2.4. НЕЛИНЕЙНЫЕ ИНЕРЦИОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

До сих пор мы рассматривали безынерционные нелинейные элементы. Когда на безынерционный нелинейный элемент подается напряжение определенной формы, ток оказывается искаженным, причем величина искажений не зависит от частоты приложенного напряжения. Однако, как отмечалось в § 2.1, нелинейные элементы могут быть и инерционными. Ими могут стать электронные лампы и транзисторы при работе на высоких частотах, когда время прохождения носителей через прибор окажется

соизмеримым с периодом действующих в схеме колебаний. Инерционность Тфиборов, связанная с инерционностью носителей, проявляется в возникновении запаздывания (сдвиге фаз) выходного тока относительно входного напряжения, изменении входного и выходного сопротивлений прибора и превращении их в комплексные и т. д. В результате, как правило, уменьшаются коэффициенты усиления усилителей, выходные мощности усилителей и генераторов и т. д.

Следует заметить, что инерционность прибора не всегда является его недостатком. Существует ряд приборов, нормальная работа которых возможна только при наличии достаточно большого запаздывания. Это лампы бегущей волны, клистроны, лавиннопролетные диоды и другие приборы, используемые на СВЧ.

В радиотехнике, автоматике, измерительной технике применяется и другая группа инерционных (точнее, теплоинерционных) нелинейных сопротивлений, примером которых является обычная осветительная лампа. Если включить лампу в цепь постоянного тока, то с увеличением тока (или напряжения) температура нити и ее сопротивление будут возрастать. Следовательно, лампа является сопротивлением нелинейным.

Теперь рассмотрим работу этого прибора на переменном токе. При достаточно низкой частоте воздействующих колебаний температура нити следует за мгновенными значениями напряжения, что проявится в мигании лампочки и искажениях протекающего тока. При большей частоте колебаний, например 50 Гц, лампа останется прибором нелинейным, поскольку при увеличении амплитуды напряжения возрастают температура и сопротивление нити. Однако ток теперь не будет искажаться, так как из-за большой тепловой инерционности нити ее сопротивление в пределах периода колебаний будет практически постоянным. В этом состоит важнейшая особенность подобных приборов. Величина сопротивления такого резистора зависит от его температуры или выделяемой в нем мощности или при заданной форме колебаний от амплитуды напряжения или тока.

Элементы, сопротивления которых определяются их температурой, называются терморезисторами. Сопротивление металлического терморезистора (осветительной лампы) возрастает с

Рис. 2.13

увеличением амплитуд напряжения или тока I, что показано на рис. 2.13. Более широкое применение в технике имеют полупроводниковые терморезисторы, у которых с ростом или сопротивление падает. Применение терморезисторов в генераторах синусоидальных колебаний рассматривается в § 4.8.