Материал: Москатов Электроника 2010

116Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

янное напряжение анод-катод Uа1, которое будет меньше постоянного напряжения экранной сетки, то электроны, бомбардирующие анод, инициируют вторичную эмиссию, причѐм вторичные электроны летят к экранирующей сетке, как к электроду, обладающему наиболее высоким потенциалом. Вторичные электроны, покидающие анод, приводят к снижению его тока и росту тока экранирующей сетки. Это явление, вызванное вторичной эмиссией и порождающее значительные искажения сигнала, называют динатронным эффектом, что графически отражено на рисунке в появлении впадины. При дальнейшем увеличении постоянного напряжения анодкатод Uа2, потенциал анода превысит потенциал экранирующей сетки, и вторичные электроны не станут покидать область анода, что приведѐт к росту анодного тока и снижению тока экранирующей сетки.

Борьбу с динатронным эффектом сводят либо к введению ещѐ одной – антидинатронной сетки, соединѐнной с катодом, что реализовано в пентодах, либо к созданию узких лучей высокоплотных потоков электронов, направленных к аноду от катода, что организовано в лучевых тетродах.

8.5. Лучевые тетроды

Лучевым тетродом называют такую разновидность тетрода, у которой в баллон лампы введены электрически подключѐнные к катоду образующие лучи пластины, напоминающие П-образные жѐсткие лепестки, а число витков, шаг укладки и расположение экранирующей сетки такие же, как у управляющей сетки. На рис. 8.6 схематично изображено упрощѐнное устройство лучевого тетрода.

117Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

Рис. 8.6. Конструкция лучевого тетрода На рисунке взаимное положение электродов дано без соблюдения пропорций, а буквами обозначено:

А – анод лампы; К – катод тетрода;

УС – управляющая сетка; ЭС – экранирующая сетка;

ЛП – образующие лучи пластины.

Благодаря указанному выше расположению сеток, электроны, отклоняемые управляющей сеткой, огибают витки экранирующей сетки, каждый из которых делит надвое поток электронов. Благодаря образующим лучи пластинам происходит смыкание потока электронов в узкие лучи, которые в результате попадания на поверхность анода образуют весомый отрицательный пространственный заряд, не позволяющий вторичным электронам покинуть область анода и лететь к экранирующей сетке. В результате принятых конструктивных мер динатронный эффект почти отсутствует.

118Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

8.6. Пентоды

Пентодом именуют электронную лампу, в которой размещѐн катод, управляющая сетка, антидинатронная сетка, расположенная между анодом и экранирующей сеткой. Антидинатронную сетку часто электрически подключают к катоду, т.е. к общему проводу каскада, иногда прямо внутри электровакуумного прибора. Еѐ обычно выполняют из проволоки, уложенной в редкую спираль. Так как анод обладает большим потенциалом по сравнению с антидинатронной сеткой, возникает электрическое поле, направленное от анода к антидинатронной сетке. Вторичные электроны, покинувшие анод и летящие к экранирующей сетке, под действием тормозящего электрического поля будут оттеснены обратно к аноду, а, значит, в пентодах динатронный эффект совершенно отсутствует.

Наличие трѐх сеток на пути потока электронов приводит к повышению КПД и возрастанию коэффициента усиления ламп обычно до нескольких тысяч, увеличению входного сопротивления до многих мегом. Кроме того, проходная ѐмкость пентодов составляет от десятитысячных долей пикофарада для микромощных приборов и до тысячных долей для мощных компонентов, что позволило значительно улучшить частотные свойства этих электронных ламп.

К наиболее существенному недостатку пентодов следует отнести повышенное выходное сопротивление, что затрудняет согласование каскада с нагрузкой.

8.7. Лампы бегущей волны

Лампа бегущей волны – это электровакуумный компонент, чья работа основана на преобразовании и передаче бегущей волне, распространение которой происходит с той же фазовой скоростью и в ту же сторону, что электроны в потоке, части энергии от этого потока. Лампы бегущей волны по направлению магнитного поля относи-

119Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

тельно траектории потока электронов подразделяют на устройства типа «М» и типа «О». В приборах типа «М» магнитное поле перпендикулярно потоку частиц, то есть электроны летят в скрещѐнных полях, а в компонентах типа «О» магнитное поле устремлено по пути распространения электронов [194, с. 109]. Упрощѐнная конструкция лампы бегущей волны типа «О» изображена на рис. 8.7.

Рис. 8.7. Устройство лампы бегущей волны На рисунке цифрами обозначено: 1 – катод, 2 – ускоряющий элек-

трод, 3 – соленоид, 4 – вход, 5 – электронный поток, 6 – замедляющая система, 7 – выход, 8 – поглотитель, 9 – коллектор, 10 – баллон лампы.

Нить накала подключают к источнику питания накала, отчего катод косвенного накала испускает электроны, которые, летя к коллектору электронов, приобретают повышенную скорость благодаря действию ускоряющего электрода и поступают в замедляющую систему. Помимо разогнанных электронов, на вход спиралевидной замедляющей системы через согласующее устройство поступает подлежащий усилению СВЧ сигнал. Замедляющая система осуществляет торможение электронов, а постоянное магнитное поле внешнего

120Москатов Е. А. Электронная техника. Начало. http://moskatov.narod.ru

коаксиального соленоида реализует фокусировку потока электронов. Под действием тормозящего поля электроны теряют энергию, передаваемую бегущей волне, которая обладает такой же фазовой скоростью, как и скорость движения электронов, и распространение которой происходит в ту же сторону, что и направление потока электронов. Затем электроны попадают в коллектор, а усиленный СВЧ сигнал поступает на выход. Для предотвращения возвращения существенной части электронов, преодолевших замедляющую систему, обратно на вход лампы и возникновения самовозбуждения, недалеко от коллектора помещают поглотитель.

Лампы бегущей волны активно используют в СВЧ установках для усиления, преобразования и вырабатывания сигналов. К важному преимуществу ламп бегущей волны следует отнести возможность функционирования в широкой полосе СВЧ. Промышленность выпускает лампы бегущей волны с непрерывной выходной мощностью от нескольких ватт до десятков киловатт.

8.8. Лампы обратной волны

Лампа обратной волны, или карсинотрон – это генераторный электровакуумный прибор, чей принцип действия состоит в видоизменении и передаче обратной волне, распространение которой происходит с той же фазовой скоростью, что электроны в потоке, части энергии потока. Простейшее устройство лампы обратной волны типа «О» дано на рис. 8.8.