книги из ГПНТБ / Пахлавян, А. Н. Радиопередающие устройства учебник

ристики для напряжения на аноде, равного минимальному остаточ­ ному напряжению е ам ин в заданном режиме, a eg = Eg+ Ugcos at — результирующее напряжение на управляющей сетке.

Сравнивая ур-ние (4.51) с ур-нием (4.41), приходим к выводу, что их отличие заключается в отсутствии у ламп с веерным распо­ ложением статических характеристик учета реакции анодного на­ пряжения, т. е. D m 0. По этой причине в расчетных формулах мож­ но пренебречь членом DU&и упростить их вид:

Все формулы, полученные выше на основе анализа идеализиро­ ванных рабочих (динамических) характеристик, оказываются весь­ ма удобными для технических расчетов и дают, как подтверждают графоаналитические исследования реальных импульсов токов, по­ грешности, не превышающие допустимые на (10—15) %.

4 .1 0 . Т Е Х Н И Ч Е С К И Й Р А С Ч Е Т Л А М П О ВО ГО Г Е Н Е Р А Т О Р А

В В О Д Н Ы Е З А М Е Ч А Н И Я

Технический расчет генератора состоит из двух частей: а) расчета электрического режима, которым определяются тип и число ламп, токи, напряжения, действующие в его цепях, мощно­

сти, кпд и величина необходимого сопротивления анодной нагруз­ ки R ее , обеспечивающего выбранный режим;

б) расчета электрических параметров колебательной системы (контура) и элементов схемы, при которых контур в качестве вы­ ходной нагрузки сохраняет в заданных условиях работы опреде­ ленное значение величины сопротивления, т. е. нагрузочную спо­ собность Е ое р а с ч -

Вторая часть расчета обычно составляет содержание учебных руководств по проектированию радиопередатчиков, она выделяется из-за значительного объема рассматриваемых вопросов.

91

Требования, предъявляемые к методам технического расчета, сводятся к достижению его простоты, обеспечивающей оператив­ ность расчетов, и к общности, при которой метод расчета, напри­ мер, электрических режимов мог быть распространен на все типы генераторных ламп (транзисторов). В противном случае техниче­ ский расчет как средство проектирования и грамотной эксплуата­ ции устройства утрачивает смысл.

В основе метода расчета электрических режимов генераторов

.лежит линейная теория идеализации реальных статических и ди­ намических характеристик, разработанная академиком А. И. Бер­ гом и рассмотренная выше.

Графоаналитические исследования подтверждают малое отли­

ных ламп с различными видами семейств статических характери­ стик. Именно это дает возможность аппроксимировать импульс анодного тока в граничном и недонапряженном режимах в виде косинусоидального и просто определить его гармонический состав Uo, Ui, Iаг (см. § 4.4). Распространение этой аппроксимации на рабочие (динамические) характеристики сеточных токов (управ­ ляющей и экранирующей сеток) и их импульсы из-за значитель­ ной кривизны статических характеристик (см. рис. 4.12) дает по­ грешности, превышающие допустимые в технических расчетах. В этом случае отличие гармонического состава импульсов сеточных токов (igi, igz) от состава косинусоидальных учитывается введени­ ем в расчетные соотношения (4.29, 4.35) дополнительных коэффи­ циентов.

В ряде случаев расчета токов управляющей сетки, при сильно выраженной кривизне ее характеристик, аппроксимация импульса тока в виде треугольника дает более точные значения составляю­ щих Igi, /go и упрощает их расчет1).

Существующие в различных учебниках по данному предмету рекомендации для расчета электрического режима генератора в граничных условиях работы основаны на аналитическом определе­ нии граничного коэффициента использования анодного напряже­ ния | гр. В его выражении

участвует расчетный параметр лампы (транзистора) SrpКрутизна условной граничной линии 5гр (см. рис. 4.18) связывает макси­ мальное значение тока в импульсе Гамаке с остаточным напряжени­ ем вамин, Т. е. мгновенные значения тока и напряжения, определя­ ющие положение вершины идеализированной рабочей (динамиче­ ской) характеристики анодного тока в заданной схеме при вы­ бранном напряжении Еа.)*

*) Расчетны е коэффициенты для определения составляю щ их треугольного импульса даны в таблице прилож ения 2.

9 2

В настоящее время расчетный параметр 5гр< к сожалению, не может быть распространен на все типы генераторных ламп (ем. гл. 3), большинство из которых отличается отсутствием перенапря­ женной области и участков характеристик с резким спадом анод­ ного тока. Это приводит к неопределенности положения гранич­ ной линии на семействах характеристик и невозможности опреде­ ления значения расчетной крутизны 5гр. Следовательно, целесооб­ разнее строить метод расчета на использовании тех параметров, которые непосредственно и просто определяются из вида реальных характеристик генераторных ламп независимо от их особенностей — верности, отсутствия перенапряженной области и пр.

При этом выгодно уменьшать число требуемых в расчете пара­ метров для исключения дополнительных погрешностей, связанных с их определением на семействе реальных статических характери­ стик.

Представляет практический интерес метод расчета предельно­ го использования генераторной лампы при условии сохранения ее надежного эксплуатационного режима. При этом, как известно, из свойств электронных приборов повышение полезной мощности лампы ограничивается предельно допустимыми мощностями, рас­ сеиваемыми на ее электродах. Окончательный вывод об эксплуа­ тационной пригодности рассчитанного режима может быть сделан только после проверки теплового режима сеток, т. е. проверки вы­ полнения условий Pgi<Psi ROa (у триодов) и Pg2 <Pg2 Rou (у тетродов и пентодов). Однако в обычно .применяемых порядках расчета электрических режимов значения мощностей, рассеиваемых сетка­ ми (Pgi и Pg2), определяются в последней стадии расчета после полного расчета режима анодной — выходной — цепи и основных данных входной цепи управляющей сетки (Ug, Egt cos6gJ. Если при этом оказывается, что мощность, рассеиваемая на сетке, превыша­ ет предельно допустимую (Pg1 Д0Ш Pgzдоп), указанную в справоч­ нике, растет режима приходится повторять заново при измененных исходных данных.

Метод расчета приобретает значительно большую рациональ­ ность (достоверность и оперативность), если вначале оценивается наиболее критичная величина мощности, рассеиваемой на сетке (Pg1 в случае триода и Pgz в случае тетрода или пентода). Для это­ го на семействе реальных статических характеристик тока сетки определяется положение вершины идеализированной рабочей (ди­ намической) характеристики сеточного тока, связанное с мгновен­ ными значениями напряжений на аноде еа мин и сетке egliaKC, т. е. определяется максимальный ток ie макс для последующего расчета рассеиваемой на сетке мощности. В этом случае пробы вариантов выбора рабочего (динамического) режима сокращаются и позво­ ляют сразу рассчитать предельно допустимый режим лампы в схе­ ме генератора. В последующем рассчитанный режим может послу­ жить основой для расчета серии вариантов рабочих режимов, их сравнительной оценки и окончательного выбора наиболее рацио­ нального решения поставленной проектированием задачи.

93

При проектировании радиопередатчиков возможно несколько случаев расчета электрических режимов лампового генератора в зависимости от назначения рассчитываемого каскада и исходных данных. Наиболее распространены следующие.

Расчет на максимальную мощность. В этом случае заданным является определенный тип генераторной лампы. Расчет сводится к определению ее предельного эксплуатационного режима, обеспе­ чивающего максимальную колебательную мощность в нагрузке ге­ нератора Романо без превышения допустимых мощностей рассея­ ния на электродах лампы.

Расчет на заданную колебательную мощность в нагрузке гене­ ратора Р~. В этом случае выбирается подходящий тип генератор­ ной лампы из условия нР—пом ^ где Р "-ном — номинальная мощность выбранной лампы, а п — возможное число ламп, совме­ стно включенных в каскад. Расчетом стремятся получить режим с максимальным кпд генератора.

В любом из случаев расчета максимальная частота генерации лампы должна быть больше рабочей: /макс>/раб, что гарантирует устойчивую работу лампы в рабочем диапазоне частот.

Р А С Ч Е Т Э Л Е К Т РИ Ч Е С К О Г О Р Е Ж И М А ТРИ О ДН О ГО Г Е Н Е Р А Т О Р А

У ламповых генераторов с внешним возбуждением, пред­ назначенных для работы на средних или коротких волнах (т. е. на частотах до 30 МГц), конструирование контуров с требуемыми по расчету значениями характеристического (р) и резонансного (Rat) сопротивлений не представляет больших трудностей и не ограни­ чивает условий выбора режима. Порядок расчета электрического режима может быть следующим.

После выбора типа генераторной лампы становятся известными величины питающих напряжений, ее электрические параметры и допустимые мощности, рассеиваемые на электродах.

Выбирается или задается угол нижней отсечки анодного тока 0 с учетом дополнительных условий, определяемых родом работы ге­ нератора. Наиболее употребительными являются углы 0л; 60— 100°. При выбранном 0 становятся известными расчетные коэффи­ циенты си, ао и т. п.

Порядок дальнейшего расчета показан ниже на примере рас­ чета граничных условий работы триода ГУ-66А.

94

4Р~

Она сравнивается с м ощ ностью , допустим ой дл я дан н ой лампы,

Ра доп = 60 кВт.)*

*) Индекс «гр» а дальнейших формулах и расчетах опускается, но следует помнить, что все рассчитываемые данные генератора относятся к граничному режиму. Он характеризуется остаточным .мгновенным напряжением на аноде еа или (гр) и коэффициентом использования анодного напряжения £гр-

95

Рис. 4.20. Статические характеристики три ода ГУ -66А

еамин(гр)

57. Мощность, затрачиваемая на возбуждение,

и подтверждает сделанное предположение о возможном увеличении колебатель­ ной мощности.

20. Коэффициент усиления по .мощности

А = Р ^ / Р ^ г - 100/0,97 = 103.

'При аппроксимации импульса тока сетки в виде треугольника составляю­ щие тока определяются через коэффициенты разложения:

E_g = Y /giyg = y '4,2'520 = 1090 Bt-

Мощность рассеяния на сетке

Ниже в табл. 4.2 даны для сравнения расчетные данные режи­ ма генератора и результаты 'графоаналитического исследования построенных реальных импульсов анодного и сеточного токов при

прост и требует в общем случае определения двух расчетных па­ раметров лампы — проницаемости D и напряжения запирания E'g. Этот метод расчета распространяется на все типы генераторных триодов независимо от их характеристик и может считаться уни­ версальным для расчета граничных и недонапряженных режимов генераторов в широком диапазоне рабочих частот.)*

*) Для принятой в технических расчетах точности в (10— 15)% можно зна­ чения коэффициентов разложения округлять до второго знака.

98

Т А Б Л И Ц А 4;2

На рис. 4.21 поясняется обычно принятый способ опреде-' ления напряжения запирания E'g для выбранного анодного напря­ жения Ец (и Eg2 у тетродов и пентодов):

= —160 В.

Рис. 4.21. .График, поясняющий спо­

соб определения напряжения запира­ ния E 'g

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РЕЖИМА ГЕНЕРАТОРА НА ЛАМПЕ С ЭКРАНИРУЮЩЕЙ СЕТКОЙ

Генераторные тетроды (пентоды) исгголъзуются преиму­ щественно в недонапряженных режимах, близких к граничным со значениями коэффициентов использования анодного напряжения

| ~ 0 ,7 — 0 8 ~ £Гр.

В рабочих (динамических) режимах с отсечкой анодного тока (АВ, В, С) ток экранирующей сетки имеет импульсный характер (см. § 4.6). Выбор эксплуатационного режима генератора на тет­ роде (пентоде) определяется предельно допустимыми величинами мощностей, рассеиваемых на электродах лампы Ра доп, Р^доп, Pg1 допНаиболее критичной величиной является мощность, рас­ сеиваемая на экранирующей сетке Pg2 . Поэтому целесообразно строить порядок технического расчета режима с проверки выпол­ нения условия Ps2 < P t 2 доп, при котором в рабочих (динамических)

режимах, близких к граничному, мощность, рассеиваемая на экра­ нирующей сетке, не превышает предельно допустимую Рё2Доп. Обычно при этом мощность, рассеиваемая на аноде, значительно меньше допустимой.

Лампы с экранирующей сеткой, особенно предназначенные для укв диапа­

донапряженных режимов с 5 ^ 0 ,6 , при которых они отдают номинальную мощ­

и средних волнах выполнить три конструировании колебательные системы с тре­ буемыми величинами характеристических и резонансных сопротивлений.

В зависимости or исходных данных проектирования первона­ чально становятся известными либо тип генераторной лампы, либо величина расчетной колебательной мощности в нагрузке генера­ тора (по которой выбирается тип лампы). В обоих случаях выписываются из справочных материалов основные параметры лампы и проверяется выполнение условия /Макс>/раб, при котором обеспечивается устойчивая работа генератора в заданном рабочем диапазоне частот. Затем выбираются значения питающих напря­ жений Е&, Eg2 и угол нижней отсечки импульса анодного тока 0. Выбор напряжения на экранирующей сетке должен быть согла­ сован с рекомендуемыми типовыми, при которых снимаются се­ мейства статических характеристик лампы.

Рассмотрим порядок расчета электрического режима генера­ тора, предназначенного для усиления мощности несущего колеба­ ния на частотах /раб^ЗО МГц и обеспечивающего полезную мощ­ ность Р~ = 30 кВт.

ниваем значения величин граничных остаточных напряжений, соответствующих начинающимся изгибам характеристик, еаЫи в ~ 2 —3 кВ; выбираем еамнн<гр) =

=2,5 кВ.

3.Максимальное значение анодного тока в импульсе при 8 = 70°

мгновенное напряжение е«мпко=65 В, определяемое из семейства характери­

стик.

4. На семействе характеристик igz(e^, £gi, E gz) рис. 4,22в для мгновенн

100