|
|
Поставленный в заголовке вопрос
относится к радиотехническим приборам, точнее к их наиболее ответственной
работающей детали — электронной лампе.
Что считать работой лампы и что ее отдыхом? Не будем,
разумеется, считать, что лампа отдыхает, когда она выключена. Будем говорить
только о включенной лампе и условимся, что она работает, когда отдает в
анодную цепь полезную мощность, и отдыхает, когда работает вхолостую.
У включенной лампы основную нагрузку несут два электрода:
катод, излучающий электроны, и анод, принимающий на себя кинетическую энергию
бомбардирующих его электронов, составляющих анодный ток. На аноде эта
кинетическая энергия переходит в тепловую — анод разогревается. Величина
эмиссии характеризует нагрузку катода, а мощность, рассеиваемая анодом,
характеризует нагрузку, приходящуюся на его долю. Нагрузку других электродов
можно не принимать во внимание. Управляющая сетка хотя и является самым
активно работающим электродом, но. в ее цепи в большинстве случаев не
происходит затрат мощности, а в цепи остальных вспомогательных электродов
ответвляется лишь незначительная часть анодного тока.
И катод и анод несут свою нагрузку как во время работы,
так и в периоды отдыха. Когда же им приходится труднее? По аналогии с
обычными машинами напрашивается ответ: труднее производить полезную работу,
чем работать вхолостую. Значит, электроды лампы должны нести увеличенную
нагрузку в те периоды, когда лампа совершает полезную работу.
В действительности дело обстоит не всегда так. Возьмем
один из наиболее распространенных случаев использования электронной лампы — усилительный
каскад, работающий в режиме класса А. Этот режим характеризуется, как
известно, тем, что средняя величина анодного тока лампы остается одинаковой
как при наличии колебаний на управляющей сетке, так и при отсутствии их. Это
означает, что от источника питания — анодной батареи или выпрямителя —
потребляется все время одинаковая мощность.
Но ведь анодная батарея или выпрямитель являются
единственным «поставщиком» энергии в усилительном каскаде. Лампа сама энергии
не производит, она лишь управляет энергией анодной батареи или, вернее,
распределяет ее по различным цепям и их участкам. Если наш усилительный
каскад является выходным, то нагрузкой в его анодной цепи служит
громкоговоритель. При отсутствии сигнала громкоговоритель молчит — он не расходует
энергии. Когда на сетку лампы поступит сигнал, громкоговоритель зазвучит: он
начнет расходовать энергию, преобразовывая электрическую энергию в звуковую.
Откуда же берется эта энергия, которую громкоговоритель
рассеивает в виде звуковых волн?
Напряжение источника питания распределяется в анодной цепи
каскада между анодной нагрузкой и лампой пропорционально их сопротивлениям.
При отсут
ствии сигнала это распределение осуществится
пропорционально сопротивлению нагрузки постоянному току и тому сопротивлению
лампы, о котором было рассказано на стр. 59. Когда на сетку лампы поступит
сигнал, в анодной нагрузке будет расходоваться больше энергии:
громкоговоритель начнет излучать ее в виде звука. Поскольку общее количество
энергии, отдаваемое анодной батареей, при этом не«изменяется, то>,
следовательно, увеличение расхода энергии в анодной нагрузке может идти
только за счет энергии, приходящейся на долю лампы.
Итак, у нас получилось, что в периоды «отдыха» лампы,
работающей в усилительном каскаде класса А, в самой лампе расходуется больше
мощности, чем во время «работы». При поступлении сигнала на сетку лампы
происходит перераспределение расхода энергии в различных участках анодной
цепи каскада, а именно: в анодной нагрузке начинает выделяться больше
энергии, чем в период покоя, а на самой лампе — меньше.
Выходит, что отдыхать лампе труднее, чем работать.
Еще более резко выражена эта особенность у генераторных
ламп, работающих с самовозбуждением. Обычно в этом случае лампа работает с
автоматическим смещением, величина которого зависит от силы генерируемых
колебаний. Режим работы лампы подбирается так, чтобы при наличии генерации
анодный ток не превосходил допустимой для данной лампы величины. Но при срыве
колебаний смещение пропадает, анодный ток резко увеличивается, а мощность,
выделяющаяся на аноде, возрастает настолько, что анод может раскалиться
докрасна и даже расплавиться. Как видим, в некоторых случаях отдых может
оказаться для лампы даже губительным.
Увеличение анодного тока при срыве колебаний происходит и
у гетеродинов в супергетеродинных приемниках. На использовании Ьтогу явления
основан даже простейший способ определения генерации гетеродина: если при
замыкании контура гетеродина анодный ток увеличивается (о чем судят по
миллиамперметру в анодной цепи), гетеродин генерирует. Следовательно,
гетеродину тоже «легче» работать, чем отдыхать.
Подобных примеров можно привести очень много. Однако
бывает и наоборот: лампа, отдыхая, действительно находится в облегченных
условиях. Например, режим выходных ламп класса В характеризуется тем, что при
отсутствии колебаний на управляющей сетке анодный ток очень мал, а при
появлении колебаний средняя величина анодного тока возрастает, причем тем
больше, чем сильнее колебания.
Мы до сих пор не упоминали о нагрузке, которую несет
катод. Напряжение накала катода во время отдыха и во время работы не
меняется, но эмиссия его, строго говоря, не остается постоянной. Анодный ток
лампы проходит через катод и подогревает его. Когда анодный ток
увеличивается, вместе с ним возрастает и нагрев катода и, значит, растет
эмиссия. Поэтому, когда, например, при срыве колебаний генераторной лампы
анодный ток увеличивается, это приводит к дополнительному нагреву катода и
возрастанию эмиссии. Значит, и катоду часто приходится трудиться с большей
интенсивностью в периоды покоя лампы, чем во время ее работы.
|