Ба, отрицательный вывод которой соединен с катодом.
Рис. 28.Схема, позволяющая сравнить влияние напряжений сетки и анода на анодный ток. Изменение напряжения батарей сетки и анода (Бс и Ба) производится путем увеличения числа работающих элементов.
Н. — Я вижу, что для анода ты взял батарею 120 в, тогда как для сетки только 4 в. Почему?
Л. — Да потому что, как ты это сейчас увидишь, небольшие изменения напряжения на сетке производят на анодный ток то же действие, что и значительные изменения напряжения на аноде. Смотри сам. Включаем на анод +80 в и на сетку —2 в. Какой ток показывает миллиамперметр mА?
Н. — Один миллиампер.
Л. — Хорошо. Теперь я устанавливаю напряжение на сетке —1 в, т. е. увеличиваю напряжение на 1 в. Анодный ток возрос до 4 ма. Значит, он увеличился на 3 ма при изменении напряжения на сетке на 1 в.
Н. — Я думаю, что он увеличился потому, что сетка, став менее отрицательной, отталкивает менее энергично электроны, которые вырываются с катода.
Л. — Конечно. Попутно добавлю, что величина изменения анодного тока при увеличении напряжения на сетке на 1 в называется крутизной лампы и измеряется в миллиамперах на вольт (ма/в). Крутизна нашего триода 3 ма/в, потому что, увеличивая на 1 в напряжение на сетке, мы наблюдаем увеличение анодного тока на 3 ма.
Н. — Но из того, что ты говорил раньше, мы можем также увеличить анодный ток, увеличивая напряжение, приложенное к аноду.
Л. — Сейчас расскажу. Подадим снова на сетку напряжение —2 в и попытаемся увеличить анодный ток на ту же величину 3 ма, но уже путем изменения напряжения на аноде. Ты видишь, что для этого я вынужден перейти с +80 в на +104 в, т. е. увеличить напряжение на аноде на 24 в. Только при этом условии можно получить тот же эффект, который был произведен изменением напряжения на сетке на 1 в.
Н. — Вот теперь я понял то, что ты рассказывал о влиянии сетки. Действительно, сетка оказывает на анодный ток влияние, значительно большее, чем анод. Словом, когда сетка нежно шепчет свой призыв к электронам, а анод зовет их во всю силу легких, эффект получается один и тот же.
Л. — Это так, Незнайкин. Запомни также, что число, которое показывает, во сколько раз изменение анодного напряжения больше изменения напряжения на сетке, которое производит то же действие на анодный ток, называется коэффициентом усиления лампы. Каков же, например, коэффициент усиления нашего триода?
Н. — Сейчас увидим. Мы должны были изменить напряжение на аноде на 24 в, чтобы изменить анодный ток на 3 ма. С другой стороны, то же изменение было достигнуто при изменении напряжения на сетке только на 1 в. Следовательно, изменение анодного напряжения в 24 раза больше, чем напряжение на сетке, и коэффициент усиления равен 24.
Л. — Отлично. Я вижу, что ты понял. Я хотел бы, чтобы ты особенно запомнил, что небольшие изменения напряжения на сетке вызывают большие изменения анодного тока.
Н. — Я начинаю подозревать, что именно поэтому лампы и могут усиливать.
Л. — И ты не ошибаешься!
Беседа восьмая
Что такое вход и выход лампы! Что называют характеристикой!.. Как ее определяют и какова ее форма! Что такое рабочая точка и смещение! Вот те вопросы, которые Любознайкин ставит перед Незнайкиным, рассматривая условия, когда лампа работает как усилитель без искажения формы напряжения, приложенного между сеткой и катодом.
Любознайкин. — Твоя мать, Незнайкин, только что горько жаловалась на твое поведение. Правда ли, что ты загромоздил стол в столовой батареями, лампами и катушками, протянул проволоку к радиатору отопления и твоя сестра еще не оправилась от падения, запутавшись ногой в проводах?
Незнайкин. — Все это так, но, уверяю тебя, меня это не волнует. Меня удручает, почему не работает мой приемник.
Л. — Ты построил радиоприемник?! Но кто же дал тебе его схему?!
Н. — Мне показалось, что я уже достаточно знаю радиотехнику для того, чтобы самому составить схему приемника. Вот она, смотри (рис. 29): между антенной и заземлением включен настроенный контур LC, на зажимах А а Б которого возникает, как ты объяснял, переменное напряжение высокой частоты, образовавшееся под действием энергии, полученной из антенны. Его я и подаю в цепь между катодом и сеткой лампы. Ведь мы же как раз в предыдущей беседе установили, что слабые изменения напряжения, приложенные к сетке, производят сильные изменения анодного тока. И, следовательно, если в анодную цепь включить телефонные наушники Т, то мы должны услышать радиопередачу — речь или музыку.
Рис. 29.Схема радиоприемника, предложенная Незнайкиным. Лампа работает как усилитель, но в телефонных наушниках Т ничего не слышно.
Л. — Ты ее слышал?
Н. — Увы, нет! Ни одного звука: вероятно, лампа испорчена,
Л. — Самое удивительное то, что ты рассуждаешь совершенно правильно…, но до определенного момента. Действительно, чтобы использовать усилительные свойства лампы, необходимо приложить усиливаемое напряжение между сеткой и катодом, которые образуют «вход» лампы. «Выход» лампы образуется между анодом и катодом, так как в анодной цепи получаются усиленные колебания в виде анодного изменяющегося тока.
С этой точки зрения твоя схема отличная. Но по многим причинам телефон не воспроизведет ни одного звука. Одна из них та, что мембрана телефона не может вибрировать с частотой радиоколебаний.
Н. — Что же теперь делать?
Л. — Отложи в сторону свою схему и займемся лампой. В прошлый раз мы рассмотрели в общих чертах зависимость, существующую между анодным током и напряжением на сетке. Чтобы ее изучить более основательно, возьмем снова прибор, который мы уже использовали в одной из наших последних бесед (рис. 30), и отметим тщательно, какова величина анодного тока Iадля каждого значения напряжения на сетке Uс.
Рис. 30.Схема, позволяющая снимать характеристики ламп.
Н. — Я вижу, что для напряжения на сетке —4 в ток равен нулю, сетка слишком отрицательна и отталкивает все электроны, подходящие к ней. При напряжении —3 в анодный ток повышается до 0,2 ма, при —2 в — до 1 ма, при —1 в — до 4 ма, при 0 в — до 7 ма, при +1 в — до 10 ма, при +2 в — до 11 ма, при +3 в и выше — до 12 ма, и эта величина больше не меняется.
Л. — В соответствии с этими величинами вычертим характеристику лампы (рис. 31). Эта кривая представляет собой в своем роде паспорт лампы. Она характеризует свойства лампы и позволяет лучше ее использовать.
На характеристике можно заметить три различных участка: первый участок слева до точки А называется нижним изгибом характеристики; второй участок между точками А и Б, в котором ток возрастает пропорционально напряжению на сетке, — это прямолинейная часть характеристики; третий участок от точки Б представляет собой верхний изгиб характеристики, оканчивающийся горизонтальным участком, который указывает на то, что наступило насыщение, т. е. все испускаемые катодом электроны достигли анода.
Рис. 31.Сеточная характеристика трехэлектродной лампы.
Н. — Будем ли мы иметь такую же кривую, если вместо 80 в приложим к аноду напряжения других величин?
Л. — Конечно, нет. Если, например, анодное напряжение будет выше, то анод будет притягивать электроны сильнее и, следовательно, для одного и того же напряжения на сетке анодный ток будет выше. Впрочем, можно начертить характеристики для каждого анодного напряжения, и таким образом мы получим целое «семейство» характеристик (рис. 32).
Рис. 32.Семейство сеточных характеристик, каждая из которых соответствует анодному напряжению Uа определенной величины.
Н. — Я заметил, что характеристики смещаются влево по мере того, как анодное напряжение увеличивается.
Л. — Да. Очень часто бывает необходимым сместить характеристику и особенно ее прямолинейную часть влево относительно точки нулевого напряжения на сетке.
Н. — Признаться, не вижу в этом большой необходимости.
Л. — Это ты поймешь позже. Теперь же запомни, что предпочитают поддерживать напряжение на сетке в области отрицательных значений (т. е. влево от нулевой точки) для того, чтобы избежать появления сеточного тока, который образуется, как только сетка становится положительной.
Н. — Сеточный ток?.. Что это такое?
Л. — Это легко понять. Когда сетка становится положительной по отношению к катоду, она действует как анод и притягивает к себе электроны. Появляется, таким образом, ток, идущий от катода к сетке, ток очень слабый, но который в некоторых случаях может принести много неприятностей.
Н. — Маленькие причины — большие последствия, как говорил мой дядюшка, который, поскользнувшись на кожуре банана, сломал себе ногу. Но как можно поддерживать напряжения на сетке в области отрицательных значений, как ты изящно выразился?
Л. — Прежде всего нужно, чтобы ты хорошо понял разницу, существующую между постоянным напряжением на сетке, или, как говорят, ее рабочей точкой, и мгновенными значениями переменного напряжения. Постоянное напряжение — это напряжение, которое подается на сетку в отсутствие сигналов или, иначе, напряжений переменного тока.