Для изучения самостоятельного газового разряда в работе используется электронный блок (ЭБ), главным рабочим элементом которого является неоновая лампа ТН-0.3-3 (характеристики в приложении). Схема блока приведена на рис. 3. Переменное напряжение ($\sim U$) с генератора Г3-109 подается на входной разъем $Р_1$. !!! Генератор должен быть включен в режиме плавающей общей точки. То есть ни одна из двух выходных клемм не должна быть соединена с землей. Нарушение этого условия не приведет к фатальным для ЭБ последствиям. Однако при этом он будет работать не правильно.

Напряжение ($\sim U$) подается на входные контакты сдвоенного переключателя $П_{1}$, и одновременно на выпрямительную схему, включающую в себя выпрямительный мост на диодах $Д_{1}-Д_{4}$, конденсатор $С_{1}$ и резистор $R_{1}$. (Преподаватель может спросить зачем нужны $R_{1}$ и $С_{1}$.) Напряжение с выпрямителя подается на вторую пару входных контактов $П_{1}$. Таким образом, положением переключателя $П_{1}$ можно выбирать переменное или постоянное рабочее напряжение на его выходных контактах.

В некоторых упражнениях предлагается пронаблюдать зависимость режима работы схемы от полярности рабочего напряжения. Для этого в схему включен переключатель $П_{2}$. С выходных контактов этого переключателя и поступает рабочее напряжение $U_Р$, необходимое для работы основной части электронной схемы блока. Нижний (по схеме) выходной контакт этого переключателя соединен с общей (земляной) шиной. Можно заметить, что входные контакты разъема $Р_{1}$ не симметричны относительно «земли». Именно по этому, генератор Г3-109 должен работать в режиме плавающей общей точки.

Основным элементом схемы является неоновая лампа ЛН марки ТН-0.3-3, в которой и реализуется несамостоятельный разряд. Анод лампы выполнен в виде полого цилиндра. Катод — в виде тонкого стержня, расположенного на оси анода. Таким образом, электроды лампы заведомо не симметричны. Стандартное включение лампы: анод — «плюс»; катод — «минус». Однако лампа может работать и при обратной полярности и с переменным напряжением. При этом в зависимости от полярности параметры разряда будут разными. Студент должен объяснить эти эффекты. Именно для их наблюдения и введена возможность смены полярности рабочего напряжения переключателем $П_{2}$.

Рабочее напряжение подается на ЛН через цепочку анодных сопротивлений $R_{1}=100$ кОм и $R_{2}=1$ МОм. Переключателем $П_{3}$ можно выбрать анодное сопротивление $100$ кОм или $1100$ кОм.

В цепь лампы включено также катодное сопротивление $R_{4}=10$ кОм. Оно необходимо для определения тока лампы $I_{л}=\frac{U_{R_4}}{R_4}=\frac{U_К}{R_4}$.

Анодное $U_А$, катодное $U_К$ и рабочее $U_Р$ напряжения подаются на выходные разъемы $Р_2$, $Р_{3}$ и $Р_{4}$, соответственно и регистрируются осциллографом. В выходные цепи $U_А$ и $U_Р$ последовательно включены сопротивления $R_{5}=R_{6}=9$ МОм. Это сделано для того, чтобы исключить необходимость использования внешних делителей напряжения. $U_А$ и $U_Р$ могут принимать значения выше $100$ В. Использующиеся в лаборатории осциллографы имеют существенно меньший рабочий диапазон. У большинства (практически у всех) из них входное сопротивление $R_{вх}=1$ МОм. Таким образом, $R_{5}$ и $R_{6}$ с входными сопротивлениями осциллографа $R_{вх}$ являются делителями напряжения на $10$.

Для выполнения упражнений по изучению релаксационного генератора параллельно цепи ЛН+$R_{4}$ может подключаться RC–цепочка ($R_{7} - R_{9}$, $C_{2} - C_{4}$). Выбор ее параметров по емкости осуществляется переключателями $П_{4} - П_{6}$, по сопротивлению переключателями $П_{7} - П_{9}$.

Емкость цепочки может меняться в диапазоне $С=0 - 1.75$ мкФ, с шагом $0.25$ мкф. Сопротивление цепочки может меняться в диапазоне $R=0 - 70$ кОм, с шагом $10$ кОм. Выбор емкости $C=0$ (переключатели $П_{4} - П_{6}$ все отключены) равносилен отключению RC–цепочки.

На рис. 4 дано расположение разъемов и переключателе на корпусе ЭБ.

На рисунках 5 и 6 приведены схемы, объясняющие принципы измерения ВАХ неоновой лампы и работу релаксационного генератора.

Назад к краткой теории или далее к заданию и контрольным вопросам