Studijní text

1. Změřte anodové charakteristiky triody EC(C)83. Mřížkové napětí U_g měňte od 0 do -2 V po krocích 0,5 V. Při měření nepřekračujte maximální anodovou ztrátu P_a = 0,2 W. Anodové napětí zvyšujte maximálně do 120 V.
2. Změřte závislost zesílení A = U_výst/U_vst (poměr výstupního napětí ke vstupnímu) triodového zesilovače na frekvenci pro U_g = -0,5 V, U_a = 120 V, R_a = 10⁵ Ω a R_a = 5.10³ Ω U_vst = 0,2 V ve frekvenčním rozsahu 30 Hz – 100 kHz.
3. Změřte závislost zesílení A na velikosti anodového odporu pro U_a = 120 V v rozsahu R_a = 5.10³ – 10⁵ Ω. U_g = -0,5 V při f = 1 kHz, U_vst = 0,2 V.
4. Anodové charakteristiky zpracujte graficky. V grafu vyznačte oblast, kde by byla překročena anodová ztráta P_a = 0,2 W. Zakreslete rovněž zatěžovací přímky pro obě hodnoty anodového odporu R_a z úkolu 2. Určete odpovídající pracovní body a stanovte příslušné hodnoty zesílení a průběh frekvenčních charakteristik.

Základní vztahy a klíčová slova:

trioda, zesilovač, zatěžovací přímka

Poznámky

Je-li anoda triody připojena ke zdroji anodového napětí U_z přes anodový odpor R_a, pak zatěžovací přímka vytíná na ose napětí anodové charakteristiky úsek U_z a na ose proudu úsek U_z/R_a. Tak ji lze snadno zakreslit. Přímka ukazuje, jak v důsledku spádu napětí na anodovém odporu klesá napětí na anodě, jestliže roste anodový proud. Je zřejmé, že pracovní bod triody lze určit graficky jako průsečík zatěžovací přímky s anodovou charakteristikou triody změřenou pro odpovídající napětí mřížky U_g. Pro vynášení frekvenční charakteristiky je vhodné užít logaritmické stupnice jak pro frekvence, tak pro zesílení. Místo absolutních hodnot zesílení U_výst/U_vst (nebo též spolu s nimi) lze na svislou osu vyznačit velikost zesílení v decibelech [dB]:

A_db = 20.log(U_výst/U_vst)

Abychom vysvětlili výhody tohoto způsobu zobrazení, ukažme, jak se projevuje například vliv vazebního kondensátoru C_g1 spolu s mřížkovým odporem R_g (viz obr. 1 na stránce 98 v [1]). Snadno zjistíme, že zesílení je pak úměrné výrazu:

ω τ (1 + ω²τ²)^1/2

kde τ je časová konstanta = R_g1.C_c1. Pro ω « 1/τ je tedy zesílení prakticky konstantní, pro ω = 1/τ poklesne v poměru sqrt(2):1, čili přibližně o 3 dB a pro ω » 1/τ klesá zesílení úměrně frekvenci, tedy s poklesem přiblžně o 6 dB na oktávu (oktávou se přitom rozumí změna frekvence na dvojnásobek či na polovinu). Uvažovaná kombinace kondenzátoru s odporem tedy propouští vyšší frekvence a potlačuje nízké, je to jednoduchý případ tzv. hornofrekvenční propusti. Ve zmíněném grafickém zobrazení bude závislost mít při vysokých frekvencích vodorovnou asymptotu, při nízkých frekvencích asymptotu se směrnicí 1 (použijeme-li na obou osách stejného měřítka). Obě asymptoty se protínají při frekvenci ω = 1/τ, (tzv. frekvenci zlomu) a zhruba vystihují průběh frekvenční charakteristiky. Charakteristiku zesilovače při nízkých frekvencích ovšem může ovlivnit ještě další zlom způsobený kondenzátorem C_v spolu s odporem R_g2 (v zapojení na obr. 3 hraje roli tohoto odporu vstupní odpor voltmetru). V oblasti vysokých frekvencí je situace obdobná, obrázek je ovšem zrcadlově symetrický a dolnofrekvenční propust, která snižuje zesílení při nejvyšších frekvencích, je tvořena vstupní kapacitou nízkofrekvenčního voltmetru, kterým měříme zesílené napětí, a paralelní kombinací odporů R_a, R_g2 a vnitřního odporu elektronky.