Что труднее – отдых или работа ? Часть I.
Поставленный в заголовке вопрос относится к радиотехническим приборам, точнее к их наиболее ответственной работающей детали — электронной лампе.
Что считать работой лампы и что ее отдыхом? Не будем, разумеется, считать, что лампа отдыхает, когда она выключена. Будем говорить только о включенной лампе и условимся, что она работает, когда отдает в анодную цепь полезную мощность, и отдыхает, когда работает вхолостую.
У включенной лампы основную нагрузку несут два электрода: катод, излучающий электроны, и анод, принимающий на себя кинетическую энергию бомбардирующих его электронов, составляющих анодный ток. На аноде эта кинетическая энергия переходит в тепловую – анод разогревается. Величина эмиссии характеризует нагрузку катода, а мощность, рассеиваемая анодом, характеризует нагрузку, приходящуюся на его долю. Нагрузку других электродов можно не принимать во внимание. Управляющая сетка хотя и является самым активно работающим электродом, но в ее цепи в большинстве случаев не происходит затрат мощности, а в цепи остальных вспомогательных электродов ответвляется лишь незначительная часть анодного тока.
И катод и анод несут свою нагрузку как во время работы, так и в периоды отдыха. Когда же им приходится труднее? По аналогии с обычными машинами напрашивается ответ: труднее производить полезную работу, чем работать вхолостую. Значит, электроды лампы должны нести увеличенную нагрузку в те периоды, когда лампа совершает полезную работу.
В действительности дело обстоит не всегда так. Возьмем один из наиболее распространенных случаев использования электронной лампы — усилительный каскад, работающий в режиме класса А. Этот режим характеризуется, как известно, тем, что средняя величина анодного тока лампы остается одинаковой как при наличии колебаний на управляющей сетке, так и при отсутствии их. Это означает, что от источника питания — анодной батареи или выпрямителя — потребляется все время одинаковая мощность.
Но ведь анодная батарея или выпрямитель являются единственным «поставщиком» энергии в усилительном каскаде. Лампа сама энергии не производит, она лишь управляет энергией анодной батареи или, вернее, распределяет ее по различным цепям и их участкам. Если наш усилительный каскад является выходным, то нагрузкой в его анодной цепи служит громкоговоритель. При отсутствии сигнала громкоговоритель молчит — он не расходует энергии. Когда на сетку лампы поступит сигнал, громкоговоритель зазвучит: он начнет расходовать энергию, преобразовывая электрическую энергию в звуковую.