Динамические характеристики триода

До этого мы анализировали работу триода либо при постоянных напряжениях на аноде и сетке, либо при изменении одного из них, независимо от другого. Это было справедливо для статического режима работы лампы.

Практически же лампы работают в динамическом режиме, при котором в анодную цепь включено нагрузочное сопротивление. В этих условиях изменение анодного тока вызывает изменения падения напряжения на нагрузке и напряжения на аноде лампы.

Принципиальная схема для анализа работы триода в динамическом режиме, когда в анодную цепь триода включено сопротивление нагрузки Rа, представлена на рис. 24. Рис. 24. Схема для исследования работы триода в динамическом режиме.

Схема дает возможность изменять величину и знак напряжения на управляющей сетке (при помощи потенциометра П и ключа К) и измерять при этом анодный ток триода. Воспользовавшись вторым законом Кирхгофа, можно написать равенство

E_а = U_а + I_аR_а

рассчитать напряжение на аноде

U_а=E_а-I_аR_а                             (36)

Так как величина Е_а — напряжения источника анодного питания — постоянна, то любые изменения напряжения на управляющей сетке будут сопровождаться изменениями анодного тока и напряжения на аноде триода. Графически выраженная зависимость анодного тока от потенциалов на управляющей сетке и напряжения источника питания в динамическом режиме называется динамической анодно-сеточной характеристикой триода.

На рис. 25, а приведены статические, а также динамические анодно-сеточные характеристики, соответствующие сопротивлениям нагрузки R_а 100 ком и 200 ком. В качестве примера рассмотрим построение начальной и промежуточной (А) точек анодно-сеточной динамической характеристики при напряжении источника питания Е_а 300 в и сопротивлении нагрузки R_а = 100 ком.

Первая начальная точка динамической характеристики триода определяется напряжением на сетке Uс.зап, при котором лампа оказывается запертой, при наличии на аноде напряжения Uа = Еа. Эта точка находится на пересечении оси абсцисс со статической анодно-сеточной характеристикой, снятой при напряжении на аноде Uа = Еа. В нашем случае Uс.зап = 5,5 в. Рис. 25. Динамические характеристики триода; а — анодно-сеточные; б — анодные.

Напряжение запирания на управляющей сетке можно также рассчитать по формуле (28).

Зная сопротивление анодной нагрузки R_а и задавшись величиной анодного тока, соответствующего данному типу лампы, можно рассчитать напряжение на аноде U_а, при котором лампа должна обеспечить заданную величину анодного тока: U_а = E_а — I_аR_а.

Для определения промежуточной точки А динамической характеристики задаемся анодным током 1 ма и рассчитываем напряжение на аноде U'_а = 300 — 1·10~3 х 105 = 200 в.

Как следует из рис. 25, а, анодный ток в 1 ма при U'_а = 200 в будет иметь место при напряжении на сетке U_с = —2 в. Аналогичным образом можно получить точку В и ряд других точек динамической  характеристики.

При большем сопротивлении нагрузки крутизна динамической анодно-сеточной характеристики, ее наклон по отношению к оси абсцисс будет меньше, так как при том же анодном токе падение напряжения на нагрузке будет больше, а следовательно, и точка динамической характеристики окажется на статической характеристике, снятой при меньшем анодном напряжении. Таким образом, крутизна динамической характеристики, а следовательно, и динамический коэффициент усиления будут отличаться от соответствующих величин в статическом режиме.

Крутизна динамической характеристики триода определяется выражением

                                                          (37)

При Ra = ∞ анодный ток равен нулю и анодно-сеточная динамическая характеристика совпадает с осью абсцисс; при R_а = 0 будем иметь статический режим, и анодный ток, следовательно, уже определяется статической характеристикой при напряжении на аноде, равном напряжению источника анодного питания.

Динамическим коэффициентом усиления называется отношение приращения напряжения на нагрузке к вызвавшему его изменению напряжения на сетке:

                                  (38)

Динамический коэффициент усиления меньше статического и тем больше, чем сопротивление нагрузки больше внутреннего сопротивления лампы.

Динамическую характеристику в анодной системе координат (рис. 25, б) при соответствующем сопротивлении нагрузки Ra строят по двум точкам: первая точка, определяемая при I_а = 0, находится на оси абсцисс (точка F) и, как следует из выражения (36), соответствует напряжению на аноде, равном напряжению источника анодного питания E_а. Вторая точка динамической характеристики, определяемая при U_а = 0, находится на оси ординат (точка D)  и соответствует значению анодного тока I_а=E_а/R_а.

Соединив точки F и D прямой линией, получим динамическую  характеристику  в анодной системе  координат. Угол наклона динамической характеристики

                                  (39)

Вполне очевидно, что с увеличением сопротивления нагрузки угол а будет уменьшаться. При R_а=∞ динамическая характеристика будет совпадать с осью абсцисс, а при сопротивлении нагрузки, равном нулю, пойдет вертикально вверх. Анодная динамическая характеристика, или, как ее называют, линия нагрузки, может практически использоваться лишь совместно с семейством статических анодных характеристик лампы.

Воспользовавшись динамической характеристикой, построенной в анодной системе координат, можно, учитывая подобие треугольников DEF и AKF, написать отнoшение: KC/EC=AK/ED, из которого следует, что

Отрезок KF на оси абсцисс соответствует падению напряжения на сопротивлении нагрузки при напряжении на управляющей сетке U_с = —2 в и сопротивлении нагрузки R_а = 100 ком. Отрезок ЕК определяет напряжение на аноде триода, так как U_а = E_а — UR_а.

Из рассмотрения динамических характеристик можно сделать следующий вывод: динамические характеристики, построенные в анодно-сеточной и анодной системах координат, равнозначны. Каждая из них в отдельности позволяет определять анодный ток и напряжение на аноде в динамическом режиме при изменении напряжения на управляющей сетке.