Читателям, конечно, хорошо известно, как много применений имеет катодная лампа в современной радиотехнике. При всем разнообразии схем лампа используется в сущности в трех основных направлениях: для усиления слабых токов, для детектирования, т.-е. выпрямления токов высокой частоты, и для генерирования, т.-е. возбуждения переменных токов.
Существует большое количество катодных ламп разных типов и систем, и чтобы суметь применять их для той или иной задачи, нужно выбрать лампу, основные свойства которой подходили бы к этой задаче, и правильно ее использовать. Чем же можно охарактеризовать лампу и отличить один тип лампы от другой? Из предыдущих номеров "Радиолюбителя" известно, что при изменении потенциала (напряжения), приложенного к сетке, сильно изменяется ток в цепи анода (цилиндра) лампы. Ясно: чем сильнее будет изменяться ток в цепи анода при малых изменениях потенциала сетки, тем лучше будет работать лампа, как усилитель. Но как подсчитать величину усиления? Ведь в современной технике нельзя обходиться такими неопределенными выражениями, как "немного лучше или немного хуже". Необходимо точно измерить, насколько лучше или хуже, и рассчитать наперед, как надо сделать, чтобы было хорошо. Ответ на эти вопросы и на многие другие дадут характеристики катодных ламп.
Попробуем сделать исследование усилительной лампы, чтобы получить точную зависимость силы тока в цепи анода от потенциала сетки. Для этого нам потребуется всего два измерительных прибора: вольтметр постоянного тока до 100 вольт и миллиамперметр постоянного тока до 10 миллиампер (mA); кроме того, нужны основные батареи, применяемые при всяких работах с катодными лампами: 4-вольтовая для накала нити и 80-вольтовая для получения высокого напряжения на аноде и еще добавочная батарея из сухих элементов вольт в 25.
Собрав схему так, как показано на рис. 1, наложим на сетку сперва большое отрицательное напряжение — 20вольт, приключив минус батареи к сетке, а плюс к отрицательному полюсу батареи накала; при этом миллиамперметр в цепи анода покажет отсутствие тока. Если уменьшать отрицательное напряжение на сетке, включая постепенно все меньшее и меньшее число элементов, мы увидим, что в цепи анода появится небольшой ток, и когда на сетке не будет никакого добавочного потенциала (для чего ее придется соединить накоротко с отрицательным полюсом батареи накала), ток будет около 2 mA. Теперь присоединим минус сеточной батареи к минусу нити накала и будем накладывать на сетку положительное напряжение сперва одного, затем двух, трех и т. д. элементов. Сила тока в цепи анода будет при увеличении потенциала сетки постепенно прибывать, но при некотором напряжении мы заметим интересное обстоятельство: дальнейшее нарастание тока прекращается и величина тока остается постоянной, сколько бы ни прибавлялось напряжение на сетке. Наши наблюдения запишем в следующей таблице:
| Напряжение на сетке в вольтах | —15 | —10 | —5 | 0 | +5 | +10 | +15 | +20 | +25 |
| Ток в цепи анода в mA | 0,1 | 0,4 | 1,2 | 2,2 | 3,2 | 3,8 | 4,1 | 4,2 | 4,2 |
Можно сказать, что полученная таблица будет вполне характеризовать работу нашей лампы при напряжении 80 вольт на аноде и при определенном накале. Эту таблицу можно очень наглядно изобразить в виде графики.
Каждому знакомы наглядные диаграммы, применяемые для иллюстрации различных вопросов в статистике, например, диаграммы роста населения, величины товарооборота страны, цен на товары и т. п. На рис. 2 изображен, например, рост числа радиолюбительских кружков, обслуживаемых Радиобюро МГСПС.
По горизонтальной линии откладываются равные промежутки, соответствующие одному месяцу, и над каждым месяцем строится столбик, показывающий число зарегистрированных кружков в этот месяц.
Этот же способ легко применить и для представления зависимости тока в цепи анода от напряжения на сетке. Возьмем лист клетчатой бумаги и проведем две линии, перпендикулярные одна другой (рис. 3). Эти линии называются осями координат, а точку их пересечения (О) — началом координат. Будем теперь откладывать на нашу горизонтальную ось напряжение на сетке, при чем каждые две клеточки будем считать за 5 вольт; положительные напряжения на сетке будем откладывать направо от начала, а отрицательные — налево. Данному напряжению на сетке соответствует определенная сила тока в цепи анода; так, при +5 v на сетке, ток равен 3,2 mA. Отложим силу тока вверх, подобно столбику диаграммы, и поставим в конце ее крестик; за 1 mA удобно будет принять 2 клеточки. Подобным же образом для каждого напряжения на сетке мы нанесем свой столбик с крестиком на клетчатой бумаге; откладывать десятые доли клетки надо научиться на глаз.
Те два отрезка, которые мы откладывали, выражающие силу тока при данном напряжении, называются координатами этой точки. Отрезок, откладываемый вправо или влево (в нашем случае это напряжение), называется абсциссой; отрезок, откладываемый кверху или книзу, называется ординатой. Столбики, на вершинах которых мы ставили крестики, служат лишь временными подмостками. Соединив все крестики сплошной кривой линией, мы получим наглядную картину зависимости анодного тока от потенциала сетки. Эта кривая и называется характеристикой анодной цепи. Подмостки-координаты можно стереть, когда кривая построена.
Совершенно таким же образом можно найти характеристику цепи сетки. Для этого придется поставить миллиамперметр в цепь сетки и проделать такие же измерения силы тока в цепи сетки при различных потенциалах. Таким образом мы найдем нижнюю кривую на рис. 3. Ток в цепи сетки получается только при положительных потенциалах на оси (рис. 3); вернее говоря, ток в сетке начинается уже, примерно, при —1 v, но при отрицательном и нулевом потенциале сетки он так мал, что миллиамперметр его не покажет — надо взять более чувствительный прибор. Итак заметим, что ток в сетке при отрицательных потенциалах, меньших 1 v, будет равен нулю, — это нам дальше понадобится.
