Лекция 8

Зависимость режима работы ГВВ от сопротивления нагрузки в выходной цепи и питающих напряжений на электродах АЭ. Обобщённые нагрузочные характеристики генератора. Особенности работы ГВВ на комплексную нагрузку АЭ. Настроечные (регулировочные) характеристики ГВВ.

1. Нагрузочные характеристики генератора

Под нагрузочной характеристикой генератора понимается зависимость какого-либо параметра его режима от сопротивления нагрузки в выходной цепи АЭ.

К наиболее важным параметрам режима генератора относят: амплитуду первой гармонической составляющей выходного тока , постоянную составляющую выходного тока, колебательную мощность, потребляемую от источника питания выходной цепи мощность, КПД анодной (или коллекторной) цепи. При детальном исследовании режима генератора от сопротивления нагрузкиучитывают также токи и энергетические показатели во входной цепи генератора. В ГВВ на тетродах и пентодах учитывают дополнительно параметры режима цепи экранной сетки: постоянную составляющую тока сеткии мощность, рассеиваемую на сетке.

Всилу сходства статических ВАХ генераторных ламп и биполярных транзисторов нагрузочные характеристики генераторов на этих АЭ также сходны. Мы остановимся на качественном рассмотрении нагрузочных характеристик генератора. Что касается конкретных АЭ, то нагрузочные характеристики генераторов с их использованием будут несколько различаться, сохраняя, однако, большую общность.

Семейство нагрузочных характеристик генератора представлено на рис.8.1.

Подобные характеристики можно рассчитать для любой лампы при любых значениях питающих напряжений , а также для любого транзистора при любых напряженияхв пределах допустимых значений, но характер их везде будет одинаков. Нагрузочные характеристики могут быть рассчитаны графоаналитическим методом, либо с использованием соотношений лекции 7. На рис.8.1 и ниже по тексту принято обозначениедля амплитуд первых гармоник анодного, коллекторного тока, а обозначениедля постоянных составляющих анодного, коллекторного тока.

Для объяснения нагрузочных характеристик (рис.8.1) обратимся к семейству динамических характеристик выходного тока АЭ, например, анодного тока лампы, показанному на рис.8.2.

В области недонапряжённого режима вплоть до критического с ростом сопротивления нагрузкиамплитуда импульсов выходного тока АЭ несколько падает или почти не изменяется (всё зависит от величины угла наклонастатических ВАХ в основной области). Нижний угол отсечки выходного тока АЭ, следовательно, и коэффициенты, также почти не изменяются с изменением.¹

Уменьшение амплитуды импульсов выходного тока АЭ и возможное, пусть и незначительное, уменьшение его нижнего угла отсечки с ростом приводят к некоторому уменьшению амплитуды первой гармонической составляющейи постоянной составляющейвыходного тока, причём изменение составляющих тока происходит почти линейно (еслиD = 0, то =const, =const). При переходе в перенапряжённый режим (напомним, для транзисторов этот режим называют также режимом насыщения), когда , постоянная составляющая выходного токаизменяется медленнее, чем амплитуда первой гармоники. Как отмечалось ( лекция 6), это обусловлено тем, что при заходе в перенапряжённый режим площадь импульса тока уменьшается медленнее, а именно она определяет величину, чем уменьшается центральная часть импульса, определяющая в большей степени амплитуду первой гармоники. В силу указанных причин коэффициент формы импульсов выходного тока, определяемый отношением/, в области недонапряжённого режима почти постоянен, а в перенапряжённом режиме падает.

Амплитуда колебательного напряжения на нагрузке илии коэффициент использования напряжения питанияξ растут одинаково с ростом :

Нагрузочные характеристики ,,/,ξ, илипредставлены на рис.8.1,а.

Колебательная мощность растёт с ростомпрактически вплоть до критического режима, причём этот рост можно считать почти линейным, так как

а почти не изменяется при.

При заходе в перенапряжённый режим рост колебательной мощности практически прекращается и происходит её уменьшение, так как амплитуда колебательного напряжения илирастёт медленнее, чем падаетпри(рис.8.1,а), а

.

Мощность , потребляемая от источника анодного или коллекторного питания, уменьшается с ростом(характер измененияаналогичен изменению, так как=, гдесоответствует напряжению питания), причём в перенапряжённом режиме она падает медленнее, чем колебательная мощность. Максимальное значение потребляемой мощности имеет место при= 0.

Рассеиваемая на выходном электроде мощность или, определяемая как (-), достигает максимального значения при= 0 и может при малыхпревышать допустимое значение.

КПД анодной, коллекторной цепи

растёт практически линейно вплоть до критического режима, а затем начинает падать, хотя, в начальный момент, и не очень резко, так как уменьшение отношения /с ростомприв некоторой мере компенсируется возрастаниемξ.

Нагрузочные характеристики ,, (-),илипредставлены на рис.8.1,б.

В ламповом ГВВ с ростом начинают расти сеточные токи, то есть токи управляющей и экранной сеток, а также растут соответствующие им мощности. На рис.8.3 показаны нагрузочные характеристики по цепи управляющей сетки для триодного ГВВ. Из рассмотрения нагрузочных характеристик, имеющих тенденцию к росту с возрастанием, то есть с увеличением напряжённости режима, следует, что в перенапряжённом режиме может оказаться.

Анализ нагрузочных характеристик рис.8.1 и рис.8.3 подтверждает сделанный ранее вывод о целесообразности работы ГВВ в критическом или слегка отличном от него режиме, так как в сильно недонапряжённом режиме полезная мощность мала, а рассеиваемая на выходном электроде мощность может оказаться больше допустимой. В перенапряжённом режиме полезная мощность падает и возрастает мощность, рассеиваемая на входном электроде АЭ. В отдельных случаях, особенно в ламповых ГВВ, рассеиваемая на входном электроде – сетке мощность может превысить допустимую. В ГВВ на тетроде или пентоде мощность рассеяния на второй (экранной) сетке в перенапряжённом режиме может превысить допустимую.

В ламповых ГВВ широко применяется автоматическое смещение за счёт сеточного тока. Наличие сеточного автосмещения приводит к некоторому выравниванию режимов при изменении . При этом область значений, гдеимаксимальны, становится широкой, а также более благоприятным оказывается режим сеточной цепи, так как ростс ростомприводит к увеличению отрицательного напряжения смещения, что уменьшает напряжённость режима.

Нагрузочные характеристики имеют существенное значение при расчёте диапазонных ГВВ, где важно знать изменение энергетических показателей генератора за счёт измененияпо диапазону. При этом пользуются обобщёнными нагрузочными характеристиками, представленными либо графически соответствующими кривыми линиями, либо аппроксимирующими их уравнениями. На рис.8.4 в качестве примера приведены обобщённые нагрузочные характеристики, предложенные для ламповых генераторов. Обобщённые нагрузочные характеристики получены на основе анализа результатов многочисленных графоаналитических расчётов и экспериментов. Подобные характеристики имеются и для транзисторных генераторов.

В основу расчёта генератора по нагрузочным характеристикам положены известные из расчёта критического режима значения колебательной мощности , потребляемой мощности от источника питания выходной цепии сопротивления нагрузки. Зная изменениепо диапазону, можно быстро установить соответствующие изменения

,

где В, А – коэффициент соответствующей обобщённой нагрузочной характеристики.