Katodový kondenzátor

Elektronky často mají v katodovém obvodu zařazený odpor, na kterém vzniká průchodem anodového proudu a případně i proudu druhé mřížky úbytek napětí (Obr. 1). Tento úbytek tvoří mřížkové předpětí řídicí mřížky, neboť je zařazen mezi ní a katodou tak, že mřížka je o příslušnou hodnotu zápornější než katoda. Zapojení se hojně používá, protože je jednoduché a navíc stabilizuje anodový proud; výrobci pak povolují vyšší hodnoty svodových odporů než při předpětí pevném. 

obr4

Obr. 1: Elektronka s odporem v anodovém a katodovém obvodu

Nevýhodou zapojení je, že katodový odpor způsobí silnou zápornou zpětnou vazbu, takže zesílení stupně značně poklesne a zvýší se jeho vnitřní odpor. Dále může svodem a kapacitou mezi katodou a žhavicím vláknem dojít k přenesení rušivého napětí ze žhavení na katodu. Proto se paralelně ke katodovému odporu zapojuje kondenzátor Ck (viz Obr. 2), který v ideálním případě představuje pro všechna střídavá napětí zkrat. 

obr5

Obr. 2: Blokování katodového odporu kondenzátorem

Zesílení stupně můžeme zjistit dosazením do vzorce 

A=−μRa/(Ri+Ra+(μ+1)Zk)                                  (1)

Například u elektronky ECC83 máme v jednom z doporučených zapojení Ra=166kΩ (odpor v anodě 220kΩ paralelně s mřížkovým svodem následující elektronky 680kΩ), Zk=Rk=2,7kΩ, Ri=80kΩ a μ=100. Pokud je katodový odpor dokonale blokován kondenzátorem, je Zk=0 a zesílení A=−100.166/(80+166)=−67,5. Zesílení s neblokovaným katodovým odporem je  A=−100.166/(80+166+(100+1).2,7)=−32; zmenšení je tedy citelné. 

Nemá-li zesílení příliš klesnout, musí být výraz (μ+1)Zk pro všechny kmitočty požadovaného rozsahu malý proti Ri+Ra, takže musí platit IZkI « (Ri+Ra)/(μ+1). S výjimkou případu, kdy je Rk « (Ri+Ra)/(μ+1) a katodový kondenzátor není potřebný, musí Ck splňovat podmínku 1/2πfCk«(Ri+Ra)/(μ+1) nebo  2πfCk» (μ+1)/(Ri+Ra). Toto musí platit i pro nejnižší frekvenci, při které je požadavek nejpřísnější, totiž  2πfminCk» (μ+1)/(Ri+Ra). Kolikrát musí být 2πfminCk větší než (μ+1)/(Ri+Ra) závisí na tom, jaké požadavky na zesílení A máme. Připustíme-li na kmitočtu fmin relativní pokles výstupního napětí na hodnotu k, můžeme z rovnice (1) a z výrazu pro impedanci členu v katodě odvodit vzorec pro kapacitu kondenzátoru Ck.  

Při kmitočtu f je impedance paralelního spojení RkCk:

Zk=RkII1/j2πfCk=Rk/(1+j2πfCk)                            (2)

Absolutní hodnota (modul) impedance Zk  je:

 IZkI=Rk/√(1+4π2f2Ck2Rk2)                                  (3) 

Po dosazení rovnice (3) do (1) a nezbytných úpravách dostaneme vzorec pro kapacitu kondenzátoru

Ck=(1/2πfRk )√(Rk2k2(μ+1)2/(Ra+Ri)2(1−k)21)     (4)

Pro triodu ECC83 z uvedeného příkladu můžeme určit kapacitu Ck například pro kmitočet 40Hz a relativní pokles k=0,8 (-2dB):

Ck=(1/2π.40.2700 )√(27002.0,82.(100+1)2/(166000+80000)2.(1−0,8)21)=

(1/80π.2700).√(27002.0,64.1012/2460002.0,22−1)=

(1/80π.2700).√(19,66−1) = 6,4.10-6F = 6,4μF

Vzorec (4) není příliš vhodný pro použití u pentod, protože se v něm vyskytuje zesilovací činitel μ, jehož hodnotu u nich neznáme tak přesně jako u triod. Za předpokladu, že μ»1 a Ra«Ri, což u pentod bývá splněno, je možné (4) zjednodušit na 

Ck=(1/2πfRk)√(Rk2k2S2/(1−k)21)                              (5)

Jak je vidět, vyskytuje se ve vzorci z parametrů elektronky pouze strmost.

Vliv katodového kondenzátoru na přenos nízkých kmitočtů je možné korigovat v obvodu anody, takové zapojení je na Obr. 3. 

obr6

Obr. 3: Korekce v anodovém obvodu 

Korekční obvod se skládá z kapacity Cf a odporu Rf. Korekce útlumové i fázové charakteristiky nastane při splnění podmínek

CkRk=CfRf 

Rf/Ra=SRk

V praxi se někdy katodový kondenzátor skládá ze dvou kapacit, například z elektrolytického a svitkového kondenzátoru nebo ze svitkového a keramického kondenzátoru. Tím se zaručí správná funkce v širokém kmitočtovém rozsahu. U elektrolytických kondenzátorů je vhodné vzít do úvahy i relativně vysokou toleranci jejich kapacity a její změnu v důsledku stárnutí.

 

 


Tento web používá soubory cookies. Dalším procházením tohoto webu vyjadřujete souhlas s jejich používáním.