Контрольные вопросы:

1. Почему в перенапряженном режиме ГВВ в импульсе выходного тока появляется провал?

2. В каком случае для определения амплитуд гармоник выходного тока генератора следует использовать коэффициенты γ_n(θ)?

3. Для расчета каких режимов по напряженности применимы коэффициенты, приведенные в таблице 6.1?

4. Известна высота импульса коллекторного тока и его угол отсечки. Какой из коэффициентов (α₀ или γ₀) следует использовать для определения I_к0?

6. Высота импульса анодного тока I_{а МАКС}= 2 A. Угол отсечки 60^о. Определите амплитуду тока второй гармоники.

Глава 7. Расчеты режимов генераторов с внешним возбуждением

Энергетические характеристики ГВВ зависят от многих параметров, в частности, от угла отсечки и сопротивления нагрузки. Исследуем эти зависимости, для того, чтобы в дальнейшем можно было выбрать режим генераторов, обеспечивающий необходимую колебательную мощность в нагрузке при высоком коэффициенте полезного действия.

Выбор угла отсечки и напряженности режима гвв

Анализ проведем на примере транзисторного ГВВ. Предположим, что напряжение питания Е_к и величина импульса тока I_{к макс} заданы и не изменяются. Условимся, что при этом сохраняется граничный режим генератора, то есть остается неизменной амплитуда напряжения на коллекторе U_{к гр}(рис. 7.1, а). В этом случае мощность ГВВ зависит только от угла отсечки

Р_{1 гр}= 0,5 U_{к гр} I_{к1 ГР} = 0,5 Е_к I _{к МАКС}  _гр ₁(). (7.1)

Из соотношения (7.1) следует, что мощность Р_{1 ГР} при изменении θ меняется так же, как ₁().

Рис. 7.1

Рис. 7.2

Зависимость α₁(θ) приведена на рис. 7.1, б. При уменьшении угла отсечки от 180 до 120 мощность Р₁ увеличивается на 7 %. При угле отсечки 90 мощность Р₁ становится такой же, как при  =180, а КПД возрастает в /2 раз за счет увеличения коэффициента формы импульса коллекторного тока (рис.7.2), так как КПД определяется соотношением (7.2).

. (7.2)

При дальнейшем уменьшении угла отсечки снижается величина мощности Р₁, возрастают U_Б, Р_вх и уменьшается коэффициент усиления по мощности k_p. По этой причине обычно выбирают углы отсечки  = 70 ÷ 90.

Нагрузочные характеристики гвв

Рис. 7.3

Рассмотрим влияние сопротивления нагрузки на режим ГВВ в ламповом генераторе. При выбранных смещении и амплитуде возбуждения, то есть при заданном угле отсечки, энергетические характеристики генератора в большой степени зависят от величины сопротивления нагрузки. Изменение этого сопротивления сопровождается изменением токов в выходной и входной цепи генератора, изменяется амплитуда переменного напряжения на нагрузке, колебательная мощность на выходе генератора Р₁ и коэффициент полезного действия η.

Рис. 7.4

На рис. 7.3 приведена зависимость I_а1(U_а). Показанные на этом рисунке прямые линии 1, 2, 3, 4, 5 соответствуют различным значениям сопротивления нагрузки R_а = U_а/I_а1 и позволяют построить по точкам зависимости I_а1, U_а от сопротивления R_а. Эти зависимости (рис. 7.4) называются нагрузочными характеристиками.

При малых значениях R_а (соответственно и U_а) режим ГВВ является недонапряженным. Величина импульса анодного тока I_{а макс} слабо зависит от R_а, так же незначительно изменяются первая гармоника анодного тока и постоянная составляющая I_а0. Ход графика I_а0(R_а) по форме совпадает с зависимостью I_а1(R_a), только идет на другом уровне.

После того как R_а станет больше, чем R_{а гр} (U_а > U_{а гр}), в импульсе выходного тока появляется провал, амплитуда первой гармоники анодного тока I_а1 и постоянная составляющая I_а0 уменьшаются , а первая гармоника тока управляющей сетки I_с1 – возрастает. Режим ГВВ становится перенапряженным.

График зависимости U_а (качественно совпадает с зависимостью  = U /Е_а) в недонапряженном режиме является линейной функцией R_а (U_а=I_а1R_а), в перенапряженном режиме рост U_а резко замедляется из-за уменьшения I_а1.

Мощность Р₀ = I_а0 E_а изменяется аналогично току I_а0.

Мощность в недонапряженном режиме пропорциональна R_а.

В перенапряженном режиме для определения мощности удобнее использовать соотношение Так как U_а в перенапряженном режиме меняется слабо, зависимость Р₁ от сопротивления нагрузки близка по форме к гиперболе.

Следует заметить, что U_а в перенапряженном режиме слегка возрастает, и поэтому экстремум электронного КПД генератора _е = 0,5 g₁() находится не в граничном, а в перенапряженном режиме.

Выводы:

1. Максимум мощности находится в слегка перенапряженном режиме, но величина этой мощности несущественно отличается от значения Р_1гр.

2. Максимум КПД достигается в перенапряженном режиме, но его значение мало отличается от значения КПД в граничном режиме.

3. В недонапряженном режиме велика мощность, теряемая в виде тепла на аноде лампы (рис.7.4).