Мета роботи. зняття статичних і динамічних характеристик тріода і визначення його коефіцієнта посилення.
I.Теоретіческая частина
Пристрій і принцип дії тріода
Тріодом називається електронна вакуумна лампа, що має три електроди: катод, анод і сітку. Сітка в тріоді розташована між катодом і анодом. Конструктивно сітка виконується у вигляді спіралі з тонкої нікелевої, молібденової або вольфрамової зволікання діаметром від декількох мікрон до 1 - 2 мм. в залежності від потужності лампи. У трьохелектродної лампі розрізняють три електричні ланцюги: ланцюг напруження, ланцюг анода і ланцюг сітки (рис. 1).
Наведена схема включення тріода називається схемою з загальним катодом, так як катод знаходиться в ланцюзі сітки і в ланцюзі анода. Загальна точка O вважається точкою нульового потенціалу, вона зазвичай заземлюється (потенціал землі умовно прийнятий за нуль). Катод є джерелом носіїв струму (електронів), які виникають при нагріванні катода. Напруги на електродах лампи - сітки і анода - вимірюються щодо катода, а в лампах з катодом прямого напруження - по відношенню до негативного кінця нитки напруження.
У діоді (лампа без сітки) для зміни анодного струму необхідно змінити або напруга напруження, або анодна напруга. У триоде анодним струмом може управляти сітка при незмінних напружених напруження і анода. Залежно від знака і величини прикладеної до сітки напруги вона пропускає до анода різну кількість електронів. Негативна напруга на сітці зменшує анодний струм, так як між сіткою і катодом створюється гальмує полі. Електрони, які не пройшли через сітку, утворюють між сіткою і катодом електронне хмарка, або негативний просторовий заряд. Зі збільшенням негативного напруги на сітці щільність просторового (об'ємного) заряду зростає, а анодний струм зменшується. Нарешті при деякому значенні негативного сіткового напруги анодний струм досягає нуля (лампа "замкнені"), об'ємний заряд в цьому випадку буде мати максимальну щільність. Абсолютно протилежно діє позитивний потенціал сітки. У цьому випадку між сіткою і катодом утворюється прискорює поле. При невеликому збільшенні потенціалу сітки анодний струм збільшується, а щільність об'ємного заряду зменшується. При деякому позитивному напрузі на сітці анодний струм досягає максимуму, а об'ємний заряд зникає.
З викладеного ясно, що сітка виконує роль керуючого електрода, регулюючи величину анодного струму.
Статичні характеристики тріода
У триоде при постійній температурі катода анодний струм залежить одночасно від напружень на сітці і на аноді лампи.
При наявності двох змінних величин можна виявити вплив кожної з них окремо на зміну анодного струму. Тому розглядають залежність анодного струму або тільки від зміни напруги на сітці при постійному анодній напрузі або тільки від зміни анодної напруги при постійній напрузі на сітці. Відповідно до цього розрізняють два види характеристик анодного струму: анодно-сіткові і анодні.
Анодно-сітковими характеристиками називають графіки залежності анодного струму від напруги на сітці лампи при постійному анодній напрузі.
Для вивчення властивостей лампи необхідно мати кілька характеристик - сімейство характеристик. Сімейство анодно-сіткових характеристик знімається при різних анодних напругах, проте для кожної даної характеристики анодна напруга залишається незмінним. За анодно-сіткової характеристики можна визначити величину анодного струму для будь-якого значення сіткової напруги. На рис. 2 наведено сімейство з трьох характеристик. При збільшенні анодної напруги характеристика зсувається вліво паралельно самій собі, так як при більшому анодній напрузі величина анодного струму для кожного значення сіткової напруги збільшиться. При зменшенні анодного напруги характеристика розташується правіше, так як при меншому анодній напрузі величина анодного струму при однакових значеннях напруги сітки буде менше.
Анодні характеристики дають уявлення про зміну анодного струму в залежності від анодної напруги при незмінному значенні напруги на сітці:
Кожна анодная характеристика будується при постійній напрузі на сітці. Кілька таких характеристик утворюють сімейство анодних характеристик (рис. 3).
Характеристики при негативних сіткових напружених розташовуються правіше початку координат, так як для отримання навіть мізерно малого анодного струму до анода необхідно докласти позитивне напруга певної величини, яке компенсує негативний потенціал сітки. При позитивних напругах на сітці анодний струм вже є при нульовому анодній напрузі і чим більше сіткове напруга, тим більше буде і анодний струм. Пояснюється це тим, що між сіткою і катодом утворюється прискорює поле, збільшує швидкість електронів, і електрони, пролітаючи між витками сітки, досягають анода. Коли сітка з'єднана з катодом, то вона має нульовий потенціал, і в цьому випадку триод можна вважати діодом. Анодна характеристика тріода при нульовому потенціалі на сітці йде з початку координат.
Динамічний режим тріода
Режим лампи називається динамічним, коли в анодному ланцюзі лампи включено опір навантаження, наприклад, активний опір Ra. У динамічному режимі напруга на аноді Ua буде менше напруги джерела анодного живлення Ea на величину падіння напруги на навантаженні.
Це рівняння називається рівнянням динамічної характеристики. У статичному ж режимі (R а = 0) напруга на аноді Ua завжди дорівнює напрузі джерела анодного живлення Ea при будь-якій величині анодного струму.
Динамічний режим лампи характеризується тим, що анодний струм при зміні анодної напруги змінюється не по статичній характеристиці, а по динамічної, що перетинає статичні характеристики.
Визначення коефіцієнта посилення
Основне застосування тріода - посилення змінного сигналу, що подається в ланцюг сітки, по напрузі або по потужності.
Коефіцієнт посилення лампи - параметр, що показує, у скільки разів сіткове напруга сильніше діє на зміну анодного струму, ніж анодна напруга. Кількісно коефіцієнт посилення лампи можна визначати з сіткових характеристик як відношення приросту анодної напруги до приросту сіткового напруги при постійному значенні анодного струму.
при Ia = const
Так як сітка знаходиться ближче до катода, то вона сильніше впливає на анодний струм, ніж анод.
II.Опісаніе установки
Прилади й приналежності: триод 6С5С. вольтметр 0-300 В, вольтметр 0-10 В, міліамперметр 0-30 мА, блок живлення.
III. Порядок виконання роботи
Снятіестатіческіххарактерістік тріода.
Включити мережу. Перемикач опору на схемі поставити положення - «вимкнено».
Встановити Uс = 0 і змінюючи напругу на аноді Ua від 0 В до 200 В через кожні 40 В записати значення відповідного анодного струму Ia.
2. Повторити пункт 1. для Uс = + 1; + 2; + 3 В і для Uс = - 1; - 2; - 3 В. Результати вимірювань занести в таблицю.
IV.Обработка результатів вимірювань
2. За анодно-сітковим характеристикам визначте коефіцієнт посилення лампи μ для двох значень Ia. Переконайтеся в тому, що μ практично не залежить від Ia.
3. За результатами вимірювань п. 3 побудуйте на міліметрівці сімейство динамічних анодних характеристик Ia = f (Ua) при Uс = + 1В для R1. R2. R3. На цьому ж графіку побудуйте статичну характеристику при Uс = + 1В.
4. Зробити висновок.
1. Поясніть пристрій і принцип дії тріода.
2. Поясніть вид анодних і сіткових характеристик тріода.
3. Чим відрізняється статичний режим роботи тріода від динамічного?
4. У чому полягає процес посилення сигналу тріодом? Як визначити коефіцієнт посилення? Від яких параметрів лампи залежить коефіцієнт посилення?