ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Применение электронных схем в аналитических приборах из "Инструментальные методы химического анализа" Эта глава предназначена для читателя, малознакомого с электроникой. [c.286] В состав любой электронной схемы входят как активные, так и пассивные элементы. К активным элементам относятся вакуумные я газонаполненные лампы, а также диоды, транзисторы, фотоэлементы и другие полупроводниковые приборы к пассивным — сопротивления, конденсаторы, индуктивности, реле и т. п. Кроме того, в состав электронных схем часто входят такие элементы, как переключатели, плавкие предохранители, сигнальные лампочки. В большинстве случаев необходим также источник питания, роль которого могут играть батареи или выпрямители. [c.286] Вакуумные электронные лампы. Принципиальная схема трехэлектродной вакуумной лампы триод) показана на рис. 22.1. Внутри стеклянного или металлического баллона электронной лампы помещены катод К, который накаливается с помощью подогревателя Н, присоединенного к батарее Б -, анод А и управляющая сетка О, расположенная между катодом и анодом. Анод присоединен к положительной клемме батареи ба через сопротивление нагрузки Потенциал сетки может быть изменен с помощью потенциометра R, соединенного с батареей Электроны, эмитируемые гдрячим катодом, притягиваются к положительному аноду. Изменяя потенциал сетки, можно таким образом управлять потоком электронов. Управляющая сетка обычно находится под небольшим отрицательным потенциалом относительно катода. Чем отрицательнее сетка, тем меньшее число электронов достигают анода, и наоборот с возрастанием потенциала сетки число электронов, достигающих анода, увеличивается. Поскольку сеточный ток весьма незначителен по своей величине, то сетку можно рассматривать исключительно как потенциальный элемент. [c.286] Коэффициент усиления электронной лампы р, определяется как отношение приращения анодного потенциала к приращению сеточного потенциала (с обратным знаком), вызывающему такое же изменение анодного тока. Это отношение лежит в пределах от 10 до 100 для большинства триодов. [c.286] Эта трудность может быть устранена с помощью введения третьей сетки, называемой антидинатронной, которая располагается между экраном н анодом. Лампа подобной конструкции называется пентодом. Антидинатронная сетка, работающая обычно под потенциалом катода, служит для подавления эмиссии вторичных электронов. Пентоды позволяют получить коэффициент усиления по напряжению порядка нескольких тысяч. Принципиальная схема пентода показана на рис. 22.2. [c.287] Существует множество типов электронных ламп, различающихся ПО допустимой МОП [НО-сти рассеяния, максимально допустимому анодному току и другим параметрам. Соответственно их физические размеры колеблются в весьма широких пределах от сверхминиатюрных ламп до гигантских генераторных, применяемых в мощных радиопередатчиках. [c.288] Усилитель на вакуумной лампе. Механизм усиления электрического сигнала триодом или пентодом можно легко уяснить себе на следующем примере (рис. 22.6). Подадим на управляющую сетку синусоидальный сигнал такой величины, чтобы общее изменение напряжения лежало в линейной области анодно-сеточной характеристики лампы. Предположим, что удвоенная амплитуда сигнала равна 1 в, а выходное сопротивление схемы, с которой поступает сигнал, равно 10 ом. Тогда уровень мощности входного сигнала можно определить согласно формуле Р = Е1 = Е 1Я= вг= 10 мквт. [c.288] На рис. 22.6 рассмотрен пример с пентодом 6SJ7. Изменения выходного сигнала (анодного тока) для этого случая должны быть приблизительно 2 ма. Отсюда уровень выходной мощности (для сопротивления нагрузки 105 Р = / = /2= 105. (2-10-3)2 = 0,4 вт, т. е. коэффициент усиления по мощности равен 0,4/10-5 = 40 000. В большинстве случаев более полезно знать коэффициент усиления по напряжению. Для нашего случая падение напряжения на нагрузке равно 7 /= 10 2 10-3 = 200, следовательно, коэффициент усиления по напряжению равен 200/1=200. [c.289] Схема рис. 22.2 предназначена для снятия вольтамперных характеристик. Практическая схема усилителя переменного тока на пентоде приведена на рис. 22.7. Переменный сигнал, предположим, звуковой частоты поступает через конденсатор j на управляющую сетку лампы. [c.289] Эта сетка связана с земляной шиной через сопротивление утечки Rl, так что электроны, попавшие на сетку, могут стекать через него в землю. Усиленный сигнал снимается с анода и через разделительный конденсатор С2 подается на выход (который может быть сеткой следующей лампы). Назначение конденсатора Сг (и аналогично С]) состоит в том, чтобы исключить влияние постоянного анодного напряжения предыдущей лампы на сеточный потенциал последующей. Для нормальной работы лампы на ее управляющую сетку необходимо подавать небольшое отрицательное смещение. Оно может быть получено за счет падения напряжения на катодном сопротивлении з, возникающего при протекании через него постоянной компоненты лампового тока. Таким образом, катод находится под небольшим напряжением по постоянному току относительно земли, тогда как по переменному потенциал катода относительно земли равен нулю за счет шунтирующего конденсатора Сз- На экранную сетку подается постоянное положительное напряжение при помощи сопротивления Переменный сигнал, возникающий на экранной сетке, шунтируется на землю посредством конденсатора С4. Подобные схемы принято называть схемами с емкостными связями, так как входной и выходной сигналы передаются через емкости. Возможна также трансформаторная связь. В этом случае связь между каскадами осуществляется индуктивно, причем влияние режима по постоянному току одного каскада на другой исключается за счет отсутствия непосредственной связи между первичными и вторичными обмотками. [c.289] Описанная схема может быть применена для усиления сигналов переменного тока. Усилители постоянного тока более сложны, чем усилители переменного, и будут рассмотрены ниже. [c.289] Анодно-сеточная обратная связь осуществляется посредством индуктивной связи между витками а и б катушки индуктивности Ь. [c.290] Существует множество других схем ламповых генераторов. В одних обратная связь осуществляется с помощью 7 С-звеньев в других используются пьезоэлектрические кварцевые кристаллы с определенной резонансной частотой. Кварцевые генераторы обладают высокой стабильностью и находят широкое применение, особенно 1в радиочастотном диапазоне. [c.290] Катодный повторитель. Иногда выходной сигнал усилителя снимается непосредственно с катодного сопротивления, как в схеме рис. 22.9. Анод соединяется с положительным полюсом источника питания. Можно показать, что коэффициент усиления по напряжению такой схемы близко к единице, или более точно, и/( .1+1). Небольшая потеря напряжения компенсируется значительным коэффициентом усиления по току, которым обладает катодный повторитель. Это вытекает хотя бы из того факта, что напряжение на катоде приблизительно равно сеточному напряжению, тогда как сопротивление Т 2 много меньше а следовательно, и мощность выходного сигнала значительно больше мощности входного. [c.290] Если снимать выходной сигнал с одного из анодов, то симметричный триггер может быть использован в качестве бинарной пересчетной ячейки, так как на каждые два входных импульса на выходе будет появляться один. При последовательном соединении би1нарных ячеек можно получить схемы с коэффициентами пересчета 2, 4, 8, 16 и т. д. Применение таких счетчиков в измерительных приборах ядерной физики описано в гл. 14. [c.292] Газонаполненные лампы. Электронные лампы, наполненные газом низкого давления, обладают свойствами, совершенно отличными от аналогичных вакуумных ламп. Рассмотрим лампу тлеющего разряда и тиратрон. Лампа тлеющего разряда представляет двухэлектродную лампу в которой оба электрода холодные. Наполняется она инертными газами, такими, как гелий, аргон или неон. Такая лампа будет проводить только в том случае, когда напряжение между ее электродами превысит потенциал зажигания, который зависит от потенциала ионизации газа-наполнителя, его давления, а также от расположения электродов, от вещества, которым покрыты их рабочие поверхности, и т. п. [c.292] Характеристика лампы тлеющего разряда показана на рис. 22.11. Как видно из этого рисунка, ток через лампу не течет до тех пор, пока напряжение питания не достигнет потенциала зажигания. Последний не строго постоянен, мо может изменяться в некоторых пределах в зависимости от интенсивности светового или ионизирующего излучения, воздействующего на возникновение тлеющего разряда в лампе. Как только разряд устанавливается, напряжение на лампе несколько падает и в дальнейшем остается почти постоянным при изменении тока, протекающего через лампу, в очень широких пределах. [c.292] Лампы тлеющего разряда иаходят широкое применение для целей стабилизации напряжения. Например, для стабилизации потенциала экранной сетки пентода может быть применен стабиловольт типа 0В2 (рис. 22.12) . В этом случае при изменении напряжения питания ток стабиловольта может изменяться в диапазоне от 5 до 30 ма, а напряжение па экранной сетке будет оставаться постоянным. [c.292] Вернуться к основной статье