Триод

Лампа Audion Де Фореста стала известна как триодная лампа, потому что в ней было три элемента:нить накала, сетка и пластина (точно так же, как «ди» в названии диода обозначает два элемента:нить накала и пластину). Более поздние разработки в области технологии диодных ламп привели к усовершенствованию эмиттера электронов:вместо использования нити накала непосредственно в качестве излучающего элемента, нить накала могла нагревать другую металлическую полосу, называемую катодом.

Это уточнение было необходимо, чтобы избежать некоторых нежелательных эффектов лампы накаливания как эмиттера электронов. Во-первых, нить накала испытывает падение напряжения по всей длине, поскольку ток преодолевает сопротивление материала нити и рассеивает тепловую энергию. Это означало, что потенциал напряжения между разными точками по длине нити накала и другими элементами в трубке не будет постоянным. По этой и аналогичным причинам переменный ток, используемый в качестве источника питания для нагрева нити накала, будет иметь тенденцию вносить нежелательные «шумы» переменного тока в остальную часть цепи трубки. Кроме того, площадь поверхности тонкой нити накала в лучшем случае была ограничена, а ограниченная площадь поверхности элемента, излучающего электроны, имеет тенденцию накладывать соответствующий предел на токонесущую способность трубки.

Катод представлял собой тонкий металлический цилиндр, плотно прилегающий к скрученной проволоке нити. Катодный цилиндр будет нагреваться нитью накала в достаточной степени, чтобы свободно испускать электроны без нежелательных побочных эффектов фактического протекания нагревающего тока, как это должно было быть с нити накала. Условное обозначение трубки для триода с катодом с косвенным нагревом выглядит так:

Поскольку нить накала необходима для всех типов вакуумных ламп, кроме нескольких, ее часто опускают в символе для простоты или можно включить в чертеж, но без подключений к ней:

На рисунке показана простая схема триода, чтобы проиллюстрировать его базовую работу в качестве усилителя:

Низковольтный сигнал переменного тока, подключенный между сеткой и катодом, попеременно подавляет, а затем усиливает поток электронов между катодом и пластиной. Это вызывает изменение напряжения на выходе схемы (между пластиной и катодом). Величины переменного напряжения и тока на решетке лампы обычно довольно малы по сравнению с колебаниями напряжения и тока в цепи пластины. Таким образом, триод функционирует как усилитель входящего сигнала переменного тока (принимая высоковольтную сильноточную мощность постоянного тока, подаваемую от большого источника постоянного тока справа, и «дросселируя» ее с помощью контролируемой проводимости лампы).>

В триоде величина тока от катода к пластине («контролируемый» ток является функцией напряжения между сеткой и катодом (управляющий сигнал) и напряжения между пластиной и катодом (электродвижущая сила, доступная для выталкивания электронов. К сожалению, ни одна из этих независимых переменных не оказывает чисто линейного влияния на величину тока, проходящего через устройство (часто называемого просто «током пластины»). То есть, ток триода не обязательно отвечает прямым пропорционально приложенному напряжению.

В этой конкретной схеме усилителя нелинейности усугубляются, поскольку напряжение пластины (относительно катода) изменяется вместе с напряжением сетки (также относительно катода), поскольку ток пластины дросселируется лампой. В результате будет форма волны выходного напряжения, не совсем похожая на форму волны входного напряжения. Другими словами, причудливость триодной лампы и динамика этой конкретной схемы будут искажать форму волны. Если бы мы действительно хотели усложнить, как мы это заявили, мы могли бы сказать, что лампа вводит гармоники, не в состоянии точно воспроизвести форму входного сигнала.

Еще одна проблема с поведением триода - паразитная емкость. Помните, что всякий раз, когда у нас есть две проводящие поверхности, разделенные изолирующей средой, образуется конденсатор. Любое напряжение между этими двумя проводящими поверхностями будет генерировать электрическое поле в этой изолирующей области, потенциально сохраняя энергию и вводя реактивное сопротивление в цепь. Так обстоит дело с триодом, наиболее проблемным между сеткой и пластиной. Это как если бы между парами элементов в лампе были подключены крошечные конденсаторы:

Теперь эта паразитная емкость довольно мала, а реактивные сопротивления обычно высоки. . Обычно, если речь не идет о радиочастотах. Как мы видели на примере лампы Audion Де Фореста, радио, вероятно, было основным применением этой новой технологии, поэтому эти «крошечные» емкости стали больше, чем просто потенциальной проблемой. Чтобы преодолеть ограничения триода, потребовалось еще одно усовершенствование ламповой технологии.