Меню

Вольтамперные характеристики газовых ламп л1 л2 л3 при достаточно больших токах



Исследование приборов тлеющего разряда

Целью работы: Является ознакомление с основными формами тлеющего разряда правой ветви кривой Пашена и исследование работы приборов на его основе.

Тлеющий разряд – это самостоятельный разряд с холодным катодом, испускающий электроны в результате вторичной эмиссии под воздействием положительно заряженных ионов. Отличительным признаком разряда является наличие вблизи катода слоя определенной толщины с большим положительным объемным зарядом, называемым катодным падением напряжения.

На этом отрезке разряда имеет место наибольший градиент потенциала. Катодное падение напряжения составляет 100…180 вольт для катодов из чистых металлов и 40…100 вольт для катодов, активированных пленками из электроположительных металлов. Катодное падение определяется в основном энергией ионов, необходимой для выбивания электронов из материалов катода: чем меньше работа выхода электронов из материала катода, тем меньше величина катодного падения напряжения.

Если межэлектродное расстояние достаточно велико, между катодным слоем и анодом образуется электронейтральная плазменная область, где поле относительно небольшое. Серединную, однородную часть ее называют положительным столбом. От анода он отделяется анодным слоем. Положительный столб тлеющего разряда постоянного тока – наиболее ярко выраженный и распространенный пример слабо ионизированной неравновесной плазмы, которая поддерживается электрическим полем.

Тлеющему разряду свойственно определенное чередование темных и светящихся слоев, хорошо наблюдаемые при низких давлениях, когда слои растянуты по длине разрядной трубки. Расстояния характерных точек от катода определяются числом укладывающихся на них длин пробега электронов L

P-1. Поэтому координате границы какого-то слоя DN отвечает определенное значение РDN.

На рис 4.1 приведена характерная структура разряда. К катоду прилегает очень узкое Астоново темное пространство 1. Затем следует тонкий слой катодного свечения 2, за которым расположено Темное катодное пространство 3. Следующая за ним область – это Отрицательное свечение 4, которое затухает в направлении анода и переходит в Темное фарадеево пространство 5. За ним начинается однородно светящийся Положительный столб 6. Иногда он имеет правильную слоистую структуру, так называемых страт. Разряд заканчивается темным Анодным пространством 7 и узкой пленкой Анодного свечения 8.

Рис. 4.1. Картина тлеющего разряда.

С расположением слоев и распределением яркости свечения по длине трубки сопоставлены распределения основных параметров разряда: яркости свечения; потенциала; продольного электрического поля; плотностей электронов, положительных ионов, токов; объемного заряда. Из основных моментов следует отметить наличие большого пространственного заряда и сильного поля у катода, которое почти, линейно спадает до очень малой

Величины около катодной границы отрицательного свечения. Эта область называется катодным слоем, но уже не по такому внешнему признаку, как свечение, а по объективным показателям – распределению электрического поля.

Далее следует зона очень слабого поля, которое иногда бывает даже слегка отрицательным, т. е. направленным к аноду. В фарадеевом пространстве продольное поле возрастает, а в положительном столбе остается постоянным. Длина положительного столба может быть сколь угодно длинной, лишь бы источник питания обеспечивал должную разность потенциалов в столбе. Постоянство осевого градиента потенциала в столбе свидетельствует об электронейтральности плазмы. Около анода имеется область небольшого анодного падения потенциала.

Энергии электронов, покидающих катод, не достаточно для возбуждения атомов, что приводит к появлению темного астонова пространства. Ускоряясь в электрическом поле, электроны приобретают энергию, достаточную для возбуждения, возникающее катодное свечение иногда состоит из нескольких слоев различного цвета, соответствующих возбуждению различных уровней атомов: низких у катода и в дальней зоне более высоких. Когда энергия ускоряемых электронов переваливает за максимумы функций возбуждения, процесс возбуждения прекращается. Образуется темное катодное пространство, в котором происходит ионизация атомов. Эта часть разряда наиболее важна, так как именно эти ионы обеспечивают, бомбардируя катод, необходимую эмиссию электронов с рабочей поверхности катода. В этой части разряда накапливается большой положительный объемный заряд.

В конце катодного слоя наблюдается большое количество электронов находящихся в области максимумов функций возбуждения. Появляется отрицательное свечение. Если вблизи катода энергия электронов нарастает по мере удаления от катода и сначала, появляются легко возбуждающиеся спектральные линии (первое, второе катодные свечения), то за катодным слоем по мере удаления от катода энергии электронов уменьшаются. В отрицательном свечении сначала появляются те линии, которые излучаются с более высоких уровней атомов, а потом – более низких, в порядке, обратном катодному свечению (правило Зеелигера). По мере того как электроны растрачивают свою энергию, акты возбуждения происходят все реже и реже, ибо новой энергии в слабом поле электроны не приобретают. Отрицательное свечение переходит в темное фарадеево пространство.

В область отрицательного свечения попадают электроны с большой, нерастраченной у катода и в зоне катодного падения, энергией. Они ионизируют атомы, и благодаря, этому за катодным слоем, формируется повышенная плотность электронов, более высокая, чем в положительном столбе.

В фарадеевом пространстве продольное поле постепенно нарастает до значения, свойственного положительному столбу, в котором устанавливается характерное для неравновесной, слабо ионизированной плазмы хаотическое распределение электронов по скоростям. Небольшую асимметрию в распределение вносит дрейф к аноду. Средняя энергия электронного спектра в положительном столбе составляет 1…2 эВ. Но в спектре имеется и некоторое количество энергичных электронов. Они возбуждают атомы и обусловливают свечение столба. Анод ионы отталкивает, а электроны из столба вытягивает. Образуется область отрицательного объемного заряда и усиленного поля, ускоряющего электроны, что и вызывает анодное свечение.

Тлеющий разряд не может существовать без катодного слоя, в то время как положительный столб не является его неотъемлемой частью. Например, при сближении электродов в первую очередь исчезает именно эта часть разряда. Если в результате образования катодного слоя промежуток между электродами оказывается исчерпанным, то положительный столб отсутствует (короткий разряд). Если расстояние между электродами таково, что его не хватает на формирование должного катодного слоя, тлеющий разряд не загорается. Толщина слоя катодного падения обратно пропорциональна плотности (давлению) газа.

Если сила тока через прибор не превышает некоторого значения, а именно: значения, при котором еще не вся поверхность катода участвует в электронной эмиссии, т. е. не вся покрыта свечением, то катодное падение напряжения не зависит от тока и остается постоянным – закон Геля. В этом случае его называют нормальным катодным падением, а тлеющий разряд – нормальным тлеющим разрядом.

Если в разряде участвует вся поверхность катода, то с увеличением тока увеличивается и катодное падение напряжения, так как в этом случае обеспечивается большая эмиссия с единицы поверхности катода. Такой разряд называют аномальным тлеющим. В аномальном тлеющем разряде с увеличением тока возрастает яркость свечения на катоде и существенно — скорость распыления материала катода.

Тлеющий разряд – слаботочный и увеличение разрядного тока приводит к увеличению температуры катода, и возникновению тенденций перехода к дуговому разряду. Поэтому приборы тлеющего разряда имеют максимальные токи в пределах до 0.1 A. Постоянство катодного падения напряжения в тлеющем разряде используется при конструировании газоразрядных стабилизаторов напряжения (стабилитронов).

Начальный участок аномально тлеющего разряда используется в цифровых и знаковых индикаторах, широко применяемых в измерительной технике для отображения информации. Нормальный тлеющий разряд используется в качестве стабилизаторов напряжения на уровне ста и более вольт.

В качестве наполнителя в приборах обычно используется неон Ne и смеси на его основе (Ne + Ar, Ne + He, Ne + Xe (Kr)), дающие оранжево-красный цвет свечения. Изменение состава газовой смеси оказывает незначительное влияние на цвет свечения, но существенно изменяет плотность тока, напряжения возникновения и поддержания разряда. При изменении тока все выше перечисленные параметры, а так же толщина катодной части разряда остаются почти постоянными.

На рис. 4.2 приведена схема включения стабилитрона используемого в качестве стабилизатора напряжения. Схема состоит из газоразрядного прибора ГП, балластного сопротивления RБ и сопротивления нагрузки RН, амперметров для измерения общего тока I и токов протекающих через стабилитрон IСт и нагрузку IН, а также вольтметров, фиксирующих входное напряжение UВх и напряжение на стабилитроне UСт.

Рис. 4.2. Схема включения стабилитрона в электрическую цепь.

Рис. 4.3. Вольтамперная характеристика разряда.

Для расчета электрической схемы включения рассмотрим ВАХ стабилитрона (рис. 4.3). Допустим, что величина входного напряжения UВх1, в этом случае прямая линия сопротивления, проведенная через значение UВх1 от оси ординат до оси абсцисс под углом Tgα = U / I при пересечении с ВАХ даст точку устойчивого горения разряда в данном режиме. Стабилитрон подключен параллельно нагрузке, поэтому падение напряжения на этих элементах одинаково и равно UСт. Падение напряжения UБ на балластном сопротивлении RБ создается током I. При изменении величины входного напряжения, например, в сторону увеличения, до значения UВх2 линия сопротивления переместится параллельно себе самой и даст новую точку пересечения с ВАХ стабилитрона. При этом напряжение стабилизации, в пределах от IMin до IMax, изменится незначительно, а падение напряжения на балластном сопротивлении UБ2 изменится за счет увеличения тока до величины I2. Таким образом, при работе стабилитрона рабочая точка перемещается по ВАХ. Ограничив ее движение в пределах пологой части характеристики, достаточной для качественной стабилизации напряжения, получим значение IMin и IMax, в пределах которых и будет работать стабилитрон.

Читайте также:  Все функции трансформатора тока

Рассматривая схему рис. 4.2, можно записать: ; , отсюда . Учитывая, что , можно записать:

.

Корректная величина IСт выбирается в зависимости от того, как изменяется входное напряжение UВх. Если изменение одинаково как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения, то расчетная точка берется посередине рабочего участка ВАХ, и тогда , если же изменение входного напряжения несимметричны, то рабочая точка для расчета выбирается исходя из закона пропорциональности.

Порядок выполнения работы

    1. Ознакомиться с руководством к лабораторной работе и схемой лабораторной установки. Установить движки реостатов и выключатели сопротивлений в положения, соответствующие минимальным значениям токов и напряжений на схеме. Включить питание схемы. 2. Измерить напряжение возникновения разряда лампы тлеющего разряда с плоским катодом. Снять вольтамперную характеристику , одновременно замеряя площадь катода, занятую разрядом. Характеристику снимать до токов, в 1.5 раза превышающих ток полного покрытия катода. 3. Измерить напряжение возникновения разряда линейного индикатора напряжения тлеющего разряда ИН-9. Снять вольтамперную характеристику . Одновременно провести его градуировку по току, замеряя длину светящегося столба. Характеристику снимать до токов, в 1.5 раза превышающих ток, соответствующий максимальной длине столба. 4. По указанию преподавателя снять ВАХ нескольких стабилитронов. 5. Снять ВАХ нескольких одинаковых стабилитронов, просмотреть разброс характеристик, построить усредненную ВАХ для данного стабилитрона. 6. По указанию преподавателя для двух режимов стабилизации выбрать стабилитрон, рассчитав балластное сопротивление и выставить на схеме полученное RБ и I. Проверить экспериментально расчетную рабочую точку. 7. Снять нагрузочные характеристики и стабилизационные характеристики для указанных режимов стабилизации.

Содержание отчета

1. Цель работы. Схему лабораторной установки.

2. ВАХ тлеющего разряда.

3. График зависимости плотности тока на катоде тлеющего разряда от величины тока разряда.

4. Нагрузочные характеристики и стабилизационные характеристики для двух режимов стабилизации.

Источник

Ламповый усилитель — рабочая точка

В статье ламповый усилитель — физика работы мы задались следующими вопросами:

  • при каком отрицательном напряжении на сетке лампа запрется совсем (ток через нее будет равным нулю);
  • какой будет ток через лампу если она полностью открыта (при нулевом напряжении на сетке), заодно — какое при этом будет напряжение на аноде;
  • какой будет ток через лампу и напряжение на аноде если входное напряжение на сетке равно допустим минус 1 В;
  • какой будет ток через лампу и напряжение на аноде если входное напряжение на сетке равно допустим минус 2 В;
  • если подать на лампу переменное напряжение амплитудой 1 В, переменное напряжение какой амплитуды будет на аноде?

Вольтамперные характеристики

Для того, чтобы ответить на них, нам нужны вольтамперные характеристики лампы, которые приводятся в справочниках. Будем использовать в нашей схеме древнюю лампу 6С2П. Хоть это уже пальчиковая лампа, о чем говорит индекс П (без цоколя), номер модели 2 свидетельствует о заре распространения триодов. Есть еще одна тонкость — одиночные триоды (индекс С) делали в самом начале, а потом стали производить более выигрышные двойные триоды — две лампы в одной колбе. Двойные триоды получили индекс Н (например, двойной триод 6Н24П был хорошо распространен в свое время). Завершая этот краткий экскурс в обозначения, добавлю что цифра 6 указывает на напряжение питания накала лампы 6,3 В.

Вернемся теперь к характеристикам лампы 6С2П. Открываем справочник и видим следующую картинку — вольтамперные характеристики лампы (ВАХ). Мы сделали только одно дополнение к характеристикам, которое отражает индивидуальную особенность нашей схемы — провели наклонную прямую от точки 10 мА на оси ординат до точки 150 В оси абсцисс. Что это за прямая? Сейчас будем рассказывать.

Показывают зависимость тока лампы от напряжения на аноде при различных значениях управляющих напряжений на сетке

На графике мы видим большое многообразие зависимостей тока через лампу от напряжения на аноде для различных сеточных напряжений. Практически, график содержит теоретическое бесконечное количество вариантов сочетания этих режимов. Но нам нужен только один, определенный режим сочетания Ua (напряжения на аноде), Ia (анодного тока, или тока через лампу) и Uc (напряжения на сетке). Когда мы определим это сочетание и поставим соответствующую точку на графике, эта точка будет называться рабочей точкой.

Рабочая точка

Рабочую точку для данной схемы включения полностью определяет номинал резистора R1.

Причина в том, что благодаря резистору R1 рабочая точка не может быть произвольной. Она может находиться только на наклонной прямой, которую мы провели на графике. Практически эта прямая, называемая прямой нагрузки, и есть совокупность всех доступных рабочих точек. Как это получается?

Предположим, что лампа полностью открыта. То есть ее сопротивление равно нулю — внутри кусок провода. Лампа включена в нижнее плечо делителя напряжения, верхнее плечо — резистор R1 сопротивлением 15 кОм. Тогда ток через делитель, или ток лампы полностью определяет этот резистор и этот ток составляет 150 В / 15 кОм = 10 мА. Эту крайнюю рабочую точку мы отметили на оси ординат.

Теперь отметим другую крайнюю рабочую точку — когда лампа полностью заперта. В этом случае нижнее плечо делителя имеет беспонечно высокое сопротивление и напряжение на аноде равно напряжению источника питания — через лампу ток не течет. Эта точка 150 В отмечена на оси абсцисс.

Как бы мы не приоткрывали и не закрывали лампу, сочетание Ua и Ia всегда будет находится на прямой нагрузки. Это сочетание определяет резистор, а не лампа, как ни парадоксально. Лампа определяет только абсолютные значения Ua и Ia в зависимости от напряжения на сетке. Теперь самое время вернуться к сеточным напряжениям.

На графике показано семейство ВАХ для разных сеточных напряжений. Чтобы узнать напряжение на аноде и ток лампы, достаточно показать рабочую точку которая находится на ветке соответствующей определенному напряжению сетки. Так, судя по графику, для напряжения на сетке минус 1 В напряжение на аноде будет около 80 В, ток анода — около 4 мА. Если увеличить напряжение на сетке до минус 2 В, то ток анода снизится до примерно 2,5 мА и напряжение на аноде возрастет до примерно 110 В. Обращаем внимание на то, что напряжение на аноде меняется в противофазе с напряжением на сетке — то есть наша ламповая схема обладает сдвигом фаз 180 градусов.

Отвечаем на вопросы

Теперь мы знаем все об этой схеме. Отвечаем на наши же вопросы:

  • лампа запрется совсем при напряжении на сетке начиная с минус 5 В;
  • полностью открытая лампа пропускает ток около 50 мА, при этом напряжение на аноде будет чуть более 50 В;
  • при подаче на сетку минус 1 В ток через лампу будет около 4 мА, выходное напряжение — 80 В;
  • при подаче на сетку минус 2 В ток через лампу будет около 2,5 мА, выходное напряжение — 110 В;

и сразу, без паузы, отвечаем на последний, главный вопрос:

  • если подать на лампу переменное напряжение амплитудой 1 В, на аноде будет переменное напряжение амплитуды 110 — 80 = 30 В, что означает что наша схема имеет коэффициент усиления по напряжению 30!

Такие же принципы выбора рабочей точки используются и для транзистора. Однако, до того как мы перейдем к транзисторам, мы не можем пройти мимо важной темы, которая является настоящим гамбитом схемотехники. Это рассказ о том, как один незаметный резистор, включенный куда надо, кардинально меняет физику работы усилителя, или что такое отрицательная обратная связь.

Поделиться «Ламповый усилитель — рабочая точка»

Источник

Изучение принципа действия и характеристик электронных ламп , страница 2

называется крутизной анодно-сеточной характеристики; она показывает скорость изменения анодного тока при изменении потенциала сетки, когда анодное напряжение постоянно.

На рис.3 представлено семейство анодных характеристик триода.

Кривые 1 и 2 сняты при близких значениях сеточных напряжений U и U . Для определения параметров триода на графике выбирается некоторое значение анодного тока в пределах прямолинейной части характеристик I и II (точка А). Через эту точку проводится прямая, параллельная оси абсцисс, пересекающая кривые 1 и 2 (точки В, С), а через точку С проводится прямая, параллельная оси ординат, до пересечения с кривой 2 (точка D).

Характеристический треугольник BCD содержит все данные, необходимые для определения параметра триода:

Рисунок 3 — Семейство анодных характеристик триода.

По этим данным вычисляются

Как указывалось выше, параметры триода можно определить и по анодно-сеточным характеристикам, представленным на рис. 4.

Из рис.4 следует, что

Рисунок 5 — Анодно-сеточные характеристики триода.

Принципиальная схема включения лампы для снятия характеристик приведена на рис.1, где Л — исследуемая лампа; А — анод; С — сетка; К — катод; мА — миллиамперметр для измерения анодного тока; V и V — вольтметры для измерения анодного и сеточного напряжений; В — выпрямитель, являющийся источником питания лампы.

В режиме отключения сетки ( =0) лампа работает как диод. В режиме с включенной сеткой лампа работает как триод.

Читайте также:  Электрический ток закон ома для участка цепи формулы

4. Таблицы и графики[1].

Таблица 1Анодные характеристики диода

Таблица 2 Анодные характеристики триода

Таблица 3 Анодно-сеточные характеристики триода

Таблица 4 Расчет параметров триода

ные по формуле (1)

ные по формуле (2)

5. Расчёт погрешностей измерений

(указать метод расчёта погрешностей).

6. Окончательные результаты:

Подпись студента:

Лист – вкладыш

5. Расчёт погрешностей измерений (продолжение):

7. Дополнительная страница

(для размещения таблиц, теоретического материала и дополнительных сведений).

Порядок выполнения работы

1. Ознакомьтесь с установкой, измерительными приборами, определите цену деления приборов.

2. Ознакомьтесь с указаниями к работе, приведенными на стенде, и получите разрешение на включение установки.

Снятие анодных характеристик (ВАХ) диода при различных напряжениях накала катода.

1. Установите напряжение накала U и после прогрева катода приступите к снятию анодной характеристики, т.е. измерению силы анодного тока при различных значениях анодного напряжения, указанных на стенде. При этом следите, чтобы напряжение на сетке всегда было равным нулю (U =0). Результаты измерений занесите в таблицу 1.

2. Повторите подобные измерения при напряжении накала катода U .

Значения и указаны на стенде.

Снятие анодных характеристик (ВАХ) триода при различных сеточных напряжениях.

1. Установите напряжение накала катода U и сеточное напряжение U в соответствии с указанными на стенде значениями.

2. Измерьте силу анодного тока лампы при различных значениях анодного напряжения U , указанных на стенде или заданных преподавателем. Результаты измерений занесите в таблицу 2.

ВО ВРЕМЯ ИЗМЕРЕНИЙ СЛЕДИТЕ ЗА ПОКАЗАНИЯМИ ПРИБОРОВ И ПОДДЕРЖИВАЙТЕ ИХ НА ЗАДАННОМ УРОВНЕ!

3. Повторите измерения, указанные в п.1 и 2, при других значениях сеточного напряжения приведенных на стенде.

Снятие анодно-сеточных характеристик триода.

1. Установите заданное значение анодного напряжения U и измерьте силу анодного тока при различных сеточных напряжениях, значения которых указаны на стенде. Результаты измерений занесите в таблицу 3.

2. Повторите измерения, указанные в п.1, при других значениях анодного напряжения.

Построение графиков и расчет параметров триода.

1. Постройте семейство анодных характеристик диода по данным таблицы 1:

2. Постройте семейство анодных характеристик триода по данным таблицы 2:

при =const и =const.

3. Определите параметры триода R , S и , пользуясь характеристическим треугольником, выбранным на прямолинейном участке полученных графиков (см. рис.3, формулы (1)).

4. Постройте семейство анодно-сеточных характеристик триода по данным таблицы 3:

при const и =const.

5. Определите параметры триода , S и , пользуясь характеристическими треугольниками, выбранными на прямолинейных участках полученных графиков. При этом следует выбрать режим работы лампы, близкий к использованному в п.3 (см. рис.4, формулы (2)).

6. Результаты расчетов параметров лампы, проведенных в пп.3 и 5, занесите в таблицу 4.

7. Оцените точность определения параметров лампы по косвенным измерениям и, округлив их значения, вычислите процент расхождения между параметрами лампы, полученными двумя выше описанными способами (формулы (1) и (9)).

Например, для внутреннего сопротивления лампы

где — относительная погрешность измерения приращения анодного напряжения;

относительная погрешность измерения приращения анодного тока.

[1] Графики выполняются на миллиметровой бумаге или в компьютерном виде с использованием программ построения графиков. Необходимо соблюдать правила построения графиков.

  • АлтГТУ 419
  • АлтГУ 113
  • АмПГУ 296
  • АГТУ 267
  • БИТТУ 794
  • БГТУ «Военмех» 1191
  • БГМУ 172
  • БГТУ 603
  • БГУ 155
  • БГУИР 391
  • БелГУТ 4908
  • БГЭУ 963
  • БНТУ 1070
  • БТЭУ ПК 689
  • БрГУ 179
  • ВНТУ 120
  • ВГУЭС 426
  • ВлГУ 645
  • ВМедА 611
  • ВолгГТУ 235
  • ВНУ им. Даля 166
  • ВЗФЭИ 245
  • ВятГСХА 101
  • ВятГГУ 139
  • ВятГУ 559
  • ГГДСК 171
  • ГомГМК 501
  • ГГМУ 1966
  • ГГТУ им. Сухого 4467
  • ГГУ им. Скорины 1590
  • ГМА им. Макарова 299
  • ДГПУ 159
  • ДальГАУ 279
  • ДВГГУ 134
  • ДВГМУ 408
  • ДВГТУ 936
  • ДВГУПС 305
  • ДВФУ 949
  • ДонГТУ 498
  • ДИТМ МНТУ 109
  • ИвГМА 488
  • ИГХТУ 131
  • ИжГТУ 145
  • КемГППК 171
  • КемГУ 508
  • КГМТУ 270
  • КировАТ 147
  • КГКСЭП 407
  • КГТА им. Дегтярева 174
  • КнАГТУ 2910
  • КрасГАУ 345
  • КрасГМУ 629
  • КГПУ им. Астафьева 133
  • КГТУ (СФУ) 567
  • КГТЭИ (СФУ) 112
  • КПК №2 177
  • КубГТУ 138
  • КубГУ 109
  • КузГПА 182
  • КузГТУ 789
  • МГТУ им. Носова 369
  • МГЭУ им. Сахарова 232
  • МГЭК 249
  • МГПУ 165
  • МАИ 144
  • МАДИ 151
  • МГИУ 1179
  • МГОУ 121
  • МГСУ 331
  • МГУ 273
  • МГУКИ 101
  • МГУПИ 225
  • МГУПС (МИИТ) 637
  • МГУТУ 122
  • МТУСИ 179
  • ХАИ 656
  • ТПУ 455
  • НИУ МЭИ 640
  • НМСУ «Горный» 1701
  • ХПИ 1534
  • НТУУ «КПИ» 213
  • НУК им. Макарова 543
  • НВ 1001
  • НГАВТ 362
  • НГАУ 411
  • НГАСУ 817
  • НГМУ 665
  • НГПУ 214
  • НГТУ 4610
  • НГУ 1993
  • НГУЭУ 499
  • НИИ 201
  • ОмГТУ 302
  • ОмГУПС 230
  • СПбПК №4 115
  • ПГУПС 2489
  • ПГПУ им. Короленко 296
  • ПНТУ им. Кондратюка 120
  • РАНХиГС 190
  • РОАТ МИИТ 608
  • РТА 245
  • РГГМУ 117
  • РГПУ им. Герцена 123
  • РГППУ 142
  • РГСУ 162
  • «МАТИ» — РГТУ 121
  • РГУНиГ 260
  • РЭУ им. Плеханова 123
  • РГАТУ им. Соловьёва 219
  • РязГМУ 125
  • РГРТУ 666
  • СамГТУ 131
  • СПбГАСУ 315
  • ИНЖЭКОН 328
  • СПбГИПСР 136
  • СПбГЛТУ им. Кирова 227
  • СПбГМТУ 143
  • СПбГПМУ 146
  • СПбГПУ 1599
  • СПбГТИ (ТУ) 293
  • СПбГТУРП 236
  • СПбГУ 578
  • ГУАП 524
  • СПбГУНиПТ 291
  • СПбГУПТД 438
  • СПбГУСЭ 226
  • СПбГУТ 194
  • СПГУТД 151
  • СПбГУЭФ 145
  • СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 379
  • ПИМаш 247
  • НИУ ИТМО 531
  • СГТУ им. Гагарина 114
  • СахГУ 278
  • СЗТУ 484
  • СибАГС 249
  • СибГАУ 462
  • СибГИУ 1654
  • СибГТУ 946
  • СГУПС 1473
  • СибГУТИ 2083
  • СибУПК 377
  • СФУ 2424
  • СНАУ 567
  • СумГУ 768
  • ТРТУ 149
  • ТОГУ 551
  • ТГЭУ 325
  • ТГУ (Томск) 276
  • ТГПУ 181
  • ТулГУ 553
  • УкрГАЖТ 234
  • УлГТУ 536
  • УИПКПРО 123
  • УрГПУ 195
  • УГТУ-УПИ 758
  • УГНТУ 570
  • УГТУ 134
  • ХГАЭП 138
  • ХГАФК 110
  • ХНАГХ 407
  • ХНУВД 512
  • ХНУ им. Каразина 305
  • ХНУРЭ 325
  • ХНЭУ 495
  • ЦПУ 157
  • ЧитГУ 220
  • ЮУрГУ 309

Полный список ВУЗов

  • О проекте
  • Реклама на сайте
  • Правообладателям
  • Правила
  • Обратная связь

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник

Вольтамперные характеристики газовых ламп л1 л2 л3 при достаточно больших токах

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна

Андрей Семёнов, г. Киев

(Продолжение. Начало см. в (часть 1-2) и РА 2/2015)

Если паспортная допустимая мощность рассеивания превышена, надо выбрать другую рабочую точку лампы.

На рис.15 кривая максимально допустимой мощности: рассеивания лампы Ра нанесена в виде параболы пунктиром в верхней части рисунка.

5. На вольтамперной характеристике (ВАХ) наносят прямую линию динамической характеристики УМ3Ч. Она проходит через точку «0» до пересечения с характеристиками лампы при Uc=0 и UC=UCМAКC. Прямая должна пересекать характеристику Uс=0 при выбранной величине IAмAкс (точка «А» на рис.15).

6. Определим величину переменного напряжения на управляющей сетке:

7. Определяем амплитуду переменного напряжения на первичной обмотке трансформатора:

8. Амплитуда переменной составляющей анодного тока:

9. Мощность, отдаваемая УМ3Ч в нагрузку:

hт — КПД выходного трансформатора (обычно 0,7-0,8).

10. Коэффициент нелинейных искажений такого каскада определяем для 2 и 3 гармоники тока

IA — это ток при напряжении на управляющей сетке равном 0,5 UC;

IA« — это ток при напряжении на управляющей сетке равном 1,5 UCO.

11. Определяем величину нагрузки а аноде лампы:

Если в результате расчётов получается малая выходная мощность каскада или большой KНИ, то можно попробовать изменить наклон динамической характеристики каскада. Для этого можно изменять РA, т.е. как бы поворачивать динамическую характеристику вокруг точки «0» Можно также выбрать другую рабочую точку или увеличить UAO-При этом надо следить, чтобы не было превышения UAдоп и РAдоп, указанных в паспортных характеристиках лампы.

В случае, если при UAO=UAДОП не удается получить заданную выходную мощность при допустимом КНИ, то следует выбрать более мощную лампу.

Особенности УМЗЧ

Обращаем ваше внимание ещё на одну особенность выходного каскада, показанного на рис. 11.

В нём лампа Л2 работает в, так называемом, ультралинейном включении, т.е, в схеме присутствует отрицательная обратная связь в цепи экранирующей сетки лампы. Достигается это тем, что в цепь анода включена вся первичная обмотка трансформатора Тр1, а в цепь экранирующей сетки — лишь часть этой обмотки.

Пентод, включенный таким образом, приобретает свойства лампы, которая, по своим параметрам, представляет собой нечто среднее между триодом и пентодом. Т.е, при использовании такой схемы включения можно сохранить присущие пентоду большую выходную мощность, невысокое значение анодного напряжения и высокий коэффициент усиления. Одновременно удается получить свойственное триоду малое внутреннее сопротивление, а также получить КНИ даже меньше, чс-м при триод ном включении лампы,

В наибольшей степени преимущества ультралинейного каскада раскрываются в двухтактном выходном каскаде, работающем в режиме АВ,

Особенности восприятия искажений звукового сигнала человеческим ухом Подробно об особенностях слуха человек;) и о том, как они используются при сжатии аудиосигнала, можно прочитать в статье «Семёнов А. Кодеки звука МРЗ и другие» в РА 5 — РА 11 -12/2014.

Здесь отметим следующее: уровень восприятия человеческим сигналом искажения синусоидального сигнала пропорционален квадрату номера гармоники. Т.е, если рассмотреть синусоидальный выходной сигнал усилителя с уровнем 2 В, имеющий 2-5 гармонику, то 5 гармоника с уровнем 2 мВ будет воспринята как уровень искажения в 50 мВ (2 . 52=50). В то же время, 3 гармоника с уровнем 4 мВ (т.е. имеющая вдвое больший уровень) — только как 36 мВ (4 . 32=36). Те. 5 гармоника имеет вдвое меньший уровень, но её присутствие заметно куда сильнее. Это и является причиной того, почему транзисторные УМЗЧ с КНИ=0,01% и с полосой пропускания 10 Гц, -50. 100 кГц звучат хуже, чем ламповые УМ 3Ч с полосой пропускания 20 кГц и КНИ-1% в выходном спектре ламповых УМЗЧ нет гармоник высокого порядка, так как они просто срезаются выходным трансформатором. Разумеется, по сравнению с ламповыми, транзисторные УМЗЧ с полосой пропускания 20 кГц звучат ещё хуже, но уже по другим причинам. В этом примере намеренно говорится о 3 и 5 гармониках, так как именно нечётные гармоники сигнала наиболее сильно диссонируют с основным тоном и наиболее остро ощущаются человеческим ухом.

Читайте также:  Что делать если ребенка ударило током палец

Для обеспечения ультралинейного режима следует правильно задать соотношение между количеством витков, включенных в цепь экранирующей сотки WЭ (обмотка 1 -2 на рис. 11) и в цепь анода лампы WA (обмотка 1-3 на рис. 11). Это соотношение обозначается р. Оно будет различным для разных типов ламп. Например, в рассматриваемом УМЗЧ, выполненном на лампе 6П14П, оптимальное р=0,22.

Практическая схема выходного каскада УМЗЧ

на лучевом тетроде

На рис.16 показана схема выходного каскада УМЗЧ. В ней используется лучевой тетрод типа 6П7С. Эта лампа была разработана для замены лампы Г-807 (импортный аналог — 807), имеющей специальный цоколь, а у лампы 6П7С — октальный цоколь. Изначально лампа предназначалась для работы в высокочастотных усилителях мощности и в выходных каскадах строчной развертки телевизоров. Благодаря «телевизионному» происхождению, такие лампы отличаются надежностью и

долговечностью — срок наработки на отказ лампы 6П7С по техническим характеристикам составляет не менее 500 ч.

Бытует мнение, что УМЗЧ, построенные на радиолампах, которые специально разработаны для схем строчной развертки телевизоров, обеспечивают весьма хорошее качество звучания. Аудио-филы объясняют это тем, что дефекты на телевизионном изображении хорошо заметны, поэтому

для получения качественной «картинки» используют лампы с тщательно продуманной конструкцией и с высоким качеством изготовления.

ВАХ лампы 6П7С в тетродном включении, при напряжении на второй сетке 250 В, показаны на рис. 17.

Основные параметры 6П7С

Номинальный ток анода 72 ± 18 мА

Внутреннее сопротивление 32 ±7,5 к Ом

(в триодном режиме) 8 ±1,5

Максимальное напряжение на аноде 500 В

рассеиваемая на аноде 20 Вт

В схеме УМЗЧ. показанной на рис.16, лампа 6П7С используется в триодном включении. Соответствующие такому включению ВАХ 6П7С показаны на рис.18 Как видим, они значительно отличаются от ВАХ, показанной на рис. 17.

Особенности расчёта УМЗЧ на «псевдотриоде»

Отметим, что в приведенную ранее методику расчета выходного каскада УМЗЧ, выполненного на пентоде, в данном случае, из-за триодного включения лампы надо внести некоторые изменения. Дело в том, что параметры тетродов и пентодов в триодном включении крайне редко приводятся в справочниках. Поэтому ниже будут приведены формулы, позволяющие самостоятельно определить ряд параметров таких «псевдотриодов». Однако при этом надо помнить, что эти формулы справедливы при ряде ограничений;

• напряжение на экранной сетке и на управляющей сетке должны соответствовать рекомендуемым для типового режима работы пентода (тетрода);

• из-за параллельного включения анода и второй сетки анодное напряжение не должно превышать максимально допустимого напряжения на второй сетке;

• погрешность определения параметров лампы при использовании данной методики может составлять до 20%.

1. При расчёте следует использовать ту величину напряжения второй сетки, которая указана на анодных ВАХ (в данном случае для рис. 17 это 250 В),

2. Эта величина и будет соответствовать анодному напряжению «псевдотриода» в рабочем режиме.

3. Выбрав смещение на первой сетке, определяем соответствующие ему параметры при работе в пентодном (тетродном) режиме и подставляем их в приведенные ниже формулы. Можно также использовать справочные параметры тетрода, указанные для заданного смещения на первой сетке.

Коэффициент усиления «псевдотриода»;

где:

S — крутизна характеристики пентода (тетрода) при выбранных напряжениях;

Uс2 напряжение на второй сетке пентода (тетрода);

Іа— ток анода пентода при выбранных напряжениях на аноде и первой сетке;

Uc1 — напряжение на первой сетке лампы.

где:

Ic2 — ток второй сетки пентода (тетрода) при выбранных напряжениях.

Крутизна характеристики «псевдотриода»:

Программа расчета выходных каскадов УМЗЧ

Расчёт выходного каскада УМ3Ч можно выполнить не только вручную, но и используя специализированное программное обеспечение. Одной из таких простых и удобных программ является SE Amp CAD. Эта программа была разработана в 1998г. и в настоящее время доступна бесплатно на многих Интернет- сервисах.

SE Amp CAD — это программная среда, предназначенная для проектирования и анализа выходных каскадов однотактных ламповых усилителей, работающих в классе А, Усилители класса А2 (т.е. работающие с токами управляющей сетки) данной программой рассчитывать нельзя.

Программа SE Amp CAD написана на английском языке, русификатора к ней нет и не предвидится ввиду простоты пользования ею, поскольку узкая область применения программного обеспечения обусловила её крайне простой и интуитивно понятный интерфейс. Среда проектировании SE Amp CAD была разработана для работы под управлением операционных систем Microsoft Windows 3.1,95,98, NT. Однако SE Amp CAD работает и с последними версиями ОС Windows — XР, Vista, 7.

От аналогичных полупрофессиональных программ , среда SE Amp CAD выгодно отличается довольно точным соответствием рассчитанных значений параметрам реальных каскадов.

1. Простой интерфейс пользователя.

2. Расчетные величины весьма близко соответствуют параметрам реальных каскадов. 3- Возможность выбора модели выходного трансформатора (в базе более 100 вариантов), как

из встроенной библиотеки, так и по спецификации пользователя.

4. Содержит собственную библиотеку электронных ламп, состоящую из нескольких десятков различных ламп, среди которых тетроды и пентоды в триодном включении. Помимо технических характеристик, все представленные в библиотеке лампы снабжены подробными сведениями о размере и назначении контактных выводов.

5. Большая часть имеющихся в библиотеке ламп (включая, разумеется, весьма популярные SV572, SV811, 6СЗЗС) имеет отечественные аналоги или производится в странах СНГ

6. Использование автоматического .или фиксированного смещения — по выбору пользователя.

7. Возможность моделирований выходного каскада с использованием параллельного включения нескольких ламп.

8. Наглядность представленных результатов обеспечивается построением подробных графиков и осциллограмм.

9. Имеется режим «проверка» (меню «Tools» вкладка «Circuit Evaluation»), который позволяет найти и исправить (по желанию пользователя) грубые ошибки, например превышение предельно допустимых значений.

10. Программа выдает распечатку подробного отчета о результатах моделирования.

При использовании SE Amp CAD следует помнить о ряде ограничений. Встроенные ВАХ ламп соответствуют заявленным в технических условиях производителей и могут отличаться от реальных. Среда разработки не учитывает влияние драйвера и, как уже указывалось ранее, не рассматривает каскады, работающие в режиме класса А2.

Работа со встроенной библиотекой ламп программы SE Amp CAD показана на рис. 19, а встроенная библиотека трансформаторов показана на рис.20.

На рис.21 показаны характеристики лампы 807 (импортный аналог 6П7С). При этом программа на вкладке «Curves» позволяет отображать:

«Transfer function- — передаточная характеристика, которая для отсутствия искажения должна быть, при заданном напряжении входного сигнала VIN, идеально ровной;

«Plate lines» — анодные характеристики каскада;

«Grid lines» — сеточные характеристики каскада.

В режиме «Plate lines» или «Grid lines» отображается (при нажатии соответствующих кнопок):

• максимальный анодный ток (Imax) — в данном случае 120 мА;

• максимальное напряжение на аноде (Vmax) — 480 В;

• прямая линия динам и чес кой характеристики УМЗЧ (Load Line] — жирная линия из верхнего левого в нижний правый угол (рис.21);

• IV Points — точки; рабочая, максимального тока анода и максимальною напряжения на аноде при заданной величине входного сигнала V|N;

• кривая максимальной мощности (Wp) — парабола на рис,21.

Всё это помогает максимально правильно оценить режим работы лампы в проектируемом усилителе. В программу SE Amp CAD встроена текстовая подсказка, расшифровывающая то или иное принятое в программе сокращение параметра и подсказывающая, в каких пределах он должен находиться.,

Вернемся к УМЗЧ, показанному на рис. 16. Результаты его моделирования программой SEAmp CAD показаны на рис.22.

Как видим, при указанных на рис.16 номиналах элементов схемы и использовании звукового трансформатора типа Audio Note Trans 115, рабочий режим лампы оказывается не такой, как указан на рис.16, — анодный ток в рабочей точке будет составлять 89,6 мА, в то время как на рис.16 он указан 85 мА.

Узлы ламповых усилителей класса Hi-End Скачать все части в одном файле Word.

Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи

Источник