3.2 Схема із загальним катодом

У схемі генератора із зовнішнім збудженням (мал. 3.4) на сітку, що управляє, подається напруга зсуву Її і гармонійна напруга збудження u^cosat. Миттєва напруга на сітці, що управляє

.

Мал. 3.4

Імпульс анодного струму:

при ,

де τ = ωt, , θ - кут відсічення імпульсів анодного струму, S - крутизна апроксимованої прохідної характеристики лампи.

У анодному ланцюзі включений коливальний контур, налаштований на частоту ω і індуктивно пов’язаний з навантаженням R_н. Миттєва напруга на аноді

,

де Е_а - напруга анодного живлення, U_та - амплітуда змінної напруги на аноді, причому знак «-» указує на те, що напруга на сітці, що управляє, і на аноді протифазові.

На екранну сітку подається позитивна напруга живлення Е_g2, завдяки шунтуючому конденсатору С_бл3 високочастотна напруга на цій сітці близька до нуля.

Відзначимо важливу відмінність в роботі ланцюгів сіток, що управляють і екранної. Оскільки струм екранної сітки і_g2 виникає при тих же значеннях напруги на сітці, що управляє, що і анодний струм, то при роботі тетроду в режимі класу А струм і_g2 буде в першому наближенні гармонійним; якщо ж анодний ланцюг працює з відсіченням (θ < 180°), струм другої сітки також складається з усічених імпульсів, причому кут відсічення цих імпульсів θ_g2 приблизно рівний куту відсічення імпульсів анодного струму.

Струм першої сітки виникає лише при позитивній миттєвій напрузі e_g>0. Якщо на сітку, що управляє, подана напруга e_g = E_g + U_mg cosωt і максимальне миттєве значення e_{g max}=E_g+U_mg позитивно, відсічення сіткового струму відбувається при e_g = E_g + U_mg cos ωθ_g = 0. Звідси отримуємо наступну розрахункову формулу:

. (3.1)

Для визначення енергетики ланцюга сітки, що управляє, необхідно визначити постійну складову І_g0 і амплітуду першої гармоніки I_g1 струму цієї сітки. При практичних розрахунках прийнятну точність дає наступна методика. По статичних ВАХ струму першої сітки визначається амплітуда імпульсу цього струму I_{g max} при e_{g max} = E_g+U_mg і e_{a min} = Е_а - U_ma. Потім знаходиться кут відсічення сіткового струму по формулі (3.1) і обчислюються

; . (3.2)

У формулі (3.2) коефіцієнти k_g0 ≈ 0,65, k_g1 ≈ 0,7 враховують некосинусоїдальну форму імпульсів струму першої сітки.

Тепер можна розрахувати потужність збудження, споживану сітковим ланцюгом від попереднього каскаду, і потужність, що віддається в джерело зсуву:

, .

Потужність, рівна різниці P_g = P_g1 - P_g0 і розсіювана безпосередньо на сітці, що управляє, не повинна перевищувати допустиму P_{g доп} для даної лампи.

Іноді для тріодів з правими характеристиками на сітку, що управляє, доводиться подавати позитивний зсув. В цьому випадку джерело зсуву віддає в сітковий ланцюг потужність P_g0 = Е_g0I_g0, а потужність, що розсіюється на першій сітці рівна P_g = P_gl + P_g0.

Енергетику ланцюга екранної сітки розраховують по тій же методиці, що і для сітки, що управляє. По статичних характеристиках знаходять амплітуду імпульсу другої сітки I_{g2 max} призначеннях e_gmax=E_g+U_mg і е_amin = Е_а - U_ma. Потім визначають постійну складову струму другої сітки I_g20=α₀(θ)І_g2maxk_g20 і споживану в цьому ланцюзі потужність P_g20=E_g2I_g20 . Тут k_g20 ≈ 0,6 - коефіцієнт, що враховує форму імпульсів струму другої сітки, θ - кут відсічення, приблизно рівний куту відсічення анодного струму.

Потужність, що розсіюється на другій сітці, рівна споживаною Р_g2=P_g20 і не повинна перевищувати допустиму P_g2доп .

Однією з характеристик електричного режиму ГВВ є напруженість, що оцінюється спотвореннями верхньої частини імпульсів анодного струму. Чисельною мірою напруженості служить коефіцієнт використання анодної напруги .

У лампових генераторах спотворення імпульсів анодного струму обумовлені перерозподілом катодного струму між анодом і сітками. По ступеню прояву вказаних ознак всі режими по напруженості ділять на чотири групи: недонапряжен-ный, граничний (критичний), слабоперенапряженный і силь-ноперенапряженный. Напруженість режиму, форма імпульсів анодного струму відбиваються на формі динамічної характеристики.

При малих амплітудах змінної напруги на аноді ДХ анодного струму крута, імпульс анодного струму має косинусоїдальну форму, імпульси струмів першої і другої сіток - малу амплітуду.

Мал. 3.5 – Динамічна характеристика в критичному режимі

У граничному режимі дещо вигинається верхня частина ДХ (мал. 3.5), імпульс анодного струму набуває плоскої вершини. Амплітуди сіткових струмів зростають.

У перенапруженому режимі у верхній частині ДХ з’являється злам, в імпульсі анодного струму з’являється провал в середній частині, амплітуди сіткових струмів різко зростають (мал. 3.6).

Мал. 3.6 – Деформація анодного і сі точного струмів в перенапруженому режимі

У сильно-перенапруженому режимі провал в імпульсі анодного струму може доходити до нуля, імпульси сіткових струмів сильно деформуються, зростає розсіювана на сітках потужність. Оптимальним режимом є критичний.

Порядок розрахунку лампового підсилювача потужності в критичному режимі

Хай задана потужність в навантаженні Р_н. Потужність, що віддається лампою, рівна , де η_к - ККД коливальної системи. Вибираємо лампу з номінальною потужністю P_N > (1,2...1,3)P₁. По апроксимованих характеристиках визначаємо напругу відсічення Е'_g, крутизну прохідної характеристики S, крутизну лінії критичного (граничного) режиму S_кр. Вибираємо кут відсічення анодного струму і по таблицях знаходимо коефіцієнти Берга. Далі розрахунок приводиться в наступній послідовності.

Енергетичний розрахунок анодного ланцюга

1. Коефіцієнт використання анодної напруги в критичному режимі:

.

2. Амплітуда змінногї напруги на аноді:

.

3. Амплітуда першої гармоніки анодного струму

.

4. Постійна складова анодного струму:

.

Перевірка: І_а0 < І_{а0 доп} ?

5. Споживана потужність:

.

6. Потужність розсіювана на аноді:

.

Перевірка Р_а < 0,75 Р_{а доп} ?

7. Електронний ККД:

.

8. Номінальний опір анодного навантаження:

.

Енергетичний розрахунок ланцюга управляючої сітки

1. Амплітуда напруги збудження:

.

2. Напруга зміщення на упраіляючій сітці:

.

3.Максимальне миттєве значення напруги на сітці, що управляє:

.

Перевірка: будуємо динамічну характеристику і перевіряємо, чи відповідає розрахункове значення е_gmax характеристиці?

4. По характеристиках сіткового струму знаходимо амплітуду імпульсів струму першої сітки I_gmax.

При відсутності характеристик приймаємо I_g1max = 0,05 I_аmax

5. Кут відсічення сіткового струму:

.

6. Постійна складова сіточного струму:

.

7. Перша гармоніка сіточного струму:

.

8. Потужність збудження:

.

9. Потужність, що розсіюється в ланцюгу зміщення:

.

10. Потужність, що розсіюється на управляючій сітці:

.

Перевірка: P_g ≤ 0,75 P_gдоп ?

11. Коефіцієнт посилення по потужності:

.

Перевірка: P_g2 ≤ 0,75 P_g2доп ?