что такое проходная емкость лампы

Основные определения и термины для радиоламп

Основные определения и термины

В «Справочнике» в основном использованы термины, принятые в стандартах СССР. Лишь в отдельных случаях сделаны небольшие уточнения в наименованиях параметров и данных (это относится, в частности, к емкостям и некоторым предельным эксплуатационным данным).

Для многоэлектродных ламп крутизна характеристики определяется как отношение приращения тока любого электрода к изменению напряжения любого другого электрода, например крутизна по третьей сетке

Крутизна преобразования показывает, какую амплитуду тока промежуточной частоты в анодной цепи лампы создает напряжение сигнала амплитудой 1 В.

Межэлектродные статические емкости (емкости между электродами лампы в холодном состоянии).

Межэлектродные емкости для триодов, тетродов и пентодов.

Межэлектродные емкости для триодов, тетродов, пентодов в каскадах с заземленной сеткой.

Межэлектродные емкости для гептодов-преобразователей.

Межэлектродные емкости гетеродина.

Примечание. Во всех случаях под деталями лампы (кроме собственно электродов) понимаются подогреватель, экраны, свободные штырьки.

Материал подготовлен по данным [Б.В.Кацнельсон, А.С.Ларионов. Отечественные приемно-усилительные лампы и их зарубежные аналоги, М.:Энергоиздат, 1981, с. 21-24].

Источник

Электронные лампы

Лампы в усилителях звуковых частот

Основным и самым главным активным компонентом электронных ламповых устройств, является электронная лампа или радиолампа, как её привыкли называть в радиолюбительской среде.
Итак – электронная лампа – это электротехническое вакуумное или газонаполненное изделие с нелинейной вольт – амперной характеристикой, использующее принцип управления потоком электронов в вакууме или плазмы в инертном газе, для получения необходимых выходных характеристик и параметров.

Рис. 1. Эскиз к описанию работы электронной лампы

Основные параметры ламп
К общим основным электрическим параметрам приемно-усилитель»- ных ламп относятся коэффициент усиления лампы, крутизна характеристики лампы и внутреннее сопротивление лампы. Эти три параметра можно определить графическим путем по анодным или анодно-сеточным характеристикам лампы.

Рис. 2. Внешний вид пальчиковой лампы 6Э5П

При определении одного из этих трех параметров по двум известным другим внутреннее сопротивление выражают в килоомах (кОм), а крутизну характеристики – в миллиамперах на вольт мА/в.

Выбор режима работы лампы

На рисунке 3, в качестве примера, показаны анодные характеристики триода 6Н5С, с выбранной рабочей точкой А, и соответствующими параметрами приращений токов и напряжений.

Рис. 3. Анодные характеристики триода 6Н5С, с выбранной рабочей точкой А, и соответствующими параметрами приращений токов и напряжений

Выбор режима работы лампы

Максимальная амплитуда переменного напряжения на управляющей сетке, при которой практически отсутствуют сеточные токи и искажения при усилении невелики, Umc = Uc0 – (0,3 ÷ 0,5) в. При выборе режима для пентода при больших значениях Ra (более 200—300 ком) приходится снижать напряжение на экранирующей сетке по сравнению с приводимым в справочниках. В противном случае динамическая характеристика получается пологой, и режим становится невыгодным, так как снижается усиление и увеличиваются искажения. Для построения динамической характеристики при сниженном значении напряжения на экранирующей сетке Uэ нужно иметь семейство анодных характеристик для такой величины Uэ. Такое семейство характеристик можно снять или построить путем пересчета из имеющегося семейства. В последнем случае нужно знать зависимость анодного тока от напряжения на экранирующей сетке.

а для пентода эквивалентное сопротивление шумов рассчитывается по более сложной формуле, из которой явно видно, что шумы пентода превышают триодные шумы:

Источник

Что такое проходная емкость лампы

Вредное влияние проходной емкости лампы и пути его уменьшения. Эффект Миллера

До сих пор мы рассматривали необходимые внешние компоненты каскада усиления. Теперь рассмотрим один очень важный нежелательный компонент, возникающий из-за конструктивных особенностей лампы — проходную емкость.

Между анодом и управляющей сеткой лампы всегда имеется некоторая электростатическая емкость, поскольку эти электроды конструктивно образуют цилиндрический конденсатор. Эта емкость имеется в любой лампе, однако в тетроде и пентоде, благодаря эффекту электростатического экранирования она значительно меньше, чем в триоде. Эта емкость сказывается как на работе анодной цепи, так и на работе сеточной, образуя в цепи сетки фильтр нижних частот вместе с выходным сопротивлением предшествующего каскада, разделительным конденсатором и сеточным резистором. Общая паразитная емкость между анодной и сеточной цепями образована не только проходной емкостью лампы С_ас, но и паразитной емкостью монтажа, присутствующей в любой схеме (рис. 3.11).

Итак, пусть имеется двухкаскадный усилитель, оба каскада которого идентичны и построены на одинаковых лампах ЕСС83.

Рассмотрим вредное влияние выходной емкости. В процессе работы второй электронной лампы, ток через нее меняется, что приводит и к изменению напряжения в ее анодной цепи. Эти изменения анодного напряжения второй лампы означают и изменения напряжения на емкости, включенной между анодной и сеточной цепями, вызывая процессы заряда и разряда всех ее составляющих, включая емкость анод-сетка С_ас. Поскольку сопротивление сеточной цепи лампы (особенно при отсутствии сеточного тока) огромно, токи заряда и разряда рассматриваемой емкости возникают в анодной цепи предшествующего каскада. Предположим, что для увеличения напряжения на емкости С_ас на 1 В, требуется ток некоторая величина тока заряда i Подадим на вход усилителя напряжение 1 В. Благодаря инвертирующим свойствам усилителя, положительная полуволна сеточного напряжения вызовет отрицательную полуволну анодного, величиной 1 В, умноженное на коэффициент усиления каскада, то есть в нашем примере — 72 В. Общее изменение напряжения на выводах конденсатора составит (А + 1) В = 73 В.

Рис. 3.11 Влияние проходной емкости лампы

Общий ток заряда, исходящий из предшествующего каскада равен — (А + 1) * i, или 73i. Обсуждая влияние проходной емкости на работу предыдущего каскада (от которого затрачивается ток на ее заряд), можно считать, что некоторая эквивалентная емкость (называемая емкостью Миллера) включена между сеткой следующего каскада и землей. Таким образом, наличие проходной емкости приводит к увеличению входной емкости каскада (эффекту Миллера). Ее величина может найдена из формулы Миллера:

Из формулы Миллера очевидно, что даже относительно небольшая величина емкости анод-сетка может оказать существенное влияние на высокочастотную область АЧХ усилителя. В нашем конкретном случае емкость Миллера равна 115 пФ (С_ас =1,6 пФ для лампы ЕСС83). Фильтр нижних частот образованный проходной емкостью и выходным сопротивлением предыдущего каскада имеет частоту среза по уровню ЗдБ равную 29 кГц. Если же теперь учесть еще и паразитную емкость монтажа, то эта частота окажется еще ниже.

Существует и другой вред от проходной емкости. Эта емкость образует частотозависимую обратную связь, вызывая попадание части энергии из выходной (анодной) цепи во входную (сеточную) цепь. Наличие такой обратной связи может привести к образованию паразитного автогенератора и, как следствие, к самовозбуждению усилителя. Однако, это явление, как правило, возникает на достаточно высоких частотах, а при усилении звуковых частот практически не сказывается.

Имеются разнообразные способы снижения вредного влияния проходной емкости:

• уменьшать выходное сопротивление предшествующего каскада;

• применять триоды с частичной экранировкой конструкции сетки (лучевые триоды);

• применять экранированные лампы (тетроды или пентоды); • применять каскодные схемы или катодные повторители.

Поскольку требования к АЧХ усилителей повышенного качества очень жесткие, обсудим подробно все эти методы улучшения параметров обычного резисторного каскада усиления по схеме с общим катодом. Здесь подробно остановимся на первом способе, а остальные будут рассмотрены в следующих разделах.

Итак, выходное сопротивление каскада, как уже рассматривалось выше, зависит как от выбранного режима, так и (в очень значительной степени) от параметров применяемой в нем лампы. Так, например, выбор лампы Е88СС и грамотный подбор ее режима позволяет уменьшить выходное сопротивление каскада примерно до значения 10 Ом. Если также заменить лампу во втором каскаде на Е88СС, то емкость Миллера снижается, обычно до 50 пФ (благодаря падению коэффициента усиления до 30), повышая в результате частоту среза по уровню 3 дБ примерно на 300 кГц. Однако, при этом существенно уменьшается общий коэффициент усиления двухкаскадного усилителя с 5184 (722) 900 (302), что является существенным недостатком подобного решения.

Как альтернативу, можно поместить между двумя каскадами катодный повторитель (который будет рассмотрен немного позже). С катодным повторителем легко достигается r_вых = 1 кОм, поэтому даже с емкостью Миллера в 115 пФ, получаем частоту среза 1,4 МГц.

Разумеется, крутизна лампы gm и статический внутренний коэффициент усиления μ являются наиважнейшими параметрами, определяющими усиление лампы. Однако, для увеличения μ, расстояние между анодом и сеткой должно быть уменьшено, вызывая возрастание проходной емкости С_ас, а следовательно и эффект Миллера, в результате которого усилительный каскад имеет большую входную емкость. Разумеется, высокая крутизна gm достигается путем приближения сетки к катоду, что само собой приводит к значительному росту входной емкости. Некоторого снижения проходной емкости С_ас удается добиться в так называемых лучевых триодах.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Проходная емкость лампы при этом невелика, что обеспечивает получение большого усиления без опасности самовозбуждения. [2]

Проходная емкость лампы для сверхвысоких частот представляет собой малое сопротивление. Через эту емкость возникает паразитная обратная связь. Поэтому в MefposoM диапазоне волн и на более коротких волнах широко применяют схему с. [4]

Сравнительная оценка потерь в проходных емкостях ламп одного типа осуществляется по условной шкале, разбитой на 100 делений. [6]

В первом каскаде УВЧ применена нейтрализация проходной емкости лампы по мостовой схеме, эффективно работающая в широком диапазоне частот, что повышает устойчивость работы УВЧ. Первый каскад УВЧ нагружен на дроссель, резонансная частота которого лежит в середине рабочего диапазона частот. Шунтирование дросселя выходным сопротивлением лампы второго каскада УВЧ выравнивает его сопротивление в пределах всего используемого диапазона частот. [8]

Во избежание возникновения положительной обратной связи через проходную емкость лампы и как следствие самовозбуждения этого каскада осуществляется нейтрализация этой емкости. Изменением положения сердечника катушки LS добиваются равенства индуктивного сопротивления ее емкостному сопротивлению проходной емкости триода. При выполнении этого условия каскад окажется нейтрализованным и возможность самовозбуждения будет исключена. [11]

Для устойчивой работы каскада в режиме большого усиления применена нейтрализация проходной емкости лампы 2Л1, выполненная по мостовой схеме, образованной емкостями Ca. [12]

Коэффициенты усиления каскадов высоки, и стабильная их работа обеспечивается нейтрализацией проходной емкости ламп второго и третьего каскадов. Нейтрализация выполнена по схеме моста, плечи которого образованы междуэлектродными емкостями ламп и развязывающим конденсатором С314 и С324 в цепи экранирующей сетки лампы. [14]

Источник

Что такое проходная емкость лампы

Усилители Music Angel

XD500MKIII XD800MKIII XD845MKIII XD845LE XD850MKIII XD8502AIII XD900MKIII T24 фонокорректор

Ламповый усилитель XD500MKIII: EL34, 2х50 Вт Ламповый усилитель XD800MKIII: KT88, 2х65 Вт Ламповый усилитель XD845MKIII: 845, 2х20 Вт Ламповый усилитель XD850MKIII: 300B, 2х9 Вт Ламповый усилитель XD8502AIII: 300B, 2х9 Вт Предварительный ламповый усилитель XD900MKIII: 12AU7, 12AX7

MINI 6 MINI 5.1 MINIP1 MINIL3 MINIP14

Ламповый усилитель MINI 6: KT88, 2х60 Вт Ламповый усилитель MINIP1: 6AQ5, 2х10 Вт Ламповый усилитель MINIL3: EL34, 2х35 Вт Ламповый усилитель MINIP14: 6P14, 2х10 Вт

AZUR H2 HA-02 HA-03B HA-03B2 HA-03M Lunch Box Pro

Ламповые усилители LACONIC HA-02,03B/B2/M: 6N6P, 2х1,2 Вт на 300 Ом

Music Angel One Music Angel 2.5 Music Angel TK-10 DIVA 5.2

Принципы схемотехники электронных ламп

7.1. Реактивные элементы лампы

До сих пор мы не учитывали влияние на свойства каскадов реактивных элементов ламп, теперь пришла пора обратить на них внимание. Это мы покажем на практическом примере.

Однако кое-что еще не учтено. Лампа имеет заметные междуэлектродные емкости. Так для 6Н3П:

7.2. Постоянная времени нагрузки

Верхняя граничная частота, соответствующая спаду усиления 3 дБ :

. Запомним эту величину, а пока пойдем дальше.

7.3. Сюрприз входного сопротивления

Эффект, о котором идет речь, связан с мнимой составляющей комплексного коэффициента передачи напряжения, которая для апериодического усилителя (т.е. нагруженного на активное сопротивление) выражается так:

.

Подставляя известные величины, получим, например, для частоты 2 МГц :

Тогда активная составляющая входного сопротивления, обусловленная обратной связью через проходную емкость:

.

Однако! Вот вам и высокое входное сопротивление лампы. Не исключено, что граничная частота всего тракта будет значительно меньше, чем оптимистично полученные 2,9 МГц : снижение входного сопротивления с ростом частоты может привести к падению коэффициента усиления предыдущего каскада.

7.4. Сюрприз входной емкости

,

Вот такую величину надо добавить к емкости сетка-катод (и емкости монтажа). Заставляет задуматься: а верно ли была рассчитана емкость нагрузки предшествующего каскада? Его граничная частота? А его входное сопротивление?

Непросто во всем этом хитросплетении разобраться.

7.5. Резонансные каскады

В каскадах резонансных усилителей, имеющих, как правило, колебательные системы на входе и выходе, проходная емкость еще более опасна: она может вызвать самовозбуждение. От величины этой емкости зависит предельное значение коэффициента усиления, при котором еще сохраняется устойчивость.

И еще: требуется максимально ослабить влияние схемы на добротность избирательных контуров.

Недостающие до самовозбуждения 90 градусов добираются за счет фазовых характеристик контуров. Примем контуры на входе и выходе одинаковыми; тогда на верхней границе полосы пропускания каждый из них добавит фазовый сдвиг по 45°. Обратная связь стала положительной.

Но возникнет ли генерация? Да, если K U будет не меньше, чем коэффициент обратной передачи с выхода на вход . Впрочем, надо еще учесть, что частота потенциальной неустойчивости смещена от резонансной, каждый из контуров дает на ней спад, равный . Таким образом, максимальное устойчивое усиление:

.

7.6. Не пентодом единым

В частности, в резистивном усилителе на пентоде частотный диапазон определяется только постоянной времени нагрузки.

Тем не менее, вопрос окончательно этим не закрыт. Триоды соблазняют очень низким уровнем собственных шумов, что особенно важно для построения высокочувствительных приемников диапазона УКВ. Значит, полезно вернуться к триодным каскадам, чтобы рассмотреть схемотехнические пути устранения вредного влияния проходной емкости.

7.7. Нейтродины

Нейтрализация проходной емкости была исторически первым способом приспособить триоды для высоких частот. Для подобных радиоприемников даже существовал солидно звучащий термин: «нейтродины».

7.8. Неполное включение

Впрочем, ситуация меняется, если учесть, что внутреннее сопротивление триода невысоко. Неполная связь по выходу призвана, в первую очередь, обеспечить сохранение добротности контура, и в этом качестве только повышает, а не снижает усиление.

7.9. Каскодная схема

Эквивалентное внутреннее сопротивление «верхнего» триода может не уступать внутреннему сопротивлению пентода.

Совсем не обязательно, чтобы в каскодной схеме лампы были включены последовательно также и по постоянному току. Вторая схема полностью эквивалентна первой, вспомогательные резисторы R 1 и R 2 практически не влияют на работу каскада, если имеют большую величину (по сравнению с 1/ S ).

7.10. Дифференциальная схема

7.11. Сюрприз катодного повторителя

В книгах можно встретить мнение, что катодный повторитель имеет хорошие частотные свойства. В общем, с этим можно бы и согласиться. Заметим, входная емкость лампы (сетка-катод) является здесь по сути дела проходной. Она включена между точками с почти идентичными сигнальными напряжениями, поэтому действие ее незначительно. А если применено пентодное включение, то согласованный сигнал действует также и на второй сетке. В итоге эквивалентная входная емкость каскада получается очень малой. Ценная особенность!

Однако и здесь проходная емкость может сыграть злую шутку. В этом смысле опасно подключение к повторителю емкостной нагрузки.

8.1. Проблема неконтролируемых связей

Здесь мы попробуем разобраться в этих, не всегда ясных, вопросах. В том числе рассмотрим схемотехнические факторы, влияющие как на устойчивость многокаскадных усилителей, так и на защищенность тракта от любых помеховых воздействий: ведь и то, и другое вызываются одними причинами.

Дело в том, что в большинстве случаев нежелательные связи действуют через общие цепи усилителей в местах сопряжений каскадов.

Но, считая все точки проводника «земли» или цепи питания эквипотенциальными, мы совершаем ошибку. Следует принимать во внимание паразитные параметры общих цепей усилителя: омическое сопротивление и паразитную индуктивность. На них (за счет протекания больших токов оконечных каскадов) создаются нежелательные падения напряжения, могущие попасть на входы первых каскадов. Это первое.

8.2. Зачем нужно шасси

Когда вы видите ламповую высокочастотную схему, смонтированную в солидном, порой даже замкнутом со всех сторон металлическом шасси, знайте, что это сделано не только в целях «экранировки», но и для того, чтобы получить идеальный провод «земли». Дело в том, что индуктивность проводящей полости равна нулю. Понятно, что такое шасси должно не только присутствовать, но и являться фактическим проводом «земли»: каждый элемент присоединяется к нему отдельно в ближайшей точке, иной вариант просто не имеет смысла.

В принципе желательно, чтобы столь же капитально была выполнена шина анодного питания, о чем часто забывают.

Впрочем, грамотный подход к схемотехнике может сделать устойчивой работу высокочувствительного многокаскадного усилителя даже при «неудачных» конструкциях общих цепей и неважном источнике питания. Это достигается выбором таких связей, при которых во входную цепь каждого каскада не включаются помеховые сигналы с общих проводников.

8.3. Контур сопряжения

Начнем с самых очевидных ошибок.

На первой схеме в замкнутый контур, образованный вторичной обмоткой (выходом источника сигнала) и участком сетка-катод (входом следующего каскада), входит еще и отрезок общей шины. Если схема отражает действительный монтаж, то налицо ошибка, связанная с внесением в контур сопряжения помех от падения напряжения на участке общей шины.

Второй вариант отображает правильную организацию контура сопряжения: оба полюса выходного напряжения источника прямо соединены с двумя полюсами входа. Связь с шиной должна быть лишь в единственной точке, но все дело в том, что добиться этого не всегда можно одними конструкторскими приемами. Ниже мы рассмотрим схемотехнические методы, которые применяются для восстановления «разбитого» контура сопряжения, и тем самым обеспечивают защищенную междукаскадную связь.

Чтобы лучше их понять, надо усвоить следующие важные принципы.

2) Если в катод включен резистор обратной связи, то напряжение, приложенное к сетке, действует относительно конца этого резистора.

3) Входное напряжение дифференциального усилителя, поданное хотя бы только на один его вход, действует относительно второго входа.

4) Выходное напряжение схемы, имеющей высокое выходное сопротивление, действует между выводами нагрузки.

5) Выходное напряжение схемы, имеющей низкое выходное сопротивление, действует относительно той же точки схемы, что и входное.

8.4. Ошибки с развязкой

А если на месте первой лампы стоит не пентод, а триод, нагруженный на большое сопротивление? Его выходное напряжение действует уже между анодом и катодом. Потому развязка здесь, в принципе, будет малоэффективна. Соответствующая цепочка окажется на деле дополнительным звеном фильтрации (что тоже небесполезно).

Когда не понимают необходимости прослеживать контур сопряжения, следствием оказываются даже просто лишние элементы. Не правда ли, вариант изображенный слева, кажется безусловной «классикой»? Однако включение, соответствующее правому варианту, даже сэкономило детали, а результат идентичный.

8.5. Дифференциальный усилитель

Входы дифференциальной схемы прекрасно сопрягаются с любым источником сигнала, если снова не наделать ошибок. Второй ее вход обязательно надо связать со вторым полюсом напряжения источника.

8.6. Индуктивная междукаскадная связь

Индуктивная (трансформаторная) связь в принципе является защищенной, она с успехом применяется не только для резонансных, но и широкополосных схем, например, в виде междуламповых трансформаторов в низкочастотных усилителях. Но если первичная обмотка включена в анод триода, то, возможно, потребуется развязка, чтобы обмотка оказалась для сигнала включенной параллельно участку анод-катод (источнику сигнала). Для пентода этого не требуется.

Трансформатор может внести нежелательную частотную зависимость, которая вовсе не предусматривалась разработчиком. Ведь существуют паразитные емкости, образующие с обмоткой трансформатора резонансную систему.

Подавление параллельного резонанса трансформатора в широкополосной схеме может быть обеспечено низкоомным выходом (триодного усилителя), и/или низкоомным входом следующего каскада (как на схеме). Для этого должно выполняться:

— во всем диапазоне частот.

При сопряжении каскадов с помощью трансформаторов приходится учитывать и коэффициент трансформации, если он отличен от единицы. Трансформатор поднимет усиление, если обмотка с большим числом витков обращена в сторону, где сопротивление выше.

8.7. Приведение к сетке

В самом деле, воздействие напряжения помехи на анод u ПА эквивалентно воздействию на сетку помехового напряжения, в µ раз меньшего:

.

8.8. Паразитная связь через «эфир»

Левый рисунок показывает классическую схему подключения радиоприемника, так она и выглядела в начальный период развития радио. На входные клеммы подаются высокочастотные колебания, наводимые между выводами антенны и заземления (оно заменяет второй полюс диполя). Чем больше высота антенны, чем качественнее заземление, тем лучше прием.

С появлением аппаратов сетевого питания вдруг выяснилось, что они успешно работают и без «земли». Постепенно в общем сознании укоренилась иллюзия, что для радиоприемника требуется одна лишь антенна, и более ничего.

Электрическая сеть, особенно в последние годы, является источником помех в широком диапазоне частот. Как видно из правого рисунка, эквивалентный генератор помех е ПОМ по существу подключен к входу приемника через емкость антенны.

8.9. Земля и «земля»

Увы, заземление далеко не всегда эффективно, ведь в реальности провод заземления имеет ненулевое полное сопротивление, через которое все же просачивается помеха.

Именно поэтому в профессиональных ламповых приемниках применялись защищенные входные цепи c трансформаторной развязкой, где вывод заземления изолирован от шасси (корпуса). При этом помехи на линиях питания не могут проникнуть в сигнальный контур сопряжения.

Кстати, и бытовой приемник, антенная цепь которого имеет индуктивную связь с преселектором, можно аналогично доработать для повышения помехозащищенности. Для этого достаточно отсоединить «нижние» концы антенных катушек от шасси и вывести на изолированную клемму «земли».

Интересно, что в такой системе уже не обязательно иметь присоединение именно к «планете Земля». Вполне достаточно противовеса, в качестве которого могут быть использованы провода или металлоконструкции, удаленные от электросетей. У любителя под рукой найдется металлическая крыша, ограждение балкона и т.п. (но только не системы защитного заземления электроустановок!).

Источник