Рассылка "Вестник старого радио". Выпуск 20 (Декабрь 2008) ( /oldradio/subsc/020.htm)

Радиоприемник "Днiпро-52"

     Радиоприемник "Днiпро-52" серийно выпускался министерством местной промышленности Украины с 1952 г. в г.Днепропетровске (УССР). Приемник рассчитан для работы в длинноволновом, средневолновом и коротковолновом диапазонах и прослушивания граммзаписей при подключении к адаптерному входу.

Подробнее...

Журнал QST

Loose Couplers

     Эти устройства использовались как первичное устройство настройки первых приемников, и получили название "Loose Couplers", что дословно переводится как "свободно сцепленные", известные также как "Receiving Transformer" ("Получающий преобразователь"), которые получили широкое распространение в течении "юных лет" радио, до примерно до 1920-х годов.

Подробнее...

     Работа большинства радиотехнических устройств немыслима без применения в их схемах усилительных элементов. В старой ламповой аппаратуре это были электронные или радиолампы. Лампы выполняли самые разнообразные функции. С их помощью производилось усиление колебаний, преобразование одного вида сигналов в другой, генерирование колебаний, детектирование и др.

Электронная эмиссия. Катоды.

Как известно, все тела в природе состоят из мельчайших частичек атомов, каждый из которых имеет положительно заряженное ядро и вращающиеся вокруг него электроны, которые несут отрицательный заряд. Одни электроны расположены вблизи ядра и связаны с ним большими по величине, внутренними силами притяжения, другие удалены от ядра на большее расстояние и на них силы притяжения действуют в меньшей степени. Наконец, часть электронов наиболее удалена от ядра и поэтому слабо связана с ним внутренними силами электростатического взаимодействия. Эти электроны обладают большой подвижностью и могут перемещаться в объеме данного тела. Вследствие этого они получили название свободных электронов.

Если свободным электронам сообщить каким-либо образом дополнительно некоторое количество энергии, они получат возможность, преодолев силы притяжения ядра, выйти из поверхности тела в окружающую пространство. Такое излучение электронов из поверхности тела в окружающее пространство под воздействием внешнего источника энергии называется электронной эмиссией.

Сообщить электронам дополнительную энергию можно несколькими способами и в соответствии с этим существует несколько видов электронной эмиссии: электростатическая, фотоэлектронная и вторичная эмиссия.

В электровакуумной технике используется термоэлектронная эмиссия, которая возникает обычно при нагревании тела. Поэтому в радиолампе имеется электрод, служащий для эмитирования электронов при его нагревании, который называется катодом.

Сначала катоды радиоламп изготавливались из тонкой вольфрамовой проволоки и нагревались током, потребляемым от гальванических элементов. Затем для увеличения эффективности работы поверхность катодов стали покрывать тонким слоем другого металла (тория). В настоящее время катоды покрываются слоем окислов щелочноземельных металлов - бария, стронция, кальция и др.

Так же как и торированная, бариевая нить накала представляет собой вольфрамовую нить покрытую очень тонким слоем бария. Бариевая нить в меньшей степени теряет эмиссию при перекале, чем торированная, и поэтому более надежна в эксплуатации.

Eще более экономична оксидная нить накала, изготовленная из сплава никеля с железом и с другими металлами и покрытая слоем химического соединения металлов бария и стронция с углеродом и кислородом. Оксидные нити накала в несколько раз экономичнее барированных.

Нити, специально обработанные с целью уменьшения работы вылета и получения достаточного тока эмиссии при сравнительно низкой температуре, носят название активированных нитей. Кроме описанных выше существуют и другие способы активирования нитей накала электронных ламп.

Обычно катод выполняется в виде металлического цилиндра (трубки), на наружную поверхность которого нанесен слой окислов щелочноземельных металлов. Внутрь трубки вставляется подогреватель, т.е. проводник, свернутый в спираль. Через этот проводник пропускается электрический ток, нагревающий проводник, а вместе с ним и металлическую трубку с нанесенным на нее слоем оксидов. При этом из активного слоя (слоя окислов) начинает излучаться электроны. Такие катоды с косвенным подогревом получили название подогревные катоды. Эти лампы используются в сетевых приемниках.

Лампы с катодом, изготовленные из тонкой проволоки, для питания от сети переменного тока оказались не пригодными и их используют только для батарейных приемников, т.к. в промежутках между импульсами тока нить остывает и эмиссия происходит не непрерывно, а толчками. На выходе приемника слышится сильный фон переменного тока.

Двухэлектродная лампа (диод)

Если в баллоне лампы вблизи ее нити накала поместить другой металлический электрод - например пластинку или пустотелый цилиндр, и от этого электрода сделать наружу вывод, мы получим так называемую простейшую двухэлектродную лампу, или диод, в котором одним электродом будет служить нить накала, а другим - пластинка. Оба электрода помещают в стеклянный (керамический или металлический) баллон, из которого откачен воздух.

Кроме батареи включаемой между концами нити и служащей для ее накала может быть включена вторая батарея, (или вообще источник напряжения) между нитью накала и пластинкой. Если эта батарея будет присоединена положительным полном к пластинке, именуемой анодом лампы, а отрицательным - к нити, то внутри лампы между анодом и нитью возникает электрическое поле. Это поле будет направлено от анода к нити. Электроны, вылетающие из нити, будут попадать в это поле и так как они представляют собой частицы отрицательного электричества, то они будут двигаться против поля, т. е. от нити к аноду. В результате в лампе установится движение электронов от нити к аноду. Электроны, попадающие на анод, создают на нем избыточный отрицательный заряд вследствие чего возникнет движение электронов во внешней цепи от анода через батарею к нити (на которой вследствие эмиссии образуется недостаток электронов). Таким образом, в контуре, образованном участком нить-анод и внешней цепью, возникнет электрический ток. Так как направлением электрического тока принято считать направление движения положительных зарядов или направление, обратное истинному движению отрицательных зарядов, то, очевидно, электрический ток во внешней цепи, соединяющей анод с нитью, будет направлен от нити к аноду (отрицательно заряженные электроны во внешней цепи движутся от анода к нити). Этот ток можно обнаружить при помощи измерительного прибора мА (миллиамперметра), включенного в цепь.

Если бы мы включили батарею в обратном порядке, т.е. положительным полюсом к нити, а отрицательным - к аноду, то и электрическое поле между нитью и анодом внутри лампы изменило бы свое направление, т. е. оно было бы направлено от нити к аноду. Так как электроны могут двигаться только против направления поля, то в данном случае поле, создаваемое батареей, будет отталкивать вылетевшие из нити электроны назад к ней и они не смогут попасть на анод. При этих условиях и ток в цепи диода и во внешней цепи не возникнет. Поэтому, для того чтобы в цепи диода возник ток, батарея (и вообще всякий источник напряжения) должна быть присоединена положительным полюсом к аноду, а отрицательным - к нити накала.

Электрическое поле внутри диода из ускоряющего превратится в тормозящее, и под действием этого поля все электроны, вылетевшие из катода, возвратятся обратно к катоду. Ток через диод протекать не будет. Следовательно, диод обладает свойством односторонней проводимости и пропускает ток лишь в том случае, когда внешнее напряжение приложено к аноду в положительной полярности. Это свойство диода является основным и в какой бы схеме ни работал диод, какие бы функции ни выполняла эта схема, работа самого диода всегда основана на свойстве односторонней проводимости.

Пользуясь вольтамперной характеристикой можно определить качество данного диода и сравнить его с другими диодами. Для оценки качества диодов введено понятие о так называемой крутизне характеристики, под которой подразумевается отношение изменения анодного тока диода ΔIa к соответствующему изменению напряжения ΔUa на аноде диода, т. е.

S=ΔIa/ΔUa

Крутизна характеристики диода S показывает, на сколько изменится величина анодного тока диода при изменении анодного напряжения на один вольт. Крутизна характеристики является важным параметром диода, в значительной степени определяющим его качества.

Вторым важным параметром диода является его внутреннее сопротивление (обозначается буквой Ri). Внутреннее сопротивление диода, как и всякое сопротивление, измеряется в омах и представляет собой то сопротивление, которое оказывает диод протекающему через него переменному току. Численно внутреннее сопротивление диода определяется как отношение изменения напряжения на аноде диода к изменению анодного тока этого диода, т. е.

Ri=ΔUa/ΔIa

или

Ri=1/S

Как видно из формулы, внутреннее сопротивление диода есть величина, обратная крутизне его характеристики. Следовательно, чем больше крутизна характеристики диода, тем меньше окажется его внутреннее сопротивление.

Третьим, параметром диода, имеющим большое практическое значение, является мощность рассеяния на аноде (обозначается буквой Ра). Напряжение, созданное источником Ea и приложенное между анодом и катодом диода, заставляет электроны, вылетевшие из катода, двигаться по направлению к аноду с достаточно большой скоростью. При соударении электронов с анодом энергия, запасенная электронами при движении, переходит в тепло, нагревающее анод. Следовательно, на аноде диода рассеивается некоторая электрическая мощность, величина которой зависит от величины напряжения Uа и величины тока, протекающего через диод. Таким образам, мощность рассеяния на аноде прямо пропорциональна напряжению, действующему между анодом и катодом диода, и силе тока, протекающего через диод:

Pa=UaIa

Для каждого конкретного типа диодов существует вполне определенная величина мощности рассеяния на аноде, превышать которую недопустимо во избежание перегрева и выхода из строя данного диода. Эта величина носит название допустимой мощности рассеяния на аноде и приводится в справочных - таблицах. Чтобы увеличить мощность, рассеиваемую лампой, необходимо обеспечить усиленный теплоотвод от ее анода, для чего аноды мощных диодов изготавливают достаточно больших размеров с дополнительными пластинами - охлаждающими ребрами. Кроме того, для увеличения коэффициента теплоотдачи анодам и охлаждающим ребрам придается черный цвет.

Диоды, применяемые в радиотехнике для выпрямления переменного тока, называются кенотронами. Для детектирования колебаний используются малогабаритные маломощные диоды, рассчитанные на малые рабочие токи.

В настоящее время, кроме вакуумных диодов, большое распространение получили полупроводниковые диоды, успешно применяющиеся как для выпрямления переменных токов, так и для детектирования колебаний.

Продолжение следует.

Использованы материалы из книги Комарова Е.Ф. Учебное пособие радиотелемастера. Москва: "Издательство Досааф", 1970. - С.66-82.