Гост 20412-75: лампы генераторные, модуляторные и регулирующие. термины и определения

2.1. Расчет параметров импульсной модуляторной лампы

Основные области применения
импульсных модуляторных ламп связаны с формированием прямоугольных
высоковольтных импульсов тока миллисекундной и микросекундной длительности для
радиолокационных установок, ускорителей элементарных частиц и т.д.

Типовая схема включения поясняется на рис.9. Эпюры
напряжений и анодного тока показаны на рис.10.

Большую часть времени (время паузы между импульсами t_пауз) на
сетке поддерживается напряжение смещения E_g, обеспечивающего
запирание лампы. В течение паузы накопительная емкость (C_н )
успевает зарядиться до напряжения источника питания E_a. При
подаче на сетку импульсного напряжения U_и лампа отпирается и
появляется анодный ток величиной I_aи. Благодаря тому, что
зарядный резистор R_з много больше сопротивления нагрузки R_н,
основная часть анодного тока обеспечивается разрядом накопительной емкости C_н.
Параметры схемы подбирают таким образом, чтобы за время импульса (t_и)
накопительная емкость разряжалась лишь на несколько процентов от полного
заряда. Поэтому такие схемы называются иногда схемами с параллельным
подключением нагрузки или схемами с частичным разрядом накопительной
емкости.

U_ао

В качестве исходных величин при расчете параметров
указываются: Ea – напряжение анодного источника питания, Iaи
– импульсный анодный ток, Pвых – импульсная мощность в
нагрузке, Q = (tпауз +tи )/tи –
скважность импульсного режима, Eg – напряжение смещения, Ugи
– импульсное превышение на управляющей сетке, tи – длительность импульсов, Uf –
напряжение накала. Для тетрода указывается также Eg2 –
напряжение питания второй (экранирующей) сетки и m –
коэффициент усиления лампы

Требуется определить: коэффициент проницаемости D
(в случае тетрода – проницаемость по первой D₁ и второй D₂
сеткам), крутизну анодно-сеточной характеристики S и среднюю электронную
мощность, выделяющуюся на аноде P_a.

Соотношения между основными параметрами в
динамическом режиме поясняются анодно-сеточной характеристикой (рис.11).

Расчет параметров выполняется в следующей
последовательности.

По условиям запирания лампы в период паузы
рассчитывается проницаемость. В соответствии с формулой (10) с учетом
необходимости определенного   запаса   по   запиранию,   определяемого
соотношением     I_а = (2/3)S(E_g+D
E_a) < 0,   получим:

для триода

D =
–(0,3…0,7) E_g/E_a,
(14)

для тетрода (при I_а = (2/3)S(U_g₁+D₁E_g2+ Е_a/m) < 0) проницаемость по первой сетке

D₁
= –[(0,3…0,7)E_g1 + Е_a/m]/E_g2.
(15)

Коэффициент запаса по запиранию (0,3…0,7) выбирается
в зависимости от величины напряжения анодного источника питания (чем выше E_a,
тем меньшим должен быть коэффициент).

Проницаемость по второй сетке тетрода D₂
= 1/(D₁m). (В случае тетрода приемлемая геометрия лампы
обеспечивается, когда D₂ < D₁.)

Остаточное напряжение на аноде

U_aо = E_a – P_вых/I_aи. (16)

Крутизна анодно-сеточной характеристики триода

S = 1,5 I_a_и/(U_g_и + DU_a_о),
(17)

в случае тетрода –

S = 1,5 I_a_и/(U_g_и
+ D₁E_g2 + D₁D₂U_a_о).
(18)

Мощность, выделяющаяся на аноде,

P_a
= U_a_оI_a_и /Q
. (19)

БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ОБЛАСТИ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ

Время
готовности t_гг

Время
разогрева катода t_к

Коэффициент
усиления μ

Коэффициент
усиления мощности μ_р

Крутизна
анодно-сеточной характеристики S

Мощность
возбуждения Р_воз

Мощность
входная Р_вх

Мощность
выходная Р_вых

Мощность
выходная полезная Р_н

Напряжение
запирания U_gi_зап

Напряжение
превышения управляющей сетки U_gi_прев

Напряжение
смещения Е_g

Собственная
резонансная частота f

Ток накала пусковой
I_f_пуск

Уровень
комбинационной составляющей К_n

Виды генераторных, модуляторных и
регулирующих ламп. 1

Конструктивные элементы лампы.. 3

Режимы, параметры и характеристики ламп. 4

Алфавитный указатель терминов на русском языке. 8

Алфавитный указатель терминов на английском языке. 12

Алфавитный указатель терминов на французском языке. 12

Приложение 1. Термины и
пояснения общих понятий, применяемых в области генераторных, модуляторных и
регулирующих ламп. 13

Приложение 2. Буквенные обозначения параметров, используемые в
области электровакуумных приборов. 15

Отопление дома радиолампой с динатронным эффектом Болотова.

Если при питании радиолампы мы обеспечиваем на экранной сетке большее напряжение, чем на аноде (+), то с анода возникает вторичная электронная эмиссия. Вторичная эмиссия электронов возникает из-за того, что при скорости электронной бомбардировки анода происходит аннигиляция электронов с протонами анода.

Аннигиля́ция (лат. annihilatio — уничтожение) — в физике реакция превращения частицы и античастицы при их столкновении в какие-либо иные частицы, отличные от исходных. Наиболее изученной является аннигиляция электрон-позитронной пары. Аннигиляция является методом перевода энергии покоя E0 частиц в кинетическую энергию продуктов реакции. При столкновении одной из элементарных частиц и её античастицы (например, электрона и позитрона) происходит их взаимоуничтожение, при этом высвобождается огромное количество энергии (E = 2E0 = 2mc², где E0 — энергия покоя, m — масса частиц, c — скорость света в вакууме)..

Анод (+) в вакуумной радиолампе , как правило молибденовый. При этой аннигиляции протоны от одного атома молибдена переходят к другому. Таким образом один атом молибдена превращается в ниобий, а второй атом молибдена, на который падает протон превращается в технеций. Это экспериментально проверено. При этой ядерной реакции анод довольно сильно нагревается. Мы это тепло измеряем путем продувания воздуха вентилятором через радиолампу, лампа при этом покрыта чехлом, в котором есть температурные датчики. И сравниваем с нагревом от обычной спирали электроплитки. Так от обычной нихромовой спирали в электроплитке нагрев почти в 100 раз меньше, чем от динатронного эффекта. Ну это понятно, потому что в радиолампе с динатронным эффектом на аноде происходит ядерный процесс трансмутации и выделяется дополнительное тепло.

Мы берем электронную радиолампу и создаем динатронный эффект. Радиолампа большой мощности, где-то на 10 кВт, питается и потребляет лишь 100 Вт (энергию берет на накал катода, на экранные сетки, на анод).

Если мы понизили напряжение на накал катода, т.е. взяли легкий режим, то радиолампа может работать неколько лет и давать тепло для отопления дома или дачи. Ничего кроме тепла она не дает, а нам большей частью только тепло и нужно.

Preparation of Technetium Metal for Transmutationinto Ruthenium
Показано, что металлический технеций Tc является кандидатом на нейтронную трансмутацию в стабильный рутений Ru

2.2. Расчет параметров генераторного триода

Генераторные лампы применяются для формирования
сигналов синусоидальной формы преимущественно в автоколебательном режиме. По
сравнению с полупроводниковыми приборами, электронные лампы обеспечивают более
мощные и высоковольтные параметры синусоидального сигнала. Область применения
таких генераторов: радиопередатчики стационарного типа, промышленные установки
высокочастотного нагрева, системы накачки мощных квантовых генераторов и т.д.

Типовая схема включения генераторных триодов
поясняется на рис.12. Формирование сигнала обеспечивается LC-колебательным
контуром, включенным в анодную цепь. Для поддержания автоколебательного режима
используется катушка обратной связи L_oc, индуктивно связанная
с LC-контуром. Напряжение высокочастотного сигнала передается в нагрузку
R_н через индуктивную развязку. Рабочий режим обеспечивается
напряжением смещения через сеточный резистор R_g. Эпюры
напряжений на электродах и анодного тока показаны на рис. 13.

Модуляторная лампа

Модуляторные лампы должны обладать минимальными термотоками сетки, так как даже при слабых термотоках резко увеличиваются потери на аноде модуляторной лампы.

Модуляторные лампы, предназначенные для усиления низкочастотных колебаний, делятся на две группы: лампы непрерывного действия и импульсные.

Газосветные лампы.

Модуляторные лампы применяются в фототелеграфной аппаратуре и звуковом кино.

Модуляторные лампы по режиму работы следует отнести к мощным усилительным лампам низкой частоты. Для обеспечения минимальных искажений в качестве модуляторных ламп применяются триоды. Мощность модуляторных ламп при работе в часто применяющейся схеме анодной модуляции должна быть приблизительно равна мощности модулируемых генераторных ламп. Следовательно, ток эмиссии, анодное напряжение и мощность, рассеиваемая анодом, должны иметь примерно те же значения, что и у генераторных ламп. Основное различие в параметрах модуляторных и генераторных ламп заключается в значительно меньшей величине коэффициента усиления р модуляторных ламп, что необходимо для получения более левой характеристики.

Упрощенная схема импульсного генератора Г с ламповым модулятором М.

Модуляторная лампа заперта отрицательным сеточным напряжением — Ugo, и сопротивление между анодом и катодом ее практически равно бесконечности. При этом напряжение источника Eg на лампы генератора Г не подается.

Модуляторные лампы по режиму работы следует отнести к мощным усилительным лампам низкой частоты. Для обеспечения минимальных искажений в качестве модуляторных ламп применяются триоды. Мощность модуляторных ламп при работе в часто применяющейся схеме анодной модуляции должна быть приблизительно равна мощности модулируемых генераторных ламп. Следовательно, ток эмиссии, анодное напряжение и мощность, рассеиваемая анодом, должны иметь примерно те же значения, что и у генераторных ламп. Основное различие в параметрах модуляторных и генераторных ламп заключается в значительно меньшей величине коэффициента усиления н1 модуляторных ламп, что необходимо для получения более левой характеристики.

Упрощенная схема импульсного генератора Г с ламповым модулятором М.

Модуляторная лампа заперта отрицательным сеточным напряжением — Ugo, и сопротивление между анодом и катодом ее практически равно бесконечности. При этом напряжение источника EQ на лампы генератора Г не подается.

Модуляторная лампа работает в режиме сеточной модуляции, и в интервалах времени между импульсами должна быть надежно заперта. Но увеличение отрицательного напряжения ЕС1 приводит к увеличению необходимой амплитуды импульса, отпирающего модуляторную лампу, а также к увеличению выходной мощности подмодулятора и напряжения между управляющей сеткой и анодом лампы. Часто величина ECl указана в паспортных данных лампы.

Дроссельная модуляция класса В.

Обе модуляторные лампы могут работать в классе В, при этом работа ламп полностью соответствует схеме анодной — модуляции в классе В. Преимуществом данной схемы является отсутствие трансформатора, который заменен дросселем; через дроссель протекает только постоянный ток оконечного каскада передатчика. Недостатком схемы является то, что при ней коэффициент модуляции не превышает 80 %, так как модуляторные лампы не допускают — возбуждения большим напряжением. Далее, схема требует двух источников анодного напряжения. Кроме того, сеточная цепь одной модуляторной лампы находится под анодным потенциалом другой, так что сеточные трансформаторы работают в разных условиях, что создает известные трудности.

Принципиальная схема ЧМ-генератора с модулированным идеальным генератором реактивного тока для различных схем колебательного контура и производная модуляционной характеристики.

Схемы модуляторных ламп на рис. 21 — 119 не отличаются от модуляторных схем ампли-тудно-модулированных передатчиков; здесь могут быть, в принципе, использованы все применяемые в АМ-передатчиках методы и получаются такие же коэффициенты модуляции и искажения.

Устройство четырёхэлектродной радиолампы — тетрода. Роль экранирующей сетки.

Экранирующая сетка C2 расположена между Анодом радиолампы и Управляющей сеткой и выполняется обычно в виде спирали, окружающей управляющую сетку.

Управляющая сетка C1 в тетроде редкая, т.е. имеет большой шаг намотки спирали.

Экранирующая сетка соединена с катодом (-), она выполняет роль электростатического экрана между Анодом (+) и Управляющей сеткой и уменьшает ёмкость Анод — Сетка в сотни раз.

1 — управляющая сетка

2 — экранирующая сетка;

3 — анод (+);

4 — катод (-);

5 — вывод анода;

6 — верхний экран;.

б — условное обозначение на схемах.

Экранирующаю сетка C2 в радиолампе

Экранирующаю сетка C2 у тетрода делается частой, т.е. имеет малый шаг намотки спирали, поэтому она сильно экранирует катод от анодного поля. Анодное поле получается слабым. Слабым будет и влияние анодного напряжения на величину напряженности электрического поля тетрода, так как основное поле его создается Экранирующей сеткой, для чего на нее подается положительное напряжение Uc2, составляющее обычно более 50% аноднго напряжеиия лампы (см русунок 14-21).

Часть электронов проходя между витками Экранирующей сетки C2, достигает Анода (+), образуя анодный ток.

Другая часть электроноа попадает на Экранирующую сетку и образует сеточный ток, который должен быть по возможности мал.

Электрическое поле тетрода упрощенно показано на рис. 14-27. Так как Экранирующая сетка частая и потенциал ее ниже, чем потенциал анода (+), то большая часть электрических линий, выходящих из анода, заканчивается на витках экранирующей сетки.

Небольшая часть электрических линий анодного поля достигает управляющей сетки и еще меньшая часть — катода.
Уменьшение поля, между Анодом (+) и Управляющей сеткой означает уменьшение емкости между анодом и управляющей сеткой в десятки и сотни раз.

Уменьшение напряженности анодного поля вблизи катода (-) приводит к уменьшению влияния анодного напряжения на анодный ток, а влияние потенциала управляющей сетки на анодный ток остается прежним, так как между управляющей сеткой и катодом нет никаких экранов.

Следовательно, коэффициент усиления μ и внутреннее сопротивление Ri у тетрода значительно больше (на два порядка) , чем у триодов, в то время как крутизна характеристики S одинакова.