5.5. Усилитель на электронной лампе

Схема простейшего усилителя на пентоде изображена на рис. 5.13, а. При малом сигнале (режим линейного усиления) связь между анодным током и напряжениями сетка - катод, анод - катод определяется соотношением

где

D = 1/SR_i - проницаемость по управляющей сетке (соотношение справедливо при работе без сеточного тока).

Крутизна S характеристики i_а (u_ск) и внутреннее сопротивление пентода R_i являются дифференциальными параметрами, определенными при незначительных отклонениях тока i_a от исходного значения i_а0 в рабочей точке на вольт-амперной характеристике пентода.

Рис. 5.13. Простейший усилитель на пентоде (а) и схема замещения анодной цепи (б)

Знак плюс перед вторым слагаемым в выражении (5.40) выбран в связи с тем, что u_ак в данном случае рассматривается как напряжение независимого источника.

Для тока цепи сетки можно составить выражение, аналогичное (5.40):

где R_ск - сопротивление сетка - катод, а S_ca - крутизна характеристики i_с (u_ак).

Переходя к комплексным амплитудам и имея в виду общую схему замещения активного четырехполюсника (рис. 5.2), заменим u_ск амплитудой Ε₁ входного гармонического сигнала, ток i_с в цепи сетки - амплитудой Ι₁, а ток i_a - амплитудой Ι₂ = Ι_а. Как и в предыдущем параграфе (см. рис. 5.12, а), полагаем Тогда уравнения (5.1) и (5.3) запишутся

При усилении слабых сигналов рабочая точка на характеристике i_a (u_ск), как правило, устанавливается в области отрицательных напряжений u_ск. В этом случае ток сетки отсутствует, входная проводимость сетка - катод практически равна нулю (R_ск → ∞), и матрица проводимостей принимает вид

Таким образом,

Матрице (5.41') соответствует схема замещения четырехполюсника (трехполюсника), представленная на рис. 5.13, б.

Используя формулу (5.17), находим коэффициент усиления напряжения

где μ = SR_i = 1/D - коэффициент усиления лампы.

Из выражения (5.42) видно, что усилительная способность лампы μ используется тем полнее, чем больше отношение Z_H/R_i. В холостом режиме (Z_H → ∞) коэффициент усиления каскада

Помимо рассмотренной здесь схемы с общим катодом, возможны также схемы с общей сеткой и с общим анодом. Эти три схемы являются аналогами соответствующих схем транзисторных усилителей (с общим эмиттером, общей базой и общим коллектором).