Динамические характеристики

Динамические характеристики усилительного каскада на ламповом триоде – это зависимость между мгновенными значениями напряжений и токов в его цепях. Динамических характеристик существует довольно много видов. Вот основные из них:

1) Выходная динамическая характеристика, показывающая зависимость выходного тока от напряжения на аноде;

2) Входная динамическая характеристика, представляющая собой зависимость входного тока от входного напряжения;

3) Проходная динамическая характеристика, отражающая зависимость выходного тока или напряжения от входного тока или напряжения;

4) Сквозная динамическая характеристика, характеризующая зависимость выходного напряжения или тока от э.д.с. источника сигнала.

Наиболее важной для нас является выходная динамическая характеристика. Именно ее используют при расчетах для определения точки покоя на семействе статических характеристик лампы по заданным напряжению источника анодного питания Еа, сопротивлению нагрузки постоянному току Rн и напряжению или току смещения на сетке.

Выходная динамическая нагрузка является линейной. Для ее построения на горизонтальной оси семейства статических характеристик отмечают точку, соответствующую заданному анодному напряжению Еа, а на вертикальной оси – точку Ia, в которой выполняется выражение Ia = Ea/Rн. Проведенная через эти точки линия называется нагрузочной прямой постоянного тока, а точка пересечения этой прямой со статической характеристикой выбранного для этого каскада напряжения или тока смещения определяет режим работы лампы при отсутствии сигнала и называется точкой покоя (см. рис.1).

Рис.1

Координаты этой точки показывают ток покоя Io и напряжение покоя Uo анода. Очевидно, что с увеличением сопротивления в цепи анода Ra нагрузочная прямая постоянного тока будет иметь более пологий вид, а при уменьшении этого сопротивления – более крутой.

Выходную динамическую характеристику переменного тока используют в основном для графического расчета каскадов усиления мощности, поэтому здесь ее рассматривать не имеет смысла. Отметим лишь, что в момент прохождения сигнала через ноль рабочая точка лампы будет находиться в точке покоя, а значит, в этой точке нагрузочная прямая переменного тока будет пересекаться с нагрузочной прямой постоянного тока.

Характеристики лампы описывают зависимость между анодным током Ia, анодным напряжением Ua и напряжением на сетке Uc по отношению к катоду. Так как зависимость между тремя величинами нельзя изобразить на двухмерной плоскости, то одну из величин принимают постоянной и изображают график зависимости между двумя другими. Делается это по одной простой причине – так как лампа представляет собой нелинейный прибор, то изменения токов и напряжений в ее цепях не подчиняются закону Ома, а математические функции, их описывающие, превращаются в нагромождение сложных систем нелинейных и линейных уравнений, связанных между собой посредством дополнительных систем математического моделирования. В связи с этим большой интерес представляет 3D – моделирование массивов данных, сведенных в одну матрицу и реализованное посредством специальной программы, отображающей полную математическую модель лампы и ее внешних цепей. Многочисленные потуги буржуев в этой области явно не имеют успеха, так как я уже отмечал, что это довольно сложная математическая задача, требующая к тому же недюжинных познаний в физике и незаурядного таланта в области машинного программирования. Так что пока приходится довольствоваться традиционными методами расчета лампового каскада усиления.