Формула Баркгаузена, иначе основное ламповое уравнение — математическое выражение, связывающее между собой параметры электронной лампы (крутизну характеристики, статический коэффициент усиления, проницаемость и внутреннее сопротивление). Названа по имени немецкого учёного Генриха Баркгаузена ().
Математическое выражение Через статический коэффициент усиления :
Через проницаемость :
где
— статический коэффициент усиления, равный отношению приращения анодного напряжения к приращению сеточного напряжения при постоянном анодном токе: Поскольку для того, чтобы сохранить силу анодного тока неизменной при повышении напряжения на аноде, необходимо понизить напряжение на сетке, постольку знаки приращений анодного и сеточного напряжений противоположны. Таким образом, лампа переворачивает фазу колебаний на (полупериод). Строго говоря, для получения положительного коэффициента усиления, необходимо, с учётом знаков, использовать формулы , но этот минус часто опускают (), отсчитывая напряжения на сетке в обратную сторону.; — крутизна статической характеристики, равная отношению приращения анодного тока к приращению сеточного напряжения при постоянном напряжении на аноде — внутреннее сопротивление лампы переменному току, равное отношению приращения напряжения на аноде к приращению анодного тока — проницаемость лампы, равная отношению приращения сеточного напряжения к приращению анодного напряжения при постоянном анодном токе .
Обычно крутизну выражают в мА/В , тогда внутреннее сопротивление следует брать в кОм.
Физический смысл Формула показывает, что лишь два из трёх основных параметров триода являются независимыми, третий полностью определяется этими двумя.
Проницаемость и коэффициент усиления
Из определения видно, что статический коэффициент усиления и проницаемость лампы — взаимно обратные величины и имеют один и тот же физический смысл: насколько сильнее влияет на анодный ток потенциал сетки по сравнению с потенциалом анода.
Проницаемость показывает, какая доля силовых линий электрического поля анода проникает сквозь сетку к катоду. Таким образом, чем гуще сетка, тем проницаемость лампы ниже, а коэффициент усиления выше.
Управляющие сетки с переменной густотой позволяют варьировать проницаемость разных участков лампы и регулировать коэффициент усиления в широких пределах изменением величины отрицательного смещения на сетку, лампы такого типа называются «варимю».
Крутизна
По размерности имеет смысл проводимости, но это не проводимость какой-либо одной цепи, а взаимная проводимость цепей сетки и анода. Крутизна тем выше, чем ближе сетка расположена к катоду, и чем больше эмиттирующая поверхность катода.
Внутреннее сопротивление Поскольку коэффициент усиления (проницаемость) и крутизна характеристики связаны с конструктивными параметрами электродной системы лампы, постольку внутреннее сопротивление с конструкцией лампы напрямую не связано, и определяется двумя независимыми параметрами по формуле Баркгаузена.
Зависимость от режима лампы При снижении потенциала управляющей сетки крутизна лампы снижается. Происходит это потому, что образованное катодом электронное облако («виртуальный катод») отталкивается и отдаляется от сетки, а площадь его поверхности уменьшается. При этом коэффициент усиления и проницаемость лампы, зависящие от густоты сетки, остаются неизменными, соответственно, растёт внутреннее сопротивление лампы.
Многосеточные лампы Для ламп с экранирующей сеткой (тетроды, пентоды, гексоды, гептоды) формула Баркгаузена по-прежнему справедлива, но зависимость электрических параметров от конструкции лампы — более сложная. Зависимость крутизны и внутреннего сопротивления от потенциала управляющей сетки при неизменном потенциале экранирующей — такая же, как у триода, но изменение потенциала экранирующей сетки вызывает сильное изменение как крутизны и внутреннего сопротивления, так и коэффициента усиления, который растёт с уменьшением потенциала экранной сетки.
Лампы «варимю» обычно — пентоды.
Примечания
Источники
Литература
Категория:Электроника Категория:Именные законы и правила Категория:Электронные лампы