Вакуумный диод пропускает ток только в одну сторону: раскалённый катод испускает электроны, холодный анод — нет. Поэтому из переменного напряжения лампа вырезает только положительные полуволны. Ток подчиняется закону степени 3/2 Чайлда–Ленгмюра: Ia = K·Ua1,5, пока хватает эмиссии катода.
Здесь собран классический однополупериодный выпрямитель блока питания: сеть 250 В, 50 Гц → кенотрон → сглаживающий конденсатор 47 мкФ → нагрузка 10 кОм. Конденсатор заряжается на пиках полуволн и разряжается в нагрузку между ними; постоянная времени RC = 470 мс в 23 раза длиннее периода сети, поэтому на выходе почти ровное постоянное напряжение.
Обратите внимание: детектор АМ-сигнала собран из тех же самых трёх деталей. Разница только в постоянной времени: у выпрямителя RC намного больше периода входного сигнала (огибающая специально сглаживается), у детектора — намного меньше периода модуляции (огибающая сохраняется).
Эта страница представляет собой утилиту для того чтобы смоделировать кенотрон: выпрямитель переменного тока онлайн при заданных начальных значениях.
Как пользоваться моделью. Сначала выпрямителя нет: катод холодный. Подогреватель (два нижних вывода, 5 В) разогревает его примерно за секунду — смотрите на надпись T рядом с лампой. Убавьте ползунок накала — эмиссии не хватит, и выходное напряжение просядет; поставьте ноль — выхода не будет совсем. Именно так в жизни ведёт себя кенотрон с перегоревшей нитью.
Верхний осциллограф — переменное напряжение сети (±250 В), нижний — выпрямленное: около 155 В с пульсацией всего 3 %. Выход ниже амплитуды входа, потому что часть напряжения падает на самой лампе и конденсатор успевает разрядиться между импульсами.
Уменьшите ёмкость до 1 мкФ — пульсации вырастут в десятки раз, кривая станет пилообразной. Уменьшите сопротивление нагрузки — ток вырастет, конденсатор будет разряжаться быстрее, пульсации снова увеличатся. Это и есть главный компромисс любого выпрямителя.
Комментарии