Рис. 2.28. Построение нагрузочной характеристики триода на его анодных характеристиках

И Проведем через них прямую. Точки 1,2, ...,6 пересечения выходной нагрузочной характеристики со статическими характеристиками лампы определяют анодный ток и анодное напряжение триода при заданных Ос, R а fa-Отметим, что если

при i/a = О ток /а =

получается слишком большим (не умещается на графике при выбранном масштабе), то для построения нагрузочной характеристики можно взять любое напряжение анода и, опреде-

Eg - Ul

лив ток для этой точки /а = --, провбсти прямую

через точки Е^, О и (/а, h.

Выбор режима неискаженного усиления

С помощью рассмотренных характеристик может быть осуществлен выбор режима неискаженного усиления. Как указывалось выше, в данном режиме изменения анодного тока и напряжения сетки должны бьпь пропорциональными, следовательно, рабочая точка должна перемещаться в пределах прямолинейного участка анодно-сеточной характеристики триода. Практически прямолинейный участок ВС отмечен на рис. 2.29, а. Нижняя часть анодно-сеточной характеристики триода (левее точки fi) имеет значительную кривизну и для усиления обычно не используется, так как здесь воз1икают сильные искажения формы сигнал: Следовательно, левая граница области неискаженного усиления лежит правее точки запирания лампы 11 Так

как искажения при усилении могут возникать и за счет криволинейности характеристики сеточного тока, то режим работы выбирают в области отрицательных напряжений, где сеточного тока нет. Поэтому правая граница области неискаженной работы лежит при Uq = 0.

На семействе анодных характеристик (рис. 2.29, б) границы области неискаженного усиления ВС отмечены штриховкой у крайних характеристик. В пределах этой области отрезки, отсекаемые на нагрузочной характеристике соседними анодными характеристиками, должны быть практически одинаковы, потому что они определяют изменение напряжения и тока анода при изменении напряжения сетки на одну и ту же величину.

Ua бС5П-£

Рап.ах1двт £а = Шв /?= 8 КОМ

.и^птвиотов

KiSe Ес-Зв /<= Цта^ЧЗ Umc

Рис. 2.29. Выбор режима неискаженного усиления по характери*

тикам

Напряжение смещения Е^ при симметричной форме сигнала выбирают посередине прямолинейного участка характеристики (в точке А). Максимально допустимая амплитуда переменного напряжения сетки U должна быть выбрана так, чтобы рабочая точка, перемещающаяся под действием этого переменного напряжения по нагрурчной характеристике в ту и другую сторону, не выходила бы за пределы прямолинейного участка ВС.

Вследствие того что при отрицательном напря:хении сетки в ее цепи протекает небольшой обратный ток, внутреи-

нее сопротивление источника переменного напряжения сетки не должно превосходить некоторой допустимой величины (от 2 Мом - для маломощных ламп, до 200 ком - для более мощных). Если это требование нарушено и сопротивление сеточной цепи превосходит норму, обратный ток может настолько сместить рабочую точку, что вызовет искажения. В лампе при этом возможны также скачкообразные изменения режима из-за наличия падающего участка на характеристике обратного тока сетки (см. рис. 2.13, участок АБ).

Для выбранного режима по характеристикам могут быть определены переменная и постоянная составляющие тока анода / ,а. ао и напряжения анода U и , что и показано на рис. 2.29.

При выборе рабочего режима лампы следует проследить, чтобы мощность, выделяемая на аноде, не превосходила максимально допустимую

Ра = /а^/а<Рашах. (2.44)

Для этого находится предельно допустимое значение анодного тока:

(2.45)

Л. пр -

при нескольких напряжениях U- На семейство анодно-сеточных, либо анодных характеристик (см. рис. 2.29, б) наносится график этой зависимости, представляющий собой гиперболу. Он ограничивает на характеристиках область возможных режимов лампы сверху, и нагрузочная характеристика должна проходить ниже его. Так как рабочая точка перемещается всегда по нагрузочной характеристике, то при соблюдении этого условия анодный ток лампы никогда не превосходит максимально допустимого значения /апр, и мощность, рассеиваемая анодом лампы, будет ниже максимально допустимой.

В заключение приведем соотношения, позволяющие ориентировочно определить величину требующегося для неискаженной работы напряжения смещения и максимально допустимой амплитуды сигнала. Полагая приближенно, что левой границей области неискаженной работы на анод-но-сеточной характеристике является точка запирания

р

лампы 6со =--найдем, что напряжение смещения

(2.46)

Максимально допустимая амплитуда переменного на пряжения сетки t/.e.ax во избежание искажении должна быть такой, чтобы рабочая точка не заходила в область сеточных токов или в область запирания (отсечки) анод ного тока. Следовательно,

и

т с шах

<

2,х

(2.47)

Коэффициент усиления и выходная мощность

а. Коэффициент усиления по напряжению

Усиление сигнала, обеспечиваемое лампой, характеризует коэффициент К, равный отношению переменного напряжения нагрузки UmR к переменному напряжению сетки и„с:

(2.48)

и

Его можно вычислить, определив по характеристикам амплитуду переменного напряжения нагрузки UmR ~ = СдаПри заданной амплитуде переменного напряжения сетки 6 с (см. рис. 2.29).

Коэффициент усиления по напряжению может быть выражен через статические параметры лампы. Для этой цели запишем соотношение (2.48) для коэ4:фициента усиления в следующем виде:

= (2.49)

заменив амплитуды UmR и бесконечно малыми приращениями dUn и dUo, что в линейдом режиме вполне допустимо. Далее учтем, что в соответсгвии с (2.39) приращение dU а = Rdl. Тогда

1 R dla RS

(2.50)

Отсюда следует, что лампа дает тем большее усиление, чем выше у нее статический коэффициент усиления j. и чем больше сопротивление нагрузки R по сравнению с внутренним сопротивлением лампы Ri. Практически выбирать

отношение более 45 оказывается нецелесообразным,

так как при дальнейшем увеличении сопротивления нагрузки усиление возрастает незначительно.

Статический коэффициент усиления триода обычно не превосходит 100, следовательно, триод может дать усиление сигнала по напряжению не более чем в 75--80 раз.

б. Выходная могцность

Вторым важным параметром лампы в усилительном режиме является выходная мощность:

(2.51)

Она может быть вычислена по значениям / д и Uma, найденным с помощью характеристик (см. рис. 2.29, б). Величина выходной мощности пропорциональна площади треугольника ACD (или АЕВ). Отсюда можно видеть, что для получения большей мощности лампа должна иметь высокое анодное напряжение и большой допустимый катодный ток /к max, обсспечивающий получение необходимой величины переменной составляющей анодного тока Са-

Найдем связь выходной мощности со статическими параметрами лампы. Так как /, а = 5н^/тс. а UmH=KU , то

p=is,KuL =

(2.52)

Найдя максимум функции Р (R), нетрудно показать, что при заданном переменном напряжении сетки и^ выходная мощность достигает максимума при R = к^:

(2.52)

Если при выборе режима усиления изменять не только сопротивление нагрузки, но и допустимую амплитуду

переменного напряжения сетки, то выходная мощность достигает максимума при R = 2Ri.

Из выражения (2.52) следует, что чем больше крутизна S и коэффициент усиления лампы (i, тем меньше требуется напряжение возбуждения U для получения заданной мощности на выходе. Таким образом, лампы, имеющие бдльшую величину произведения являются более чувствительными.

С ростом переменного напряжения сетки выходная мощность увеличивается. Как указывалось, максимальное зна-.чение амплитуды переменного напряжения сетки равно 2. При этом выходная мощность имеет максимально возможное значение:

P ,ax = i-£ (2.52 )

32 (Л

Таким образом, большая выходная мощность при работе без сеточного тока может быть получена от лампы с меньшим коэффициентом усиления ii, т. е. с более левой характеристикой. Но при этом возрастает необходимая величина напряжения возбуждения Umc - задает чувствительность лампы.

в. Коэффициент усиления

по мощности При наличии сеточного тока важным параметром лампы является коэффициент усиления по мощности Кр, определяемый тпошешем выходной мощности усилителя Р^ых к мощности, затрачиваемой на его входе Р^:

Так как