М. А. Нюренберг.
Современная приемная техника полностью основана на применении катодных ламп, и ни одно приемное устройство для более или менее дальнего приема, немыслимо без катодных ламп. Однако далеко не всем радиолюбителям доступно применение ламповых приемников. Одной из наиболее важных причин, препятствующих распространению ламповых приемников среди широких масс радиолюбителей, является слишком большая стоимость анодных батарей и сравнительно непродолжительный срок службы последних.
Применение двухсеточных ламп, требующих для питания анодов батареи напряжением только в 10—20 вольт, открывает перед радиолюбителями широкие возможности применения ламповых приемников при небольших затратах. В этой статье мы хотим познакомить радиолюбителей с устройством и работой двухсеточной лампы и теми путями, по которым должен итти радиолюбитель-экспериментатор в работе с двухсеточными лампами.
С внешнего вида двухсеточная лампа очень похожа на усилительную лампу УТ1 и отличается от обыкновенной катодной лампы только устройством электродов. Как показывает название, двухсеточная лампа, в отличие от обыкновенной лампы, имеет две сетки, выполненные в виде спирали и окружающие нить накала. Поверх сеток расположен обычный цилиндрический анод. Устройство электродов двухсеточной лампы показано на черт. 1.
Внутренняя сетка, расположенная ближе к нити накала, называется «добавочной», или «катодной сеткой»; сетка, расположенная поверх катодной сетки, носит название «анодной» сетки. Двухсеточная лампа иногда называется по числу электродов «четырехэлектродной» лампой.
Нить накала, анодная сетка и анод подводятся к четырем ножкам, расположенным внизу цоколя так же, как у обыкновенной катодной лампы. Катодная же сетка подводится к специальному винтовому зажиму, укрепленному на цоколе лампы сбоку.
Трестом заводов слабого тока выпущена лампа типа «Микро ДС». Эта лампа принадлежит в числу так называемых экономических ламп, т. е. ее нить накала сделана из торированного вольфрама. Напряжение накала этой лампы = 3,6 вольта, ток накала = 0,06 амп., что позволяет обходиться без аккумуляторов и применять для накала сухую батарею. Так же как и лампа типа «Микро», она боится перекала, т. е. при напряжении выше указанного нить накала может потерять способность испускать электроны, может «потерять эмиссию».
Из статей в предыдущих номерах журнала (1) читателю известно, что с нити накала обычной катодной лампы вылетают электроны, которые и образуют собой «диодный» ток в лампе. Электроды, вылетая с нити накала, образуют вокруг нити нечто вроде облачка из электронов, которое носит название «пространственного заряда». Пространственный заряд, будучи отрицательным, действует затормаживающим образом на вылетающие из нити новые электроны и уменьшает эмиссию нити. К аноду обычной катодной лампы прикладывается довольно большое положительное напряжение, благодаря которому часть электронов пространственного заряда летит к аноду лампы и пространственный заряд, уменьшаясь, уменьшает также затормаживание, препятствующее вылету электронов с нити.
Сетка обычной катодной лампы, помещенная между нитью и анодом, регулирует число пролетающих к аноду электронов, регулирует силу анодного тока. Очень важно отметить, что действие сетки на электроны пространственного заряда гораздо сильнее действия анода, напр., изменение напряжения на сетке на 1 вольт производит такое же влияние на количество пролетающих электронов, как изменение напряжения анода на 10 вольт. Грубо говоря, сетка действует в десять раз сильнее, чем анод, что объясняется близостью сетки к нити.
Катодная сетка двухсеточной лампы включается всегда так, что она оказывается заряженной положительно относительно нити накала (черт. 2) и является как бы помощником аноду в деле борьбы с пространственным зарядом. Картина получается следующая.
На электроды пространственного заряда действует не только анодное напряжение, но и положительное напряжение, приложенное к добавочной (катодной) сетке. От действия этого положительного напряжения электроны начинают двигаться по направлению к сетке, и пространственный заряд уменьшается, т. е. катодная сетка выполняет, работу анода — уменьшает пространственный заряд. Будучи расположенной значительно ближе в нити, катодная сетка, как уже было указано выше, должна иметь значительно меньшее напряжение, чем напряжение, которое потребовалось бы аноду для производства той же работы.
Так как сетка представляет собою спираль с большими промежутками между нитками, то электроны только в небольшом количестве оседают на ней большинство же электронов пролетает через отверстия сетки и летит мимо анодной сетки к аноду. Анодная сетка выполняет в двухсеточной лампе ту же роль, какую выполняет обычная сетка в трехэлектродной лампе — она управляет анодным током.
Таким образом, катодная сетка, из-за ее близости к нити накала, косвенно заменяет высокое напряжение, прикладываемое к аноду обычной лампы.
Так же как и в случае обычной катодной лампы, о достоинствах и недостатках двухсеточной лампы можно судить по характеристикам лампы. Характеристики дают графическую зависимость силы анодного тока от приложенного напряжения к анодной сетке. Но в случае двухсеточной лампы для нас представляют интерес не только изменения анодного тока, но также и изменения тока в цепи катодной сетки. На черт. 3 даны две кривые показывающие изменения токов анода и катодной сетки в зависимости от напряжения на анодной сетке; напряжения на аноде и катодной сетке поддерживаются постоянными. Как видно из этих кривых, при увеличении напряжения анодной сетки ток в цепи анода увеличивается, а в цепи катодной сетки уменьшается. Чем объяснить такое явление. Чем объяснить наличие значительного тока в цепи катодной сетки.
Выше мы говорили, что только небольшая часть электронов задерживается на катодной сетке; большая же часть летит по направлению к аноду. Это не совсем верно, и мы сейчас в это утверждение внесем некоторые поправки. Электроны, действительно, пролетают мимо катодной сетки, и почти не задерживаются на ней тогда, когда на анодной сетке напряжение положительное. Анодная сетка в этом случае помогает «протаскивать» электроны через катодную сетку, и на последней задерживается очень незначительное количество электронов. Картина резко изменяется, когда на анодной сетке напряжение отрицательное. В этом случае пролетевшие через катодную сетку электроны будут отталкиваться обратно отрицательно заряженной анодной сеткой и попадать на положительную катодную сетку, в цепи которой появится ток. Чем больше положительное напряжение катодной сетки, и чем больше отрицательное напряжение анодной сетки, — тем больше будет ток в цепи катодной сетки. Сказанное наглядно иллюстрируется характеристиками ламп.
Ток в цепи катодной сетки и его изменение (относительно анодного тока дают двухсеточной лампе некоторые преимущества, позволяя использовать лампу в так называемых пуш-пуллных схемах, о которых речь будет в следующей статье. В то же время этот ток является и недостатком лампы, так как требует большего расхода тока анодной батареи.
На черт. 4, даны характеристики двухсеточной лампы «Микро ДС», для различных напряжений на катодной сетке и аноде.
1) Статьи Н. Изюмова "Катодная лампа".