расчет величины индуктивности катушек самоиндукции

О природе динатронного эффекта в тетроде
Существенным недостатком тетрода работающего в режиме усилителя мощности
является динатронный эффект. Динатронный эффект бывает как у анода, так и у
экранирующей сетки. Сначала рассмотрим динатронный эффект анода. Электроны,
движущиеся от катода, ударяют в анод и выбивают из него вторичные электроны. Если
напряжение анода превышает напряжение экранной сетки, динатронный эффект анода не
проявляется. В этом случае все вторичные электроны, возвращаются на анод, лампа
работает в нормальном режиме. Если же мгновенное напряжение на аноде становится
меньше постоянного напряжения на экранирующей сетке, вторичные электроны, вылетев
с анода, на него уже не возвращаются, а притягиваются экранирующей сеткой, которая
имеет более высокий потенциал. Это может произойти, когда напряжение возбуждения
превысит допустимый уровень, анодный ток сильно возрастет, и разность между
постоянным анодным напряжением и падением напряжения на сопротивлении анодной
нагрузки станет меньше величины постоянного напряжения на экранной сетке. Так же это
может произойти и в случае неправильной настройки П - контура, если связь с антенной
слишком мала при сильно введенном конденсаторе связи с антенной. Режим лампы
становится перенапряженным, наблюдается сильный провал анодного тока при настройке
в резонанс, переменное напряжение на аноде увеличивается, и мгновенное анодное
напряжение так же становится меньше величины постоянного напряжения на экранной
сетке. В момент проявления динатронного эффекта возникает ток вторичных электронов,
направление которого противоположно току первичных электронов, которые вылетели из
катода. Анодный ток в этом случае уменьшается, а ток экранирующей сетки возрастает.
Это и есть проявление динатронного эффекта анода. Анодный ток уменьшается, а ток
экранирующей сетки возрастает на одну и ту же величину, которая определяется
величиной потока вторичных электронов. Вторичная эмиссия присутствует во всех типах
ламп, но проявляется только у тетродов. И так, динатронный эффект анода проявляется
только при наличии двух условий: вторичной эмиссии и напряжение анода должно быть
меньше напряжения экранирующей сетки. Если хотя бы одно из условий не выполняется,
динатронный эффект не возникает. Когда при работе лампы проявляется динатронный
эффект анода, следует знать, что это аварийный режим, работа тетрода в этом случае
недопустима, так как мощность, которая рассеивается экранирующей сеткой превосходит
все допустимые пределы. Лампа может выйти из строя. Поэтому при конструировании
усилителя мощности на тетроде следует предусмотреть ограничение величины тока
экранирующей сетки, когда он превосходит допустимую величину.
Теперь рассмотрим динатронный эффект экранирующей сетки. При нормальном режиме
работы тетрода некоторое количество электронов, летящих к аноду, перехватывается
экранирующей сеткой, и возникает прямой ток экранирующей сетки. Электроны тока
экранирующей сетки движутся внутри лампы от катода к экранирующей сетке. А вне
лампы - от экранирующей сетки к плюсу источника питания экранирующей сетки, внутри
последнего - от его плюса к минусу и затем - от минуса источника к катоду лампы. Не
стоит удивляться тому, что внутри источника питания электроны движутся от его плюса к
его минусу. Все встает на свои места, когда вспомнишь, что лампа является нагрузкой для
источника питания, а постоянный ток является выпрямленным и сглаженным
переменным током, который может иметь направление только в одну сторону при его
выпрямлении. А электрический ток – это направленное движение электронов.
Электронный поток, движущийся от катода лампы к ее аноду, выбирает из
поверхностного слоя сетки и вторичные электроны, особенно тогда когда анодное
напряжение имеет большую величину, что наблюдается при работе лампы в сильно
недонапряженном режиме. Недонапряженный режим возникает при малой величине
амплитуды возбуждения, или тогда, когда неправильно настроен П – контур, и связь с
антенной (нагрузкой) слишком велика, то есть тогда, когда величина емкости
конденсатора связи с антенной слишком мала. Казалось бы, ничего страшного.
Но вторичные электроны, выбитые из экранирующей сетки, притягиваются анодом, что
создает обратный ток экранирующей сетки. Вот тут все и начинается. Все меньше
электронов поступает от сетки к плюсу источника питания экранирующей сетки,
напряжение на ней возрастает, что приводит к еще большей эмиссии вторичных
электронов из сетки. Напряжение на ней еще увеличивается. Получается замкнутый
порочный круг, процесс развивается лавинообразно и может привести к выходу тетрода
из строя. Одна из причин выхода лампы из строя заключается в том, что при увеличении
напряжения на экранной сетке происходит увеличение анодного тока, мощность,
рассеиваемая на аноде, резко возрастает. Анод начинает перегреваться, при сильном
перегреве анода из него начинают выделяться остаточные газы. Вакуум внутри лампы
сильно ухудшается, происходит внутренний пробой, и радиолампа выходит из строя.
Вторая причина выхода лампы из строя - из-за перегрева и деградации самой
экранирующей сетки. Получается, что источник питания должен не только отдавать, но и
поглощать ток, что возможно только при использовании параллельного стабилизатора
напряжения, который в простейшем виде представляет собой цепочку из стабилитронов,
дополненную балластным резистором. Исходя из вышеизложенного, можно сделать три
вывода. Первый, тетрод должен работать в слегка недонапряженном режиме, близком к
критическому, не допускающему возникновение динатронного эффекта анода, что
ограничивает получаемую от него мощность. Второй – стабилизатор должен быть только
параллельного типа, который не допускает появление динатронного эффекта
экранирующей сетки. И, наконец, третий - даже абсолютно верно рассчитанный и
изготовленный П - контур надо настраивать правильно, так как от его настройки зависит
напряженность режима лампы, а значит, и ее судьба. У современных тетродов самый
уязвимый электрод – это экранирующая сетка. Ни в коем случае не следует превышать
допустимые для нее параметры. Кроме того, она является надежным индикатором
исправности усилителя мощности. Надо обязательно индицировать величину тока
экранной сетки. Максимальная его величина соответствует настройке П - контура в
резонанс. Если ток слишком большой, надо несколько уменьшить амплитуду
возбуждения, или увеличить связь с антенной.
Литература
1.И.П. Жеребцов «основы электроники», Энергия, 1974г.
2 «Питание и защита современных тетродов» www.ifwtech.com / g3sek
P.S. Эта статья опубликована мной в журнале "РАДИОМИР КВ И УКВ"№7 за 2004 год.