Elektronky s nábojovou mřížkou

V článku o tetrodě a pentodě jsme uvedli, že první mřížka tetrody má záporné předpětí a slouží jako řídicí, na druhé, stínicí mřížce je vyšší kladné napětí. Takové uspořádání ale není jediné. Již v roce 1919 vytvořil Walter Schottky tetrodu s nábojovou mřížkou*). Ta má první mřížku s malým kladným napětím a druhá mřížka, která slouží jako řídící, je záporná. První mřížka zvětšuje počet elektronů, odsávaných z prostorového náboje u katody. Mnohé elektrony prochází mezi závity nábojové mřížky do oblasti mezi ní a řídicí mřížkou. Zde se zpomalují a tvoří prostorový náboj, neboli virtuální katodu.Ta má velkou plochu a je rozložena velmi blízko řídicí mřížky. To dává elektronce velkou strmost a anodový proud v poměru k anodovému napětí. Tetroda s nábojovou mřížkou  je použitelná již při anodovém napětí 5÷15V, to je její hlavní přednost. Proto jí byly osazovány nejstarší přenosné přijímače a později se uplatnila i jako měnič kmitočtu v prvních superhetech (na G1 se přivádělo napětí oscilátoru a na G2 vstupní napětí).  Použití nábojové mřížky není omezeno jen na tetrody, setkáme se s ní i u elektronek s více mřížkami jako je například vojenská hexoda RV2,4P45 a heptoda DAH50.

Anodová charakteristika tetrody s nábojovou mřížkou se nijak podstatně neliší od charakteristik triody, má ale větší zakřivení. Proto mají elektronky s nábojovou mřížkou malý pracovní rozsah a příliš se nehodí pro zesilovače výkonu. Zajímavé  jsou charakteristiky znázorňující anodový proud a proud první mřížky  v závislosti na napětí druhé (záporné) mřížky. Jak je zřejmé z Obr. 1, vzrůstá při změně napětí druhé mřížky v kladném směru anodový proud, zatímco proud první mřížky klesá. Část elektronů se totiž před druhou mřížkou obrací zpět k první, kladné mřížce a jejich podíl vzrůstá se záporným napětím druhé mřížky. Tomuto jevu -řízení proudu jedné mřížky napětím na následující mřížce- se říká zpětné řízení.  V praxi ho lze využít například pro obraceč fáze.

char_dvoum_elky

Obr. 1: Charakteristiky dvoumřížkové elektronky  

Elektronky s nábojovou mřížkou se již nevyrábí a vesměs se jedná o typy těžko dostupné. Pro experimenty je ale možné použít běžnou napěťovou pentodu, například typu 6Ž8 (6Ж8) a připojit její řídicí (G1) a stínicí (G2) mřížku  na kladné napětí a brzdicí mřížku (G3) použít jako řídicí. Ve známé Termanově příručce**)  je uvedena ještě druhá možnost: První mřížka je připojena na kladné napětí a ruší prostorový náboj, druhá mřížka  slouží jako řídicí a třetí jako stínicí. V tomto zapojení má elektronka větší vnitřní odpor i zesilovací činitel. V obou případech stačí k dobré funkci již napětí 6V.  

pent_jako_dvoum

Obr. 2: Zapojení pentody jako elektronky s nábojovou mřížkou 

Nábojová mřížka si našla cestu i do několika moderních typů elektronek. V polovině 50. let uvedla americká firma Tung-Sol na trh celou řadu elektronek pro autorádia napájená přímo z 12V akumulátoru. Dva typy, 12K5 a 12DV8, byly tetrody s nábojovou mřížkou. Výkonnější 12K5 je schopna dát v jednočinném zesilovači nízkofrekvenční výkon 40mW.

Druhý příklad je také z 50.let, tentokrát z Ruska. Tam byla nábojová mřížka použita u několika typů elektronek pro širokopásmové a impulsní zesilovače. Cílem bylo dosáhnout vysoké strmosti bez technologicky náročné rámečkové mřížky a tím zlevnit a zjednodušit výrobu. Jak je vidět v tabulce, odpovídají parametry elektronek 6Ж20П (6Ž20P) a 6Ж21П přibližně známé elektronce 6Ж9П, parametry  6Ж22П pak elektronce 6Ж11П. Vstupní a výstupní kapacity, které přímo ovlivňují použitelnost elektronky v širokopásmovém zesilovači, jsou dokonce většinou menší než u odpovídajícího standardního typu. Při praktickém použití vyžadují elektronky s nábojovou mřížkou složitější napájecí zdroj a složitější je i zapojení pro stabilizaci pracovního bodu. K negativům  patří i větší rozptyl  parametrů a vyšší ekvivalentní šumový odpor. Kromě výše uvedených typů se později vyráběla ještě tetroda 6Н19П (6N19P) a hexoda 6Ж44П.  

         6Ж20П    6Ж21П    6Ж9П    6Ж22П    6Ж11П
Anodový proud   mA    16,5±4,5    14±6    15±4    30±12    25±7,5
Proud stínicí mřížky   mA    ≤6     6    4,5    9    7,5
Proud nábojové mřížky   mA    38±10    38±10    -    80    -
Strmost   mA/V    13,5±6,5    13,5±6,5    17,5±3,5    23±8    28±7
Vstupní kapacita   pF    9±1    5,8±0,4    8,5±1    9,3±0,7    13,5±2
Výstupní kapacita   pF    2,45±0,3    1,9±0,25    3±0,5    2,55±0,25    3,45±0,5
Průchozí kapacita   pF    0,04    0,042    0,03    0,06    0,04
Vstupní odpor při f=100MHz      2,2    1,2    1,8    1,2    0,54
Ekvivalentní šumový odpor   Ω    350   1200    350    500    240

Tab. 1: Porovnání parametrů elektronek s nábojovou mřížkou se standardními typy

Na následujícím obrázku je pohled do systému elektronky 6Ж20П; kromě anody a svazkovacích destiček jsou dobře vidět i samonosně vinuté mřížky.

6z20p3

Obr. 3: Elektronka 6Ж20П


*) Používá se i termín mřížka proti prostorovému náboji, prostorová mřížka nebo katodová mřížka. Tetroda s nábojovou mřížkou se někdy označuje jako dvoumřížková elektronka. 

**) Terman: Radio engineers' handbook; ke stažení například zde

 

 


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