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

схеме, вызывает на нем падение напряжения UK— IaiRa. . Направ­ ление тока /ai определяет полярность напряжения на контуре которое для рассматриваемого момента имеет плюс со стороны ис­ точника анодного питания (обозначен в скобках рис. 5.26). В об­ щей цепи тока 7ai действуют три переменных напряжения Uu, U&, Ug. Поскольку настроенная нагрузка генератора — анодный кон­ тур — включена между точками анод—сетка (а—g), амплитуда напряжения на ней f7n(a-g) будет равна сумме напряжений Ua(а-н) и Us(i<-8 )>т- е- UK=iUa.+\Ug. Напряжение на контуре ик, естественно, противофазно сумме напряжений wa и u,g, как это и должно быть в замкнутой цепи, на основании закона Кирхгофа1).

Колебательное напряжение на анодном контуре настроенного генератора ик больше колебательного напряжения на лампе «а на величину напряжения возбуждения ug. Это является принципиаль­ ным отличием от схемы с общим катодом (где колебательные на­ пряжения на лампе и на контуре равны), что приводит к некото­ рым особенностям расчета энергетических соотношений схемы2).

с общей сеткой; его величина определяется действующим на кон­ туре напряжением UKи током 7аь

Величина нагрузочного сопротивления

требуется несколько большей, чем в аналогичной схеме с зазем­

т. е. она состоит из двух слагаемых: первое l/27ai77a — мощность,

относительно катода лампы в схеме -с общей сеткой не отличается от аналогич­ ных в -схеме с общим -катодом, а потому основные расчетные -соотношения, по­ лученные ранее в гл. 4, -применимы и к данной схеме. Следует учесть, что трио­ ды, конструируемые для использования в этой -схеме, выполняются с густой сеткой, т. е. с -малой проницаемостью -(для обеспечения эк-ранирующего действия сетки), при которой возможно пренебречь реакцией анода и использовать рас­ четные соотношения гл. 4, -полученные для генераторных лам-п с веерообразным ■расположением статических характеристик, -в предположении D = 0.

развиваемая лампой генератора с общей сеткой, а второе l/2/aif/g — мощность, отдаваемая его возбудителем непосредственно в контур генератора. Это так называемая проходная мощность Р ~ ирох, не усиливаемая лампой инверсного генератора. Она заставляет уве­ личивать общую мощность, требуемую от возбудителя по сравне­ нию с обычной схемой с заземленным катодом. Однако это не яв­ ляется недостатком схемы, так как «излишняя» мощность пере­

дят через источник возбуждения — анодный контур возбудителя. В этих условиях мощность, отдаваемая возбудителем,

Р ~ = Y ( ' я + / .,) U t = . ± /я и , + ± /,, и , . ( 5 . 4 )

Первое слагаемое l/2/gi{7g=P.„g является мощностью, расхо­ дуемой на возбуждение генератора, как и для схемы генератора с общим катодом. Второе слагаемое l/2/ai t/g=P~ ирох— проходная мощность, передаваемая током / а! в нагрузку генератора (вклю­ ченную между анодом и сеткой). Эта мощность значительно боль­ ше мощности возбуждения, так как анодный ток лампы в гранич­ ных условиях работы генератора значительно превосходит ток сетки.

4) Коэффициент усиления, каскада по мощности А определяет­ ся либо отношением колебательной мощности, развиваемой лам­ пой генератора, Р~^ геиер к мощности, расходуемой на возбуждение, P~g, либо отношением полной мощности в контуре генератора Р ~ к

ния по мощности оказывается одного порядка с коэффициентом усиления по напряжению.

Эквивалентная входная емкость Свхэ в схеме с общей сеткой значительно меньше, чем в схеме с общим катодом. Практически она определяется статической емкостью сетка—катод, т. е. Свхэ^ « C gI{. Уменьшение Свхэ объясняется более сильной развязкой входной и выходной цепей в схеме с общей сеткой, где емкость

CaK^Cag-

Активная составляющая входного сопротивления Р вх значи­ тельно меньше, чем в схеме с общим катодом; это объясняется

132

СХЕМА С ОБЩИМ АНОДОМ

Эта схема, показанная на рис. 5.3, в генераторах с внешним возбуждением не нашла применения, так как не имеет преиму­ ществ по сравнению с рассмотренными выше схемами включения

щей с фазой входного возбуждающего напряжения Ug, как в слу­ чае схемы с общей сеткой.

РАЗДЕЛЕНИЕ ПЕРЕМЕННЫХ И ПОСТОЯННЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТОКОВ ЛАМПЫ В СХЕМЕ ГЕНЕРАТОРА

В колебательных режимах с отсечкой (АВ, В и С) че­ рез лампу периодически проходят импульсы анодного и сеточных токов. Благодаря этому во внешних цепях генератора непрерывно протекают постоянные и переменные составляющие этих токов.

Составляющие импульсов анодного и сеточных токов в зависи­ мости от построения схемы и требования к условиям работы дан­ ного генератора проходят разными путями.

Внешние цепи, как видно, например, из рис. 4.2, 4.3, состав­ ляются из различных индуктивностей, емкостей, являющихся ос­ новными элементами схемы. В необходимых случаях в цепи ге­ нератора вводятся также активные сопротивления. Разделение со­ ставляющих периодических импульсов токов анода и сетки про­ изводится направлением постоянных составляющих через индук­ тивности (дроссели), а переменных — через соответствующие ем­ кости. Такое разделение весьма удобно, так как индуктивности, в отличие от активных сопротивлений, даже при небольшой их ве­ личине представляют собой весьма значительные реактивные (ин­ дуктивные) сопротивления для переменных составляющих токов высокой частоты, практически не оказывая сопротивления постоян­ ному току. Потери энергии постоянного тока на весьма малом ак­ тивном сопротивлении провода дросселя практически отсутствуют и могут не учитываться.

Вводимые в схему генератора блокировочные и разделительные емкости представляют собой малые реактивные (емкостные) со-

134

противления для переменных составляющих токов (всех гармоник) и не пропускают одновременно их постоянных составляющих.

Рассмотрим основные правила построения схем отдельных це­ пей генератора.

5.2. СХЕМЫ И РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ АНОДНОЙ ЦЕПИ

Анодная цепь при любом построении схемы генератора должна удовлетворять следующим обязательным требованиям.

1. Переменная составляющая тока / ai должна выделять коле­ бательную мощность в анодной нагрузке генератора — контуре (собственная частота которого должна совпадать с частотой вы­ деляемой переменной составляющей, т. е. он должен быть точно настроен). Потери мощности выделяемой переменной составляю­ щей на других элементах анодной цепи по возможности должны исключаться. В случае режима усиления идеальная цепь тока 7ai

Рис. 5.4. Идеальные цепи анодного тока генератора:

а ) основной переменной составляющей / аг, б ) высших гармонических; в ) пос­

тоянной составляющей /»о

2. Ответвление полезной переменной составляющей анодного тока в другие участки анодной цепи генератора должно быть ис­ ключено, так как приводит к потерям колебательной мощности и снижает кпд генератора. Кроме того, переменные напряжения вы­ сокой частоты, создаваемые на элементах схемы, помимо конту­ ра, могут передаваться в другие цепи, что иногда приводит к не­ желательным (паразитным) связям, нарушающим работу устрой­ ства. Особенно опасны паразитные связи через общие источники электропитания (Да, Eg2, Egi). Во избежание таких связей источ­ ники питания блокируются емкостями большой величины1).

3. Для высших гармоник анодного тока, не выделяемых в анод­ ной нагрузке генератора, сопротивление внешней анодной цепи должно быть возможно малым, чтобы создаваемые на нем высши­ ми гармониками переменные напряжения были незначительными и не оказывали существенного влияния на величину и форму ко­ лебательного напряжения, т. е. на режим работы генератора. Цепь

*) В случае, если источником является выпрямитель, роль -блокировочного конденсатора Св выполняет большая емкость сглаживающего фильтра.

-.135

4. Источник анодного напряжения Еа, сообщающий аноду лам пы относительно катода необходимое положительное напряжение, включается так, чтобы потери мощности на участке цепи между плюсом источника Еа и анодом лампы отсутствовали. Цепь пос­ тоянной составляющей анодного тока в идеальном случае должна быть такой, как показано на рис. 5.4в.

Все дополнительные приборы и коммутационные устройства, разъединители, переключатели, измерительные приборы, контак­ ты системы управления и т. п. включаются в разрыв заземленного участка анодной цепи, чтобы не увеличивать начальной емкости контура и не создавать путей утечки высокочастотной энергии.

Перечисленным общим требованиям построения анодной цепи удовлетворяют две практически возможные схемы последователь­ ного и параллельного анодного питания.

С х е м а п о с л е д о в а т е л ь н о г о а н о д н о г о п и т а н и я . В этой схеме три основных элемента анодной цепи — лампа, ко­ лебательный контур (нагрузка) и источник постоянного анодного питания — включены последовательно, как показано на рис. 5.5.

Рис. 5.6. Варианты реаль­ ных схем последовательного анодного питания

Одна точка колебательного контура 1 присоединяется к аноду лампы, другая 2 — к катоду через блокировочную емкость Со до­ статочной величины, чтобы токи высокой частоты проходили в ос­ новном через емкость, минуя источник постоянного анодного на­ пряжения. Реактивное сопротивление этой емкости X Сб должно

быть значительно меньшим, чем сопротивление ветви, в которой находится источник питания. Для этой цели в цепь постоянного анодного тока между плюсом анодного источника и контуром включают дополнительный блокировочный дроссель высокой ча­ стоты La. Элементы контура ЕКСКв схеме последовательного анод­ ного питания находятся под постоянным высоким напряжением Е&. Это создает определенные эксплуатационные и конструктивные

136

неудобства, заключающиеся в необходимости выполнения тща­ тельного ограждения элементов контура от возможного к ним прикосновения. Кроме того, элементы контура требуют полной изоляции от «земли» по постоянному напряжению.

На рис. 5.6а, б показаны варианты реальных схем последова­ тельного анодного питания. Их построение удовлетворяет перечис­ ленным выше четырем основным требованиям.

В схеме рис. 5.6а конденсаторы С'1{ и С"к, образующие общую емкость контура, помещены в обе его ветви. Поэтому для созда­ ния замкнутой цепи постоянного тока / ао необходимо включить параллельно контуру дополнительный блокировочный дроссель Z/g. В схеме рис. 5.66 при подключении дросселя Lg к средней точ­ ке катушки симметричного контура высокочастотное напряжение на нем пропадает. Это создает благоприятные условия для конст­ руирования дросселя и эксплуатации источника постоянного анод­ ного напряжения Еа.

Величины блокировочных элементов схемы последовательного анодного питания Cg и Lg необходимо выбирать, имея в виду сле­ дующее:

1. Падение напряжения выделяемой переменной составляющей анодного тока (например, /aj в режиме усиления) на емкости Cg не должно быть более '1—3% от падения напряжения на нагрузке

2. Выходная емкость лампы СВых, как это следует из рис. 5.7, образует дополнительную параллельную ветвь контура, включен-

параллельную ветвь контура

ную последовательно с емкостью Cg. Через емкость СВЫх проте­ кает часть тока контура На относительно низких рабочих ча­ стотах (;в диапазоне средних волн) величина выходной емкости лампы оказывается много меньше емкости контура, т. е. СВЫХ<ССК и ток /'к< / к. С увеличением рабочей частоты (в коротковолновом и ультракоротковолновом диапазонах) влияние выходной емкости увеличивается, так как ее величина оказывается соизмеримой с небольшой емкостью контура Ск и ответвляемая часть контурного тока Г увеличивается. Ток /'ю проходя через блокировочную ем­

137

кость Сб, создает иа ней падение напряжения, которое должно быть значительно меньшим, чем падение напряжения на элемен­ тах контура Ск и СВыхДля этого необходимо выбирать величину блокировочной емкости, удовлетворяющую условиям

ми элементами Lo и Сб, должна лежать вне рабочего диапазона генератора, для чего при выборе их величин должно выполняться условие

отклонение их величин от рекомендованных не нарушает работы схемы.

контура (от анодного источника Да), и через внутриламповый уча­ сток анод—катод. В этой схеме детали контура не находятся под постоянным напряжением Еа, что является ее достоинством по сравнению со схемой последовательного анодного питания. Пере­ менные составляющие анодного тока / аь / ао и т. д. проходят во внешней цепи через контур, разделительную емкость Ср и лампу. Такое разделение постоянной и переменных составляющих в схе­ ме параллельного анодного питания возможно, как указывалось ранее, только при помощи двух обязательных разделительных де­ талей — конденсатора Ср и высокочастотного дросселя L p .

Разделительный конденсатор Ср включен в цепь переменного тока / а1. Необходимо, чтобы падение напряжения, создаваемые на нем током / а1, было малым. Поэтому величина емкости Ср должна быть достаточно большой. Обычно ее принимают такой, чтобы па­ дение напряжения на реактивном сопротивлении конденсатора

Разделительный конденсатор (или батарея конденсаторов) под­ бирается по допустимым рабочим частоте, напряжению, току и допустимой реактивной мощности (в вольтамперах). Кроме этого, к нему приложено полное постоянное анодное напряжение Еа. В качестве блокировочных конденсаторов используют типовые слюдяные и керамические конденсаторы.

138

Разделительный дроссель Lp препятствует прохождению пере­ менных составляющих анодного тока через цепь источника анод­ ного питания Еа помимо лампы. К дросселю относительно «земли»

приложено полное высокочастотное напряжение, действующее на контуре генератора £/„.

В схеме параллельного анодного питания индуктивность раз­ делительного дросселя (совместно с его межвитковой емкостью) включена параллельно контуру генератора. Поэтому через дрос­ сель ответвляется часть тока контура. Эта часть тока тем меньше, чем больше величина индуктивности разделительного дросселя по сравнению с индуктивностью контура LK. Однако увеличение ин­ дуктивности дросселя Lp ограничивается величиной возникающей паразитной межвитковой емкости, создающей цепь утечки для ос­ новной переменной составляющей тока генератора / аь Обычно для выбора величины индуктивности разделительного дросселя ру­ ководствуются соотношением

Для уменьшения межвитковой емкости разделительные дроссе­ ли выполняются цилиндрическими, однослойными с большим ша­ гом намотки. Промышленность не выпускает типовых дросселей, поэтому дроссели проектируются и. изготовляются для разрабаты­ ваемой схемы генератора в соответствии с его режимом. При проектировании дросселя необходимо, чтобы длина провода, обра­ зующего дроссель, не была близка к половине длины рабочей вол­ ны генератора (или целому числу полуволн). В этом случае реак­ тивное сопротивление дросселя может оказаться близким к нулю, как у линии с распределенными постоянными длиной Х/2. В этом случае дроссель перестанет быть разделительным. Активное сопро­ тивление провода дросселя, выполняемого из меди, мало, и поэто­ му постоянное падение напряжения на нем не учитывается. Счита­ ется, что к аноду лампы приложено полное напряжение La-

Схема параллельного анодного питания, несмотря на некото­ рые эксплуатационные удобства (отсутствие на элементах контура постоянного анодного напряжения Еа), на коротких и ультрако­ ротких волнах не применяется. Это объясняется необходимостью иметь в этих диапазонах начальную емкость каскада минимальной и тем сохранить возможность работы на более короткой волне при достаточно высокой характеристике контура р=1/соСнач-

Обе схемы — последовательного и параллельного анодного пи­ тания— удовлетворяют общим и обязательным правилам построе­ ния анодной цепи генератора, указанным выше. Они отличаются только построением цепи постоянного тока / аоДля переменных составляющих анодного тока 1 щ и всех высших гармоник эти схе­ мы, по существу, одинаковы, так как включение однотипных емко­ стей Се и Ср в различные участки анодной цепи (между точками 2—К рис. 5.5 и точками 1—а рис. 5.8) не считается различием.

Правильность построения анодной цепи проверяется раздельно по прохождению постоянной и переменных составляющих анодно-

139

го тока. Цепи этих составляющих должны быть замкнутыми. Элек­ трические величины элементов и их включение должны прибли­ жать условия работы цепи к идеальным (см. рис. 5.4). Участки схемы с действующими на них напряжениями не должны быть за­ короченными. Кроме того, полезно убедиться в наличии точки ну­ левого потенциала в нагрузке (контуре) генератора.

Рас. 5.8. Принципиальная схема па­ раллельного анодного питания

В однотактных каскадах при любом способе включения лампы одна точка контура должна быть заземлена по переменным высо­ кочастотным токам, в противном случае не выполняются общие требования построения анодной цепи. Заземление этой точки мо­ жет быть непосредственным, как в схеме параллельного анодного питания (точка 2 схемы рис. 5.8), либо через емкость блокировоч­ ного конденсатора С„. В последнем случае падением напряжения от высокочастотных токов на малом емкостном сопротивлении А'сб=1/соСб пренебрегают, считая точку 2 точкой нулевого высоко­ частотного потенциала. Падение переменного высокочастотного на­ пряжения на реактивных элементах контура LK, Си в этом случае всегда имеет один знак относительно заземленной точки — либо плюс, либо минус. На рис. 5.9 показано распределение напряже­

Рис. 5.9. Распределение мгновенных падений напряжений вдоль катушки несимметричного контура относи­ тельно точки заземления

ния вдоль катушки контура. Амплитуда колебательного высокоча­ стотного напряжения по мере удаления от заземленной точки пос­ тепенно возрастает, сохраняя в течение полупериода один знак относительно заземленной точки. Это позволяет получать с кон­ тура различные значения амплитуд напряжения от 0 до полного Ок и, таким образом, регулировать степень связи с внешней наг­ рузкой генератора (антенной либо входной цепью последующего каскада). Однотактные каскады вне зависимости от способа вклю­ чения лампы имеют несимметричную выходную и входную цепи относительно «земли» и поэтому называются несимметричными.

146