ДВУХЭЛЕКТРОДНАЯ ЛАМПА

Начиная Практикумы, посвященные электронным лампам, считаем нужным предупредить: проводя эксперименты и собирая опытные конструкции с применением электронных ламп, вам придется иметь дело с электросетью, с достаточно высокими напряжениями, необходимыми для питания радиоламп. Не забывайте об этом, будьте особо осторожны!

Прежде всего, почему эти приборы, широко используемые для выпрямления переменного тока, усиления и генерирования электрических колебаний самых различных частот и многих других целей называют «электронными»? Потому что их действие основано на движении в них отрицательных электрических зарядов — электронов.

ДИОД

Если внутрь лампы накаливания поместить металлическую пластину, сделав от нее проволочный вывод (рис. 1) и откачать из баллона воздух до очень низкого давления, то получится модель простейшей двухэлектродпой электронной лампы — диода с катодом непосредственного, или прямого, накала, и пластиной с выводом — анодом. Если катод накалить, подключив к нему батарею накала Бн (рис. 2) соответствующего напряжения, а между катодом и анодом включить анодную батарею Ба, но так, чтобы с анодом был соединен ее положительный полюс, то в цепи катод-анод-батарея Ба появится анодный ток Iа.

Почему в этой, казалось бы разорванной, цепи возникает ток? Причина тому — термоэлектронная эмиссия катода и электрическое поле внутри лампы. Раскаленный катод непрерывно эмиттирует (излучает, испускает) свободные электроны, образующие вокруг него электронное «облачко». Под действием электрического поля между катодом и анодом, созданного батареей Ба, электроны, покидая «облачко», с огромной скоростью движутся к положительно заряженному аноду, образуя ток во всей цепи.

Величина анодного тока Iа диода зависит от напряжения на аноде Uа. Чтобы в этом убедиться, предлагаем снять вольтамперяую характеристику диода, например, одного из диодов лампы 6Ц4П (рис. 3). Для этого кроме лампы и ламповой панели для нее, потребуются еще источники питания цепей анода и накала катода, миллиамперметр на ток до 25 — 30 ма и вольтметр с пределами измерения напряжений от 1 — 3 до 12—15 в.

Лампа 6Ц4П представляет собой двойной диод с одним общим катодом и предназначается для работы в выпрямителях ламповых приемников с питанием от источников переменного тока. Электронные лампы, выполняющие такую функцию, называют кенотронами (буква Ц в маркировке). Катодом этой лампы, то есть электродом, излучающим электроны, служит не нить накала, как в модели нашего диода, а металлическая трубка, обычно никелевая, с оксидным покрытием, подогреваемая изнутри изолированной от нее питью накала. Такие катоды называют катодами косвенного накала, или подогревными. Нумерация выводных штырьков электродов лампы 6Ц41Т, то есть ее цоколевка, обозначена на рис. 3, а цифрами.

Нити накала большей части радиоламп с подогревным катодом рассчитаны на переменное напряжение 6,3 в (цифра 6 в маркировке ламп). Для ее питания используйте трансформатор, понижающий напряжение электросети до 5,5 — 6,3 в. Напряжение батареи Ба может быть 9 — 12 в. Ее можно составить из двух-трех батарей 3336Л (КБС-Л-0,5). С помощью переменного резистора R, включенного потенциометром, можно плавно изменять напряжение на аноде.

Источником питания анодной цепи может быть низковольтный выпрямитель с регулируемым выходным напряжением, которому был посвящен предыдущий Практикум (см. «Радио», 1971, 4). В этом случае отпадет надобность в переменном резисторе и вольтметре.

Включите питание нити накала, а спустя 30—40 сек, когда катод лампы прогреется, подайте на анод напряжение 0,5 в. Миллиамперметр мА, включенный в анодную цепь лампы, зафиксирует ток 0,7 — 0,8 ма. Увеличьте напряжение на аноде до 1 в — анодный ток возрастет до 1,2—1,3 ма. При напряжении на аподе 2 в анодный ток составит 2,5—2,6 ма, при напряжении 3 в он будет немногим больше 4 ма, при напряжении 4 в — около 6 ма и т. д. Измеренные напряжения и токи записывайте, а затем на клетчатой или миллиметровой бумаге постройте график зависимости тока от напряжения. По горизонтальной оси вправо отложите напряжения на аноде Uа, а по вертикальной оси вверх соответствующие этим напряжениям — значения анодного тока Iа. У вас получится вольтамперная характеристика (рис. 3, б) — кривая, характеризующая зависимость анодного тока диода лампы 6Ц4П от напряжения на его аноде.

А если еще больше увеличивать анодное напряжение? Анодный ток будет расти, а протяженность прямолинейного участка вольтамперной характеристики еще больше увеличиваться, но до определенного предела, когда рост анодного тока станет постепенно замедляться. Этот предел называют порогом насыщения диода. Он наступает, когда под действием электрического поля все электроны, испускаемые катодом, притягиваются анодом. Дальнейшего значительного увеличения анодного тока можно добиться только повышением температуры катода, но это для лампы опасно.

А если аноды обоих диодов лампы (6Ц4П соединить вместе? Лампа станет работать как один диод, а ее анодный ток при тех же напряжениях на анодах будет примерно в два раза больше. Вольтамперная характеристика такого диода будет круче идти вверх, как бы «прижимаясь» к оси Iа. Проверьте это на опыте.

Для опытов можно использовать любой другой кенотрон, например, 6Ц5С, двойные диоды 6Х2П, 6Х6С, а также любую другую усилительную лампу, соединив все ее сетки с анодом, чтобы превратить ее в диод. Результаты будут примерно такими же.

А теперь поменяйте местами полярность включения батареи Ба (или выпрямителя), чтобы подать на анод диода отрицательное напряжение. Каким бы оно ни было, стрелка миллиамперметра не стронется с нулевой отметки. Вывод напрашивается сам собой: диод является односторонним проводником тока — пропускает ток только тогда, когда на его аноде относительно катода действует положительное напряжение. При отрицательном напряжении на аноде диод закрыт и ток через него идти не может. Это свойство двух электродных электронных ламп, как и полупроводниковых диодов, широко используют для выпрямления переменного тока, детектирования высокочастотных модулированных сигналов.

КЕНОТРОННЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

Чтобы убедиться в выпрямительных свойствах диода, включите его в цепь переменного тока, например, в цепь вторичной обмотки трансформатора, понижающего напряжение электросети до 9 — 12 в. В цепь включите миллиамперметр постоянного тока со шкалой на 40—50 ма (рис. 4). Как только катод лампы прогреется, в анодной цепи, в том числе и во входящей в нее вторичной обмотке трансформатора, появится пульсирующий ток (график на рис. 4), о чем будет свидетельствовать отклонение стрелки миллиамперметра. Диод открывается и пропускает через себя ток только тогда, когда на его аноде относительно катода положительные напряжения — происходит однополупериодное выпрямление переменного тока (на графике рис. 4 штриховыми линиями показаны «срезанные» диодом отрицательные полуволны переменного тока).

Практическая схема однополупериодного выпрямителя на кенотроне 6Ц4П показана на рис. 5. Аноды его диодов соединены, так что лампа работает как одноанодный кенотрон. Пульсации тока, питающего нагрузку выпрямителя, сглаживаются фильтром, состоящим из резистора R1 и электролитических конденсаторов С1 и С2. Резистор R2 служит для того, чтобы конденсаторы фильтра С1 и С2 быстро разряжались после выключения выпрямителя при отсутствии нагрузки. Обмотка IV силового трансформатора Тр1 предназначена для питания нитей накала ламп усилителя низкой частоты, приемника или иной нагрузки, подключенной к выпрямителю.

В выпрямителе вместо кенотрона 6Ц4П можно использовать другие кенотроны, например, 6Ц5С, 5Ц4С, но, учтите, их цоколевка иная (см. «Радио» 9 и 12 за 1970 год).

Силовой трансформатор может быть готовым, например, от радиоприемника «Рекорд-53М», или самодельным. Для самодельного трансформатора потребуется сердечник с площадью сечения среднего стержня 7—8см2, например, Ш24Х30, Ш26Х30. Первичная обмотка (I) трансформатора с таким сердечником должна содержать: для сети напряжением 127 в — 760 витков провода ПЭВ-1 0,27 — 0,31, для сети напряжением 220 в — 1320 витков провода ПЭВ-1 0,2—0,23; анодная обмотка (II) — 900—950 витков провода ПЭВ-1 0,12—0,15, обмотки накала кенотрона (III) и накала ламп (IV) — по 40 витков провода ПЭВ-1 0,8— 1,0. Для кенотрона 5Ц4С (напряжение нити накала 5 в) обмотка III должна содержать 30 витков. Первой наматывайте сетевую обмотку (I), второй — анодную (II), третьей — обмотку накала кенотрона (III), четвертой — обмотку накала ламп (IV). Между слоями провода в обмотках делайте прокладки из тонкой (конденсаторной) бумаги, а между обмотками — из более толстой или из нескольких слоев тонкой бумаги. Вместо провода ПЭВ-1 можно использовать провод марок ПЭЛ, ПЭВ-2.

Мощность рассеяния резисторов R1 и R2 должна быть не менее 2 вт. Электролитические конденсаторы С1 и С2 типа КЭ-1 или КЭ-2 на рабочее напряжение — не менее 300 в. Предохранитель Пр1 на ток 1а, выключатель питания Вкг — тумблер.

Конструкция выпрямителя произвольная. Важно лишь, чтобы выпрямитель был удобным и безопасным при пользовании им. Правильно собранный выпрямитель никакого налаживания не требует.

Этим выпрямителем, который в дальнейшем может стать двухполупериодным, вы будете пользоваться на очередных Практикумах.

Ваш комментарий к статье