Pentoda

Пентода

Конструкција пентоде и намена кочеће решетке

Пентода је савршенија електронска цев од триоде и тетроде.Она има катоду,аноду и три решетке: управљачку g1,заштитну g2 и кочећу g3(антидинатронску).Због утицаја кочеће решетке,код пентоде се отклања динатронски ефекат.Кочећа решетка је у облику ретке спирале,која се поставља између аноде и заштитне решетке и спаја са катодом.Код неких врста пентода је тај спој изведен у њиховој унутрашњости и не постоји извод кочеће решетке.Потенцијал кочеће решетке једнак је нули,тј. једнак је потенцијалу катоде.Стога је, чак и при врло малом напону,на аноди,у простору анода-решетка g3,електрично поље усмерено од аноде ка кочећој решетки(слика 9).Такво поље спречава кретање секундарних електрона избијених из аноде ка заштитној решетки,па се они враћају на аноду.Због тога код пентоде не долази до стварања динатронског ефекта.

Слика 9

На заштитну решетку g2 пентоде се доводи позитиван напон Е g2.Како је кочећа решетка спојена са катодом,разлика потенцијала измећу решетки g2 и g3 је једнака напону Е g2.Због те разлике између решетки g2 и g3 ствара се електрично поље усмерено од решетке g2 ка решетки g3.Јачина поља је велика,јер је растојање измешу решетк g2 и g3 мало,а разлика потенцијала услед велике вредности Еg2 је велика.У том простору делује и поље аноде,али је његова јачина између решетки g3и g2 мала.Стога је резултујуће поље усмерено од решетке g2 ка решетки g3 ,а за електронски проток је кочеће..Поље зауставља електроне са малим брзинама и враћа их на заштитну решетку.Јачина кочећег поља између решетки g2 и g3 се мења са променом напона на аноди.Што је већи напон на аноди,то је већа јечина поља аноде а мања јачина кочећег поља.Режим при коме се известан број електрона из простора између решетки g2 и g3 враћа на решетку g3 ,зове се режим повратка.Режим повратка електрона се добија када су вредности напона на аноди мале.Јачина кочећег поља између решетки g2 и g3 зависи такође од потенцијала кочеће решетке.Зато се она у неким случајевима користи као друга управљачка решетка.Ако се на кочећу решетку доведе негативан напон у односу на катоду,разлика потенцијала између решетки g2 и g3 расте и јачина кочећег поља између решетки се повећава.Према томе,мењањем негативног напона на кочећој решетки,може се управљати протоком електрона у цеви.Када се g3 користи као управљачка решетка,на њој треба мењати напон за десетину волти да би се створио режим повратка електрона на заштитну решетку.Кочећа решетка пентоде заклања аноду од осталих електрода.Зато је код пентоде капацитивност анода-управљачка решетка Саg1 врло мала,тј.износи хиљадите делове пикофарада.Проток електрона у пентоди се ствара на сличан начин као у триоди,под утицајем сталног електричног поља заштитне решетке.У пентоди не може да дође динатронског ефекта,те се на њену заштитну решетку прикључује већи позитиван напон него на заштитну решетку тетроде.То условљава повећање густине електронског протока у цеви и повећање стрмине.Заштитна решетка се обично напаја из анодног извора-преко делитеља напона или преко отпорника Rg2,као код тетроде.За наизменичну компоненту струје је заштитна решетка спојена са катодом преко кондензатора за блокирање великог капацитета.Отпорност кондензатора за наизменичну струју је незнатна,те је наизменични потенцијал заштитне решетке једнак нули,тј. потенцијалу катоде.

Карактеристике пентоде

На путу протока електрона,у пентоди се налазе три решетке.Готово потпуно испресецано решеткама,електрично поље аноде не стиже до катоде,те анодни напон у нормалном режиму веома мало утиче на интензитет електронског протока и величину анодне струје пентоде.Због тога се анодни напон може потпуно занемарити.Тиме се објашњава разлика карактеристика пентоде и карактеристика триоде и тетроде.Решеткина карактеристика пентоде показује зависност анодне струје од напона на управљачкој решетки када је константан напон на аноди,заштитној решетки и кочећој решетки Ia=f (Ug1) при Ua=const.Ug2=const,Ug3=const.Напон на кочећој решетки је обично једнак напону катоде јер је решетка спојена са катодом.Решеткине карактеристике пентоде се по свом облику не разликују од аналогних карактеристика тетроде(слика 10).Како се види са слике,решеткине карактеристике снимљене при различитим вредностима анодног напона мало се чиме разликују једна од руге.То доказује слаб утицај анодног напона на анодну струју.Карактеристике снимљене при различитим напонима на заштитној решетки доста се разликују једна од друге,док карактеристике снимљене при већим напонима на заштитној решетци налазе се више лево и њихова стрмина је већа.Повећањем напона на заштитној решетки,расте јачина електричног поља,што условљава проток електрона у цеви и решеткина карактеристика се помера

Слика 10

улево.Због повећане густине елктронског протока и брзине електрона,повећава се стрмина цеви.Понекад се код појачавача врло високих фреквенција,на заштитну решетку доводи већи напон од напона на аноди-ради повећања стрмине цеви.Анодна карактеристика пентоде показује зависност анодне струје од анодног напона када је константан напон на управљачкој,заштитној и кочећој решетки, тј .Ia= f(Ua) при Ug2=const,Ug3= const, има два дела : стрми и благо нагнути-који представља радни део.

Слика 11

Када је анодни напон једнак нули,не постоји електрично поље аноде.Између решетки g2 и g3 делује кочеће електрично поље.Електрони који су прошли решетку g2 доспевају у кочеће поље и губе брзину пре него што дођу на решетку g3.Затим се под утицајем тог стања враћају на заштитну решетку.Према томе,када је анодни напон једнак нули,сви електрони доспевају на заштитну решетку,па је њена струја велика.Повећањем напона на аноди,јачина кочећег поља између решетки g2 и g3 се смањује.Истовремено се између аноде и решетке g3 ствара убрзавајуће поље аноде.Тада се број електрона који стижу до аноде повећава а број електрона који се враћају на решетку g2 смањује.Повећањем напона Ua,врши се поновна расподела електрона измећу заштитне решетке и аноде.Повећање анодног напона је праћено повећањем анодне струје и смањењем струје заштитне решетке.При анодном напону Ua’,јачина кочећег поља постаје недовољна за повратак електрона на заштитну решетку.Када је анодни напон већи од Ua’,сви електрони савлађују кочеће поље између решетке g2 и g3.Тада струју заштитне решетке стварају само они електрони који су њоме захваћени.Такав режим се зове режим захватаНапон Ua’ за пријемно-појачавачке пентоде није велики и обично износи 20 до 40V У режиму повратка (Ua<Ua’),при повећању напона на аноди,анодна струја расте на рачун смањења броја електрона који се враћају на заштитну решетку.У режиму захвата анодна струја може да расте само на рачун повећања укупне струје у цеви.Међутим,и поред тога,анодни напон пентоде практично не утиче на величину укупне струје у цеви,те у режиму захвата анодна струја скоро не зависи од величине напона на аноди.На слици 12 дата је једна фамилија анодних карактеристика пентоде.Из облика карактеристика се види да анодна струја веома зависи од напона на управљачкој решетки.Анодне карактеристике су основне каркатеристике пентоде,јер се решеткине карактеристике снимљене при различитим вредностима напона на аноди практично поклапају.Због тога се решеткине карактеристике не могу користити за прорачун електронских кола.За снимање карактеристика пентода се користи коло приказано на слици 13.Кочећа решетка је спојена са катодом.

Слика 12

Слика 13

Параметри пентодеПараметри петоде су већи него параметри триоде и тетроде.Анодни напон врло мало утиче на величину анодне струје.То значи да се анодна струја и при великим променама ΔUa незнатно мења.Зато се унутрашња отпорност пентоде за наизменичну струју :

Ri=ΔUa/ΔIa,

мери десетинама и стотинама килоома,па и више.Код високофреквентних пентода унутрашња отпорност је близу 1МΩ,док код нискофреквентних и осцилаторских пентода унутрашња отпорност износи десетину килоома.Коефицијент појачања :

Μ= ΔUa/ ΔUg

Високофреквентних пентода износи 1000 до 2000,а код појединих врста пентода он је још већи.Стрмина цеви:

S= ΔIa/ ΔUg,

неких врста пентода достиже 10 mA/V и више.То се постиже применом врло густе решетке и снажне индиректно грејане катоде при малом растојању између њих, а такође и подесном конструкцијом цеви у целини.Вредности основних параметара S,μ и Ri зависе од напона на заштитној решетки.Повећање напона,повећава густину и брзину електронског протока.Када је већи број електрона,решетка управља већом анодном струјом и стрмина цеви расте.Са друге стране,при већој густини електронског протока се добија већи утицај анодног напона на величину анодне струје.Зато се са повећањем напона Ug2 коефицијент појачања и унутрашња отпорност цеви смањују.Зависност основних параметара пентоде од напона на заштитној решетки је приказана на слици 14.

Слика 14

Важни параметривисокофреквентних пентода су њихове међуелектродне капацитивности.При прорачуну високофреквентних појачавача,не треба узети у обзир ове међуелектродне капацитивности,већ само оне које цев уноси у коло.То су следеће капацитивности цеви:

-улазна,

-пролазна,

-излазна.

Улазна капацитивност цеви

је капацитивност између управљачке решетке и осталих уземљених електрода(има се у виду уземљење за високу фреквенцију).Код пентоде је улазна капацитивност :

Cul=Cg1k+Cg1g2,

Где је: Cg1k-капацитивност између управљачке решетке и катоде Cg1g2- капацитивност између управљачке и заштитне решетке.

Пролазна капацитивност цеви

је капацитивност Cag1 између управљачке решетке и аноде.

Излазна капацитивност цеви

је капацитивност између аноде и осталих уземљених електрода.Код пентоде је излазна капацитивност:

Ciz=Cag3+Cag2+Cak,

Где је: Cag3 - капацитивност између аноде и кочеће решетке, Cag2 – капацитивност између аноде и заштитне решетке, Cak - капацитивност између аноде и катоде.

Пентода са променљивом стрмином

Неке врсте високофреквентних пентода имају развучену решеткину карактеристику (слика 15),на којој су јасно изражена 3 дела:део а – на коме је вредност стрмине мала,део б – на коме је вредност стрмине велика, и део ц – који је прелазни.То су цеви са променљивом стрмином.

слика 15

Променљива стрмина се добија посебном конструкцијом управљачке решетке,која се састоји из два дела:један део(већи) решетке је густ (б)други део(а) је редак (слика 16)

Слика 16

Прекидни напон и стрмина цеви зависе од густине решетке.Што је решетка гушћа,тј. што је мање растојање између њених завоја,то је мањи прекидни напон цеви и стрмина S.Електронска цев са променљивом стрмином може да се разматра као две паралелно спојене цеви са различитим параметрима.Када је негативан напон на решетки велики,електрони пролазе само кроз део цеви где је решетка ретка (а).Други део цеви где је решетка густа(б) затворен је.Тада је укупна струја у цеви и стрмина мала(део а на слици 15).При смањењу негативног напона на решетки,почиње да проводи део цеви са густом решетком.Како је други део цеви већи од првог,укупна струја је већа.Када су негативни напони на решетки мали,анодна струја се ствара углавном на рачун другог дела цеви који има густу решетку.Зато је стрмина цеви са малим негативним напонима на решетки велика.Средњи део карактеристика одговара таквом напону на решетки при коме раде оба дела решетке.Цеви са променљивом стрмином се доста користе у пријемницима за аутоматску регулацију појачања.Када је амплитуда наизменичног напона на решетки константна,амплитуда наизменичне компоненте анодне струје зависи од негативног преднапона на решетки.У пријемницима се коефицијент појачања аутоматски мења у зависности од амплитуде пријемног сигнала.Када је амплитуда сигнала на решетки мала,ствара се мали негативни напон.Тада је стрмина цеви велика и амплитуда наизменичне компоненте анодне струје је такође велика.Када је амплитуда сигнала велика,на решетки се ствара велики негативан напон а стрмина је мала.Због тога је напон на излазу појачавача у оба случаја приближно једнак по амплитуди.

Пентода са повећаном стрмином

У неким колима неопходно је употребити цеви са што је могуће већом стрмином.Велика стрмина се постиже на следећи начин:1. Смањењем растојања између управљачке решетке и катоде и коришћењем танке жице пречника 8μ,тј. при растојању између решетке и катоде од око 40μ,добија се стрмина од 17 mA/V.Међутим сложеност конструкције и отежана технолошка обрада условљавају високу цену ових цеви.2. Коришћењем секундарне емисије,тј. способношћу једнод примарног електрона да се из површине метала избије неколико секундарних електрона.У цевима у којима се примењује овај начин,проток примарних електрона се управља решетком.На њиховом путу се поставља електрода(или електроде), са чије површине настаје секундарна емисија и секундарни електронски проток.Струју у анодном колу ствара секундарни електронски проток.При пулзацији примарног електронског протока,секундарни електронски проток постаје такође пулзирајући,али му је амплитуда пулзација неколико пута већа од амплитуде пулзација примарног електронског протока.На тај начин се може добити стрмина од неколико десетина mA/V.Цеви са секундарном емисијом су нестабилне при раду,имају мали радни век и зато се ретко примењују.3. Коришћењем катодне решетке-обзиром да цевса катодном решетком стварно има шест електрода.Поред обичних електрода које има пентода,у таквој цеви постоји и катодна решетка ,која је постављена између управљачке решетке и катоде.На катодну решетку се доводи мањи позитиван напон(6 до 15 V).Услед овог напона се између катодне решетке и катоде ствара убрзавајуће електрично поље.Под утицајем овог поља се електрони,пошто напусте катоду,крећу ка катодној решетки.Известан број електрона пада на катодну решетку и у њеном колу ствара струју,док остали електрони долећу у простор катодна решетка –управљачка решетка.Како је напон на управљачкој решетки негативан,поље у простору је кочеће.У кочећем пољу електрони губе брзину и уз површину управљачке решетке образују електронски облак,тзв.виртуелну катоду .Овај електронски облак,у ствари,и представља извор електрона за стварање струје у колу аноде и заштитне решетке.Мало растојање између електронског облака и управљачке решетке обезбеђује велику стрмину цеви.Велико растојање између управљачке и катодне решетке,чији је наизменични потенцијал једнак нули,доводи до мале капацитивности управљачке решетке према маси.Мала вредност ове капацитивности је пожељна при раду цеви на врло високим фреквенцијма.Код цеви са катодном решетком се може постићи стрмина до 30 mA/V и више.Унутрашња отпорност за наизменичну струју износи неколико десетина килоома ко 100кΩ.

Врсте пентода

Високофреквентне пентоде

Високофреквентне пентоде чине најбројнију групу цеви.Намењене су првенствено за појачање осцилација високих и врловисоких фреквенција,а углавном се примењују у пријемницима различите намене.У зависности од фреквентног опсега,од облика апаратуре и других услова,високофреквентне пентоде треба да испуне одређене захтеве.Због тога се израђује велики број врста високофреквентних пентода са различитим вредностима параметара.Улазна капацитивност високофреквентних пентода креће се у опсегу од 2 до 15pf. Пролазна капацитивност износи хиљадите,а понекад и стоте делове пикофарада.Излазна капацитивност већине високофреквентних пентода је 2 до 7 pf.Стрмина различитих врста пентода је од неколико mA/V до 30 mA/V, у зависности од намене цеви.Унутрашња отпорност за наизменичну струју код разних цеви износи од неколико десетина до 1 МΩ и више.Коефицијент појачања је обично 1000 до 2000.Неке високофреквентне пентоде имају променљиву стрмину.Међу високофреквентним пентодама постоје и цеви са катодном решетко,које су специјално намењене за широкопојасно појачање осцилација високих и врло високих фреквенција.Неке од високофреквентних пентода са кретком карактеристиком су универзалне и примењују се за појачање и ХФ напона.

Нискофреквентне пентоде

Нискофреквентен пентоде се примењују како за појачање напона,тако и за појачање снаге ниске фреквенције,пошто код пентода не постоји динатронски ефекат.Пентоде намењене за појачање ниске фреквенције имају слабији заклон аноде и веће вредности међуелектродних капацитивности.За појачање нискофреквентних напона се користе универзалне пентоде,које су већ раније споменуте.За појачање снаге се израђују нарочито снажне пентоде.Оне имају велику стрмину,снажну катоду и велику дозвољену анодну дисипацију.

Осцилаторске пентоде

Осцилаторске пентоде су намењене за стварање и појачање високофреквентних осцилација.Израђују се за снагу која не прелази неколико киловата.Кочећа решетка таквих пентода је густа и на њу се прикључује мањи позитиван напон.Ово доводи до повећања хоризонталног дела карактеристике и до потпунијег искоришћења снаге цеви.