к нити для электронов,

улавливаемых сеткой, между нитью и сеткой включена «утечка сетки» Rg. -о В этом типе усилителей на сопротивлениях мы по-лучаем равномерное усиление в довольно широкой области частот, особенно при не очень больших анодных сопротивлениях. При включении в анодные цепи очень больших сопротивлений - с целью получить усиление на каскад близкое к коэфициенту усиления лампы ji - междуэлектродные и другие паразитные емкости, образующие емкостные шунты, представляют для высоких звуковых частот сопротивления, сравнимые по величине с анодными сопротивлениями. Эти емкостные шунты вызывают уменьшение усиления и, конечно, различное на разных частотах.

Ь) Усилитель на д р о с с е л я х. Вместо сопротивлений (рис. 31) в анодную цепьламп можно включать большие самоиндукции (напр. порядка 50 гн). Так как омическое сопротивление больших самоиндукций с железом может быть сделано достаточно малым, то применение дросселей позволяет работать с небольшими анодными напряжениями. На рис. 32 показана схема усилителя на дросселях. Необходимо иметь в виду, что так как через дроссели идет постоянный анодный ток, то

они должны быть так рассчитаны, чтобы в этих условиях не было насыщения железного сердечника.

Biizad

Brad

Рис. 32

Рис. 33

с) Усилитель на трансформаторах. Если использовать для связи между лампами повышающий трансформатор звуковой частоты, то можно получить усиление по напряжению на один каскад большее, чем коэфициент усиления лампы. Схема такого усилителя показана на рис. 33.

Ввиду выгодности такого рода связи, было уделено много внимания созданию таких трансформаторов, которые давали бы равномерное повышение напряжения для всех частот звукового диапазона.

Дай произвел очень полное исследование таких трансформаторов звуковой частоты.

Мы здесь отметим только следующие важнейшие выводы:

1) Желательно, чтобы самоиндукция первичной обмотки была велика, так как в противном случае на более низких частотах усиление будет меньше.

2) Емкость, шунтирующая

вторичную обмотку, и емкость между обмотками должны быть малы,

3) При включении параллельно вторичной обмотке шунтирующего сопротивления, частотная характеристика получается более равномерной.

На первый взгляд может показаться, что выгодно применять высокий коэфициент трансформации. Но так как самоиндукция первичной обмотки должна быть велика, а собственная емкость вторичной обмотки как можно меньше, т. е. вторичная обмотка не может иметь слишком много витков, то коэфициент трансформации невозможно сделать как угодно большим; его, обычно, берут от 1:1 до 1:6.

Усиление напряжений высокой частоты. Для усиления приложенных между сеткой и нитью лампы напряжений высокой частоты, описанные выше способы связи соседних каскадов не применимы, если не внести в них некоторых изменений. Это в значительной мере объясняется тем, что при радиочастотах начинают играть важную роль междуэлектродные емкости, емкостные сопротивления которых для этих частот оказываются совсем небольшими.

Во-первых, емкость сет чэ-нить действует как шунт к входному контуру и тем заметнее, чем выше частота усиливаемых колебаний. Во-вторых, как мы сейчас увидим, высокочастотное напряжение на концах сопротивления или само-