1. Построить семейство анодных характеристик заданного триода, по которым построить семейство входных статических характеристик. Рассчитать статические параметры электронной лампы; крутизну

1. Построить семейство анодных характеристик заданного триода, по которым построить семейство входных статических характеристик. Рассчитать статические параметры электронной лампы; крутизну характеристик S, внутреннее сопротивление Ri, коэффициент усиления Кu. Найти мощность, затрачиваемую на накал Рн.

Рисунок 1.1 – Схема усилительного каскада

Таблица 1.1 – Исходные данные

I1, мА	I2, мА	U1, В	U2, В	Uc, В	Uн, В	Pд, Вт
	2,2			-1	6,3	0,6

Откладывая координаты U₁, I₁, находим положение точки 1, соответствующей напряжению сетки Uc₁ = 0 В, и строим первую характеристику, проходящую через начало координат. Затем откладываем уровень величину I₂ и находим положение точки 2 имеющей то же самое значение U₁ = 160 В. После этого откладываем значение U₂ = 100 В, находя положение конца линии второй характеристики. Она соответствует напряжению на сетке Uc = –1В.

Эти две характеристики 1 и 2 показаны сплошными линиями. Построение других характеристик из семейства анодных показано пунктирными линиями. Они получаются параллельным сдвигом на такие же расстояния, как между первыми двумя и будут соответствовать различным напряжениям на сетке. Шаг изменения этого напряжения задается величиной U₂. В нашем примере получены характеристики при Uc = +1В, Uc = 0В, Uc = –1В, Uc = –2В (рисунок 1.2).

Для построение семейства сеточных или входных характеристик (рисунок 1.3) сохраняем масштаб тока I_а, а значения сеточных напряжений задаются их значениями на анодных характеристиках.

Используя полученные характеристики, определим статические параметры триода – крутизну сеточной характеристики S и внутреннее сопротивление триода Ri:

S = ΔIa/ΔUc

S = 2,2 / 1 = 2,2 мА/В

Ri = ΔUa/ΔIa

Ri = 160 / 6 = 2667 Ом

Таблица 1.2 – Данные вакуумного триода

Тип	Еа, В	Ra, кОм	Uвх макс, В	Fн, Гц
6Н17Б

Выбраем масштабы тока I_a и напряжения U_a. Строим анодные характеристики, полученные ранее, рисунок 1.2.

Расчет начинается с построения кривой допустимой мощности рассеиваемой анодом Р_д (рисунок 1.4 б, на графике показана пунктиром). Вычисляются значения токов I_a при различных U_a по формуле:

Ia = Рд/Uа=ЗВт/Uа

Таблица 1.2 – Данные построения кривой

допустимой мощности

Iа, мА
Uа			4,8		3,43

Построим нагрузочную прямую каскада по двум точкам уравнения

Ua = Ea – Ia Ra

Для этого положим I_a = 0, тогда U_a = Е_{а =} 200 В. Это значение определяет значение одной точки. Затем полагая U_a = 0 получим наибольшее возможное значение тока в схеме:

I_{a m} = Ea / Ra

I_{a m} = 200 / 25000 = 8 мА

Этот ток определяет положение другой точки. Проведем через эти две точки линию, которая является нагрузочной прямой (НП).

Используя точки пересечения НП и анодных характеристик определяем токи анода при различных Uc и строим сеточную характеристику (рисунок 1.4 а).

Выберем рабочий участок характеристики и положение рабочей точки (РТ), определяющий режим покоя каскада, когда входной сигнал отсутствует. Положение РТ выбирается так, чтобы две амплитуды входного сигнала укладывались в линейный участок сеточной характеристики в области отрицательных сеточных напряжений.

Положение РТ определяет напряжение смещения U_cм., ток покоя анода I_a0, напряжение покоя на аноде U_a0. При этом входное напряжение каскада не достигает положительных величин. В итоге этого расчета получили напряжение смещения U_cм = –1B и ток покоя анода I_a0 ≈ 1,9 мА

Рассчитаем цепочку автоматического смещения Rк Ск:

Rк = U_cm/ I_a0 = 1/1,9 ·10 ³ ≈ 0,53 кОм ≈ 530 Ом

Выбираем ближайшее значение по ряду резисторов R = 510 Ом.

Рассчитаем значение емкости Ск на нижней частоте:

Ск ≥ 10/2π f_нR_к = 10/6,28·50·510 = 62,7·10^–6 Ф

Выбираем Ск = 68 мкФ с рабочим напряжением 6 В.

Определим динамическую крутизну Ѕ_д триода, которая является крутизной динамической характеристики полученной выше. Задавая небольшим треугольником изменения напряжения сетки ΔU_c, находим соответствующее изменение тока ΔIa и находят крутизну S_д.

S_д = ΔIa/ΔUc

S_д = 4,8 / 2 = 2,4 мА/В

Определим графически изменение напряжений и тока в схеме. Для этого на рисунке 1.4,а изображают входной сигнал, изменяющий напряжение U_c относительно напряжения смещения на величину U_{m вх}. При этом изменяется ток анода и анодное напряжение. Теперь несложно определить амплитуду переменной составляющей выходного напряжения U_{m вых.}≈ 90 В и рассчитать коэффициент усиления каскада К_u по напряжению:

К_u =U_{m вых}/ U_{m вх.}=90/2≈45

С целью проверки этого результата рассчитаем коэффициент усиления, используя динамическую крутизну:

К_u = S_д · R_a

К_u = 2,4· 25 =60

Выполним выбор элементов сеточной цепочки. Резистор R_i выбираем равным 0,3... 0,5 МОм, по паспортным данным триода, произвольно. После этого на нижней частоте сигнала можно найти значение емкости С1.

С1 ≥ 10/2π f_нR_i = 10/6,28·50·390000 = 0,1·10^–6 Ф

Выбираем С1 = 0,1 мкФ

Рассчитаем мощность выходного сигнала Рс, мощность постоянного тока на аноде Ра:

Вт

P_a=U_a0 · I_a0

P_a=1 · 1,9 = 1,9 Вт

Определим мощность, потребляемую накалом лампы, Рн:

Р_н = U_н · I_н

Р_н = 6,3 · 0,4 = 2,52 Вт

2. Рассчитать чувствительность электроннолучевой трубки с электростатическим управлением, если заданы конструктивные параметры d, L, l и напряжение Ua ускоряющего анода, где:

d, l – расстояние между пластинами и их длина,

L – расстояние до экрана трубки.

Таблица 2.1 – Параметры отклоняющей системы

Ua, кB	l,мм	L,мм	d,мм

Рисунок 2.1 – Электростатическая отклоняющая система

Чувствительность трубки показывает величину отклонения луча на экране, приходящегося на единицу воздействия отклоняющей системы. Например, для трубок с электростатическим отклонением чувствительность h составляет:

,

где: l, d – длина отклоняющих пластин и расстояние между ними;

L – расстояние от отклоняющих пластин до экрана.

Величина напряжения второго анода Ua влияет на чувствительность, так как определяет скорость движения электрона V:

,

где е, m – заряд и масса электрона.

Величина отклонения луча на экране определяется по формуле:

,

откуда:

В

В

Для отклонения луча на экране электронно-лучевой трубки на 20-30 мм к отклоняющей системе необходимо приложить напряжение 16-24 В.

3. Вакуумные люминесцентные индикаторы. Вакуумные люминесцентные индикаторы – электровакуумный прибор, элемент индикации, работающий по принципу электронной лампы. Несмотря на то, что такой индикатор является, по сути, радиолампой, он не считается устаревшим радиоэлементом, продолжает производиться и сегодня, и применяется в современной радиоаппаратуре, в том числе и во вновь разрабатываемой. Как и другие индикаторы, ВЛИ могут быть сегментными, матричными, мнемоническими, комбинированными.

Катод представляет собой катод прямого накала из вольфрама с добавлением 2 % тория для облегчения эмиссии при сравнительно небольшой температуре. В зависимости от высоты индикатора, применяют либо одну, либо несколько параллельно соединённых нитей. Напряжение накала, в зависимости от длины индикатора, составляет от 0,8 до 5 В. Чтобы улучшить равномерность свечения у многоразрядных индикаторов, их накал питают переменным током. Анодные и сеточные напряжения на индикатор при этом подают относительно средней точки накальной обмотки силового трансформатора.

В отличие от сеток приёмно-усилительных радиоламп, являющихся цилиндрическими, сетки ВЛИ — плоские. Количество сеток обычно равно количеству знакомест индикатора. Назначение сеток — двоякое: во-первых, они уменьшают напряжение, достаточное для того, чтобы индикатор светился ярко, а во-вторых, обеспечивают возможность коммутации разрядов при динамической индикации, превращая многоразрядный в своего рода матрицу электровакуумных логических элементов «И». Для того, чтобы «включить» разряд, на сетку подают положительное смещение, напряжение которого равно анодному. При небольших анодных напряжениях положительное смещение безвредно для лампы. Она работает в режиме с сеточным током.

Аноды покрыты люминофором с небольшой энергией возбуждения, составляющей всего несколько электронвольт. Именно этот факт и позволяет лампе работать при низком анодном напряжении, так как люминофор хорошо возбуждается электронами низкой энергии.

Аноды обычно находятся на плоской пластине из керамики либо стекла, на которой методом фотолитографии образована своеобразная печатная плата. В некоторых индикаторах, с целью повышения контрастности изображения и обеспечения возможности применения анодов неточной формы, между сетками и анодами размещена чернёная металлическая маска с отверстиями. В многоразрядных индикаторах соединение одноимённых анодов между собой, необходимое для динамической индикации, сделано прямо на пластине-плате, что позволяет сократить количество выводов у лампы. Именно износ люминофора, а вовсе не потеря эмиссии катода (поскольку катоды из торированного вольфрама очень долговечны), вызывает постепенное уменьшение яркости свечения индикатора. Это доказывается тем фактом, что редко используемые сегменты на одном и том же индикаторе могут светиться заметно ярче часто используемых, в то время, как при потере эмиссии катода они бы теряли яркость равномерно. С целью значительного замедления данного процесса, рекомендуется подавать на аноды-сегменты напряжение не выше 12 В.

Министерство образования, науки, молодежи и спорта Украины

Запорожская государственная инженерная академия

Контрольная работа

по предмету «Вакуумная и плазменная электроника»

Выполнил: студент группы ЕС-10-1з

Петрик С.А

Преподаватель: Кузнецов Д.А.

Запорожье

2013г.

Дата добавления: 2015-08-28