Katodna prednapetost
Od vseh prednapetostnih načinov je katodni najširše uporabljan. Izveden je z uporom v seriji s katodo in maso sistema. Za razumevanje delovanja se je potrebno spomniti na tri že znane pojave:
- – pretok toka preko upora na njem ustvari padec napetosti,
- – en konec upora je pozitivnejši kot drugi konec in
- – namen prednapetosti je ohraniti mrežico negativno v odnosu na katodo.
Poglejmo si sliko 12. V že znano vezje je vstavljen katodni upor. Vsi tokovi, ki tečejo skozi elektronko potekajo od B- preko katodnega upora. To povzroči padec napetosti na njem in tako naredi katodo pozitivnejšo v odnosu na maso. Ker je mrežica preko Rg vezana na maso, je negativna v odnosu na katodo.
Katodni upor
Določanje vrednosti katodnega upora je v glavnem matematični problem. Predpostavimo, da elektronka potrebuje –6 V mrežne prednapetosti za pravilno delovanje in 4 mA anodnega toka. –6 V Ug proizvaja 4 mA toka, ki teče preko katodnega upora Rk. Uporabimo Ohmov zakon Rk=U/I = 6/0,004 = 1500 Ohmov. Zelo enostavno. Vidimo, da si moramo vedno izbrati pogoje pod katerimi naj elektronka deluje.
V triodi je samo tok, ki teče iz katode anodni tok. To ne velja za tetrodo in pentodo. Slednji imata dodatno zaščitno mrežico, ki je vezana na pozitivni potencial in z določeno mero privlači elektrone s katode. Ker v vsakem primeru tokovi v tetrodi ali pentodi izhajajo iz katode, je izračun sledeč: Ia+Iz=Ik.
Če ima pentoda anodni tok Ia = 6 mA in zaščitni tok Iz = 2 mA, bo imel katodni tok vrednost Ik = 8 mA. Potrebna mrežna prednapetost Ug = -4 V. Rk = 4/0,008 = 500 Ohmov.
Katodni premostitveni kondenzator
Običajno je vzporedno katodnemu uporu vezan kondenzator. Njegov namen je ohraniti konstantno napetost na katodnem uporu. Če gledamo triodni ojačevalnik brez premostitvenega kondenzatorja vidimo, da bi napetost na katodnem uporu nihala v skladu z vhodnim signalom oziroma tokom preko katodnega upora. Enako torej niha prednapetost katode in zmanjšuje napetostno razliko med mrežico in katodo in s tem ojačenje elektronke.
Slika 14 nazorno prikazuje vpliv nihanja katodne prednapetosti na potencialno razliko med mrežico in katodo. Vzporedni kondenzator na katodnem uporu odstrani to težavo. Za določitev vrednosti kondenzatorja uporabimo formulo za kapacitivno upornost Xc = 1/2πfC.
Praktično je vrednost Xc = [µF] približno 1/10 vrednosti katodnega upora izražena v Ohmih. Ker kondenzator sklene samo izmenične tokove, enosmerna komponenta toka še vedno teče preko upora. Tako enosmerna prednapetost katode ostane konstantna.
Xc = 0.1*Rk = 0.1*4000 = 400 Ohmov
Xc =1/2πfC = C = 1/2πfC = 1/6,28*60*400 = 6,6 µF
Ker se taka vrednost kondenzatorja ne proizvaja vzamemo prvo večjo vrednost npr. 10 µF.
Tetroda in pentoda
Zakaj je bila razvita tetroda?
Kondenzator je sestavljen iz dveh kovinskih plošč med kateri je vstavljen dielektrik – izolator. V elektronki vsak par med elementi predstavlja majhen kondenzator. V triodi imamo tri. Med mrežico in anodo, med mrežico in katodo in med anodo in katodo. Imenovani so kot “interelektrodna” kapacitivnost. Njihova kapacitivnost je zelo majhna. Največ težav povzroča kapacitivnost med mrežico in anodo. Na visokih frekvencah povzroča neželjene efekte, ki lahko elektronki preprečijo pravilno delovanje. Obrazložitev sledi kasneje. Tetroda je bila izdelana s ciljem zmanjšati interno kapacitivnost med mrežico in anodo.
Zaščitna mrežica
V tetrodi je druga mrežica (g2) postavljena med krmilno mrežico (g1) in anodo. Tako imamo sedaj dve majhni kapacitivnosti v seriji med krmilno mrežico in anodo. Skupna kapacitivnost je zmanjšana na polovico. Zaščitna mrežica ščiti anodo pred krmilno mrežico in omogoča uporabo tetrode na višjih frekvencah kot triode.
Običajno ima zaščitna mrežica visoko pozitivno napetost in privlači elektrone kot jih je anoda v triodi. Ker je mahansko izvedena kot žica spiralno ovita med krmilno mrežico in anodo vežina elektronov pride skozi in prispe do anode. Tako zaščitna mrežica odjema majhen tok. Anoda ima običajno višjo napetost kot zaščitna mrežica. Anodno vezje tetrode se ne razlikuje veliko od triodnega.
Sekundarna emisija tetrode
V vsaki elektronki naj bo to dioda, trioda ali tetroda elektron, ki zadene v anodo iz nje izbije nekaj elektronov. Ti so znani pod nazivom “sekundarna emisija”. To se dogaja ker elektroni zadevajo v anodo z veliko hitrostjo, ki je tem večja kolikor višja je anodna napetost. Sekundarna emisija v triodi ni pomembna, ker je anoda najpozitivnejši element v cevi. Pritegne tudi tiste elektrone, ki so bili izbiti iz nje. V tetrodi pa del izbitih elektronov pritegne zaščitna mrežica. Vsak pribitek toka čez zaščitno mrežico (g2) se odvzema anodnemu toku. Količina elektronov, ki se ne vrnejo na anodo je odvisna od razlike napetosti med zaščitno mrežico in anodo.
