Детская энциклопедия

Меню сайта











БОЛЬШАЯ СЕМЬЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ. Электронные лампы

Электрические сигналы обычно преобразуют­ся с помощью электронных приборов, к кото­рым в первую очередь относятся электроваку­умные, газонаполненные и полупроводниковые. Устроены они по-разному, используют различ­ные физические процессы, а принцип действия у всех один: в приборе создается направленный лоток свободных электрических зарядов, из этого потока, в соответствии с каким-либо об­разцом, формируется электрический сигнал. Устройство электронного прибора позволяет управлять этим процессом, так или иначе вли­ять на свойство сигнала, например усиливать его по сравнению с образцом, превращать электрический сигнал в световой, переменный ток — в постоянный и т. п.

Электронные лампы

Простейший электровакуумный прибор — диод. Основа его — стеклянный, металлостеклянный или металлокерамический баллон, из которого откачан воздух (создан вакуум). Вну­три баллона находятся два (отсюда и название «диод») металлических электрода — анод и катод.

Катод накаляют до 800—1200°, а иногда и до 2500—2800°. Как известно, с повышением тем­пературы хаотичное движение электронов в ме­талле становится более интенсивным. Многие электроны «выпрыгивают» из раскаленного ка­тода. Явление это называется термоэлек­тронной эмиссией.

Присоединим анод и катод к батарее — ее обычно называют анодной. Если «плюс» батареи подключен к аноду, то к нему устремятся вылетевшие из катода электроны (их заряд «минус») и в лампе появится нужное нам дви­жение свободных зарядов — анодный ток. Со­вершенно ясно, что никакого тока в лампе не будет, если на анод подать «минус». В этом случае анод не только не будет притягивать электроны, но даже, наоборот, будет их от­талкивать. Отсюда можно сделать вывод: диод пропускает ток только в одном направлении.

Теперь нетрудно сообразить, что произой­дет, если включить между анодом и катодом источник переменного тока: диод будет работать «через такт», будет пропускать ток только в те моменты, когда на аноде действует «плюс». Это значит, что с помощью диода можно превратить переменный ток в пульсирующий, или, как еще говорят, выпрямить переменный ток. За свою одностороннюю проводимость диод получил на­звание электрического вентиля.

Первые электровакуумные диоды появились в 1904 г., а через три года американский ин­женер Ли де Форест создал на их базе триод, т. е. трехэлектродную лампу. Появление три­ода произвело в радиотехнике настоящую революцию, так как он впервые позволил осу­ществить усиление (а вместе с ним и целый ряд других исключительно важных преобразова­ний) электрических сигналов.

В трехэлектродной лампе между анодом и катодом есть металлическая сетка (она называется управляющей). Сетка расположена очень близко к катоду, и поэтому напряжение на ней сильно влияет на количество и скорость электронов, летящих к аноду, т. е. на величину анодного тока. Даже небольшой «минус» на управляющей сетке, отталкивая электроны к катоду, может полностью прекратить анодный ток, несмотря на все усилия анодной батареи (к аноду всегда подключен «плюс») с напряже­нием 100—200 в.

Сетку триода обычно сравнивают с рычагом, который позволяет слабым усилием перемещать большие тяжести. Сигнал, который нужно уси­лить, подводят к входу лампы, к участку сетка — катод, а усиленный сигнал получают на выходе — в анодной цепи триода. Энергию для усиления исходного сигнала поставляет анодная батарея. Усилительная же лампа, в частности триод, лишь дает возможность управлять этой энергией, менять постоянный ток анодной батареи, превращая его в мощную копию слабого сигнала.

Усилительная лампа делает примерно то же самое, что и обычное электромагнитное реле. Но реле умеет лишь включать и выключать источник мощного сигнала. Что же касается лампы, то ее анодный ток буквально «следует по пятам» за напряжением на управляющей сетке. Поэтому он может в точности скопиро­вать входной сигнал любой формы.

Триоды и сейчас применяются весьма широ­ко, однако в ряде случаев значительно лучшие результаты дают более сложные усилительные лампы — тетрод (четырехэлектродная) и пентод (пятиэлектродная). В тетроде, по­мимо управляющей, есть так называемая экран­ная сетка, расположенная невдалеке от анода. На нее, так же как и на анод, подается поло­жительное напряжение. В пентоде, кроме того, есть еще одна, третья по счету, сетка, которую обычно так и называют — пентодной. Она рас­положена между экранной сеткой и анодом, а соединена с катодом обычно внутри баллона.

Дополнительные сетки в тетроде и пентоде играют вспомогательную роль. Каждая из них по-своему улучшает управление анодным током, облегчает работу «командного пункта» — управ­ляющей сетки.

Конструкция современных ламп такова. В центре баллона «столбом» стоит катод, а вокруг него на металлических стойках — траверсах — закреплены сетки и анод, имеющий форму цилиндра или прямоугольного короба. Кстати, сетки теперь уже совсем не сетки, а навитые на траверсы проволочные спирали.

Из всех электродов особого внимания заслу­живают катоды, которые можно разбить на две основные группы — подогревные и прямого на­кала. В первом случае катод — это тонкая трубочка. В нее вставлена тщательно изолиро­ванная нить электрического подогревателя, ко­торый можно питать переменным током. Катод прямого накала — это тонкая проволочка. Она «по совместительству» сама выполняет роль подогревателя, питание которого осуществляет­ся постоянным током.

Чтобы облегчить электронам выход из ка­тода, его, как правило, покрывают очень тон­ким слоем вещества, которое помогает электронам «выпрыгнуть» из катода. Такие катоды называют­ся активированными. Они работают при сравни­тельно низких температурах и очень боятся перегрева. Если на 10—20% превысить напря­жение накала, активный слой может разрушиться и катод преждевременно «потеряет эмис­сию» — перестанет выбрасывать электроны.

Многое об электронной лампе можно узнать по ее названию. Первый элемент названия — цифра, она примерно указывает напряжение накала. Чаще других на первом месте встре­чаются цифры 6 или 1, которые соответствуют напряжению накала 6,3 или 1,2 в.

Второй элемент названия — буква, харак­теризующая тип электронной лампы. Диоды, в частности, обозначаются буквой Д, триоды — С, тетроды — Э, пентоды — Ж и К. Сравнитель­но мощные пентоды и тетроды для радиопри­емников и телевизоров (выходные лампы) имеют специальное обозначение — букву П; буквой Ц обозначают кенотроны — диоды, предна­значенные для выпрямления переменного тока. В приемниках можно встретить и не совсем обычные лампы, обозначаемые буквами А и Е. Первая из них — гептод — семиэлектродная лампа с двумя экранными, а главное, с двумя управляющими сетками. Вторая лампа — оп­тический индикатор настройки (светящийся зеленый «глазок»).

В большом ассортименте выпускаются так называемые комбинированные лампы, где в од­ном баллоне находятся два, а то и три самосто­ятельных электронных прибора. Каждая такая комбинация также имеет свое обозначение: двойной диод — X, двойной триод — Н, диод-триод — Г, диод-пентод — Б, триод-пентод — Ф, триод-гептод — И.

Третий элемент обозначения — цифра, ука­зывающая конкретный тип лампы. Например, лампы 6К3 и 6К4 — это разные типы пентодов, 6А7 и 6А8 — разные типы гептодов, 6П1П и 6П14П — разные типы выходных ламп. Как видно из двух последних обозначений, в назва­ние лампы может входить и четвертый элемент — еще одна буква. Она говорит о конструктивных особенностях лампы. Так, буква С означает «стеклянная», П — «пальчиковая» (т. е. сравни­тельно небольшая), К — «металлокерамическая», Б — «миниатюрная» (диаметр — 10 мм), Р — «сверхминиатюрная» (диаметр — 4 мм), Ж — лампа типа «желудь».

Для удобства замены ламп их включают в аппаратуру через контактные ламповые па­нельки. Ножки ламп, соединенные с электро­дами, вставляют в соответствующие гнезда па­нельки, к которым подключены электрические цепи самого аппарата.

До сих пор мы говорили о сравнительно небольших и маломощных, так называемых приемно-усилительных лампах. Даже самые мощные из них усиливают сигнал не более чем до 5—6 вт. Обычно этого достаточно, чтобы создать громкое звучание приемника или теле­визора. Однако для больших радиоузлов и ра­диопередатчиков нужны совсем другие мощно­сти — здесь счет идет на киловатты, а иногда даже на тысячи киловатт.

По принципу действия мощные электронные лампы (обычно это триоды) мало отличаются от уже знакомых нам приемно-усилительных, но устроены они совсем по-другому. Уже при мощностях 20—30 квт анод лампы, подобно автомобильному двигателю, приходится охла­ждать проточной водой. Задача эта осложнена тем, что на анод подается высокое, в несколько тысяч вольт, напряжение.

Одна из самых мощных в мире — советская лампа, на выходе (т. е. в анодной цепи) ко­торой можно получать сигналы до нескольких сот киловатт. Она сделана разборной, чтобы при повреждении какой-нибудь детали, например катода или сетки, заменить только их, а не выбрасывать всю лампу. Во время работы к лампе все время подключён вакуумный насос. Он непрерывно откачивает воздух.

Специальные электровакуумные приборы приходится строить не только для больших мощностей, но и для очень быстро меняющихся сигналов, например для усиления переменных токов сверхвысокой частоты (СВЧ). Это кли­строн, лампа «бегущей волны», маг­нетрон, триод с дисковыми вы­водами и т. д. Об их устройстве мы здесь не будем рассказывать. С ними вы можете познакомиться в специальной литературе.



Меняли в школе лампы на такие металлогалогенные лампы МГЛ


 
Календарь
«  Декабрь 2016  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031

Новые статьи
Каталог статей
Как подготовить ребенка к школе
Освоение навыков чтения
Природные материалы на уроках труда

Статистика




 
Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
2013 © 2016