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

двух ламп) окажется вдвое меньше необходимого для одной ос­ тавшейся. Это вызовет уменьшение полезной колебательной мощ­ ности примерно в четыре раза — в два раза за счет отключения одной лампы и еще в два раза за счет перехода оставшейся в недонапряженный режим при работе на сопротивлении нагрузки, вдвое меньшем, чем необходимое для ее граничного режима.

На рис. 5.16 показано параллельное включение ламп в схеме с общей сеткой, встречающееся в типовых передатчиках (КВ-50/80,

КВМ-120).

РАСЧЕТ РЕЖИМА ГЕНЕРАТОРА С ПАРАЛЛЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫМИ ЛАМПАМИ

При расчете режима наиболее удобен способ замены п параллельно включенных ламп одной эквивалентной лампой, обла­ дающей эквивалентными параметрами, очевидными из схемы .вклю­ чения. Эти параметры следующие:

1. Номинальная колебательная мощность (соответственно воз­ росшая в п раз)

где индекс «ном» (номинальный) относится к параметру одиночной лампы.

2. Номинальные мощности, рассеиваемые анодом и сетками,

3. Внутреннее сопротивление (уменьшенное в п раз)

Ai экв

4.Крутизна характеристики (возросшая в п раз)

“^экв ~ п ‘-’ном-

5. Проницаемость (без изменений)

-^Экв == ^ н о м -

6. Междуэлектродные емкости:

Cag ~ ft P'ag ном) CgKэкв = ft CgKном>

Следует учесть, что параметры однотипных ламп имеют неко­ торый разброс. Их различие не всегда позволяет получить точно удвоенную или утроенную мощность, крутизну и т. д. Влияние раз­ броса параметров приводит к некоторому различию в режимах от­ дельных ламп, а еледовательно, и отдаваемых ими в нагрузку по­ лезных мощностей.

К недостаткам схемы параллельного включения следует отнес­ ти появление дополнительных паразитных контуров, образующих­ ся индуктивностями шин, соединяющих одноименные электроды ламп, и междуэлектродными емкостями.

151

ДВУХТАКТНОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ ЛАМП

Двухтактная схема является соединением двух взаимно согласованных однотактных генераторов, работающих в противо­ фазе. В двухтактных схемах используются также однотипные лам­ пы. В идеальном случае схема должна быть электрически абсо­ лютно симметрична относительно так называемого общего провода о'—о' (рис. 5.17), который является местом точек нулевых потеи-

Р ис. 5.17. Схема двухтактного включения ламп генератора

циалов обоих генераторов. Каждый из однотактных генераторов (верхний — / или нижний — II) носит название плеча схемы. В пле­ че могут совместно работать несколько параллельных лами. Воз­ буждающее напряжение на сетке генераторов (плеч схемы) по­ дается в противофазе, и поэтому между сетками ламп действует двойное возбуждающее напряжение 2Ugcosat. Анодные нагрузки (контуры генераторов) включены последовательно между анодами ламп а'—а". На схеме показана полярность действующих пере­ менных напряжений. В скобках отмечены знаки этих напряжений через полпернода колебаний. Зная фазовые соотношения токов и напряжений однотактного генератора, нетрудно убедиться в пра­ вильности указанных полярностей при согласованном двухтактном включении ламп. Очевидно, что колебательное напряжение между анодами ламп (точки а'—а") будет равно сумме напряжений, т. е. двойному 'напряжению на контуре одного генератора 2 UK—2 u'K—

=2 и " к-

Вреальных схемах не делают раздельных контуров, а заме­

няют два последовательно соединенных контура (/ и II на рис. 5.17) одним общим. Это не приводит к изменению работы схемы. При такой замене (рис. 5.18а) индуктивность контура объединя­ ется, т. е. увеличивается в два раза, и будет равна LK= 2L'K=2L"K. Соединение двух последовательных равных емкостей С'к и С"к дает уменьшение общей емкости .вдвое, т. е.

Ск = С'к/2 = С"/2.

Понятно, что активное сопротивление потерь гк общего конту­ ра увеличится в два раза. Собственная частота шо общего контура

.152

не изменяется и будет равна собственной частоте любого из кон­ туров плеч, а именно:

Характеристическое сопротивление общего контура, как видно

Как уже известно, в общем контуре индуктивность и активное сопротивление потерь возрастают вдвое, а емкость уменьшается в два раза. В этих условиях резонансное сопротивление общего кон­ тура

т. е. возрастает в два раза. Общий контур, электрически симмет­ ричный относительно средних точек нулевого потенциала емкост­ ной и индуктивной ветвей (точки о'—о" на рис. 5.18а), носит наз-

Р ис. 5.18. Общий симметричный контур двухтактного каскада ( а )

и распределение мгновенных па­ дений напряжений вдоль катуш­ ки относительно средней точки заземления (6 )

ванне симметричного. Колебательное напряжение на симметрич­ ном контуре по мере удаления от точки нулевого потенциала пос­ тепенно и линейно возрастает. По разные стороны от этой точки оно имеет противоположные знаки и в какой-то момент времени может быть изображено графиком (эпюрой), приведенным на рис. 5.186. Распределение этого напряжения вдоль общей катушки контура показано для обоих полупериодов колебаний — в одном случае сплошной, а в другом — пунктирной линиями. Таким обра­ зом, симметричные точки контура в разных плечах имеют равные и противофазные напряжения относительно точки нулевого потен­ циала («земли»). Это является важным отличием симметричного — двухтактного — контура от однотактного.

153

На основании известных сведений о работе однотактных гене­ раторов рассмотрим цепи переменных и постоянных составляющих токов анода и сетки двухтактной схемы. Возьмем наиболее час­ тый случай работы лампы с отсечкой анодного тока, т. е. в режи­ ме В или С. Возбуждающие напряжения на лампах (см. рис. 5.17) противофазны, поэтому импульсы анодных токов сдвинуты во вре­ мени на полпериода (180°). Генератор работает в два такта, т. е. за один период колебания через контур поочередно проходят два импульса тока от обеих ламп (плеч). Таким образом, в отличие от однотактного генератора, пополнение энергии в контуре происхо­ дит дважды за период, и ее количество будет удвоенным.

тивофазе. Следовательно, при направлении тока первой гармоники верхней лампы (I) от анода к катоду (см. рис. 5.17) в нижней лам­ пе (II) она протекает в противоположном направлении, т. е. от катода к аноду. При электрической симметрии плеч в общем про­ воде, соединяющем середину ветви общего контура с катодами

но компенсируются. Из схемы рис. 5.17 видно, что ток 7'а1 первого генератора подходит к общему контуру в точке а', в этот полупериод колебания из противоположной точки контура а" входит ток I'аь Токи I'm и /"ai равны и отсутствуют в общем проводе. Это позволяет считать электрической цепью тока первой гармоники двухтактного генератора 7ai = 7/ai = 7"ai последовательно включен­ ные лампы плеч и общий контур. Поэтому схема носит еще наз­ вание последовательного включения, ламп.

Ток первой гармоники / аь проходя через нагрузку двухтактного генератора — общий контур, создает падение напряжения

U к общ ~ I А общ = l a l ' =

154

т. е. двойное по сравнению с однотактной схемой. Это напряжение

Оба плеча схемы создают в общем контуре мощность коле­

годаря их противофазности в общем проводе взаимно компенси­ руются. Отсутствие токов первой и всех нечетных гармоник в об­ щем проводе уменьшает необходимые величины блокировочных элементов цепи анодного питания.

ТОКИ ЧеТНЫХ ГарМОНИК ПЛеЧ (I'a2 = I"a2 , 1 'а4 = 1 "а4 и т. д.) син-

фазны, и поэтому на участках схемы, где их направления совпа­ дают, складываются (удваиваются), а где они направлены проти­ воположно, взаимно компенсируются. Из рис. 5.19 видно, что все четные гармоники складываются в общем проводе ( о ' —о ' ) и имеют двойную амплитуду: 2/ аг; 2/а4 и т. д. Токи, возбужденные четными гармониками, протекают в ветвях контура в противопо­ ложных направлениях и поэтому не создают разности потенциалов на зажимах общего контура между точками а'—а". Двухтактная

схема дает возможность полностью скомпенсировать токи четных гармоник в ветви контура, не соединенной с общим проводом, что облегчает борьбу с излучением высших (четных) гармонических радиопередатчиком. Так, например, в схеме рис. 5.20 в индуктивной

Р ис. 5.20. Заземление -симметрич­

ного контура двухтактной схемы

ветви контура токи четных гармоник будут отсутствовать. При свя­ зи антенны с этой ветвью контура в ней не будет токов четных гармоник.

Анодное питание обоих .плеч схемы осуществляется от общего источника Да, через него протекает сумма постоянных составляю­ щих анодного тока обоих плеч (I'ao+I"ao)-

При составлении реальных схем следует учитывать, что средняя точка одной из ветвей контура, имеющая нулевой высокочастот­

155-

ный потенциал, обязательно соединяется с «землей» либо непосред­ ственно (см. рис. 5.20), либо через емкость-Со (см. рис. 5.17). Это необходимо для создания пути токов четных гармоник / а2, / а4 и т. д. к катодам ламп. Обычно заземляется средняя точка емкост­ ной ветви, так как это обеспечивает меньшее сопротивление для токов четных гармоник. Одновременное заземление второй ветви контура недопустимо, так как найти в ней действительную точку нулевого потенциала трудно и такое соединение может привести к образованию двух неодинаковых контуров, т. е. к нарушению сим­ метрии схемы. При заземлении второй средней точки токи четных гармоник будут проходить и по второй ветви контура, что при связи ее с внешней нагрузкой (антенной) ухудшает фильтрацию высших гармонических. При заземлении емкостной ветви контура анодное напряжение Еа подается к середине катушки контура че­ рез блокировочный дроссель Lc-

Для возбуждения двухтактного генератора необходимы два оди­ наковых по амплитуде напряжения, которые противофазно пода­ ются на сетки ламп противоположных плеч. Источник напряжения смещения Eg обычно является общим. Необходимые противофаз­ ные напряжения возбуждения могут быть получены как от одно-

Р ис. 5.21. Варианты схем возбуждения двухтактно­

го генератора:

а ) при симметричном контуре возбудителя; б ) при

несимметричном контуре однотактного возбудителя

тактного, так и от двухтактного генератора-возбудителя. В обоих случаях схема цепей сеток должна быть симметричной относительно «земли». Варианты схем цепи возбуждения приведены на рис. 5.21.

156

Схема рис. 5.21а имеет двухтактный .возбудитель с симметрич­ ным контуром. Напряжения u'g и u"g, взятые с равных противо­ положных частей катушки контура, будут одинаковыми и противо­ фазными. На схеме указаны знаки действующих напряжений в соответствующие полупериоды и цепи токов управляющей и экра­ нирующем сеток. Схема рис. 5.216 обеспечивает подачу симмет­ ричных противофазных напряжений с однотактного возбудителя. Противофазность напряжений возбуждения достигается заземле­ нием среднем точки равных емкостей С \, С"\, через которые про­ текает общий ток контура. Такая схема связи однотактного гене­ ратора с двухтактным возможна в диапазоне средних волн.

В схеме рис. 5.22 точка нулевого потенциала создается зазем­ лением средней части катушки контура LK. Возбуждающие напря-

Рис. 5.22. Создание симметрич­

ных н противофазных напря­ жений возбуждения двухтакт­ ного генератора при однотактном возбудителе в диапазоне коротких волн

жения снимаются с равных и противоположных частей катушки. На коротких и ультракоротких волнах для лучшего симметриро­ вания контура возбудителя включается так называемый баланс­ ный конденсатор Сбаланс, равный начальной емкости однотактного возбудителя Снач*

Рассмотрим цепи составляющих сеточных токов двухтактного генератора. При противофазном возбуждении импульсы сеточных токов ламп в плечах взаимно сдвинуты на полпериода (180°). Не­ четные гармоники сеточного тока I'gi = I"g\, /,g3 = /"g3 и т. д., как и в анодной цепи, противофазны и будут отсутствовать в общем про­ воде, так как взаимно компенсируются. Электрическая цепь тока lg\ = I'g\ = I"g\, источником которой является возбуждающее напря­ жение с амплитудой 2Ug, состоит из источника 2Ug и последова­ тельно соединенных участков сетка—катод обеих ламп. Мощность, потребляемая на возбуждение двухтактного генератора, очевидно,

общий источник смещения проходит сумма постоянных составляю­ щих сеточных токов обеих ламп, т. е. 2I'go = 2I"g0 =2Igo.

ДВУХТАКТНЫЙ ГЕНЕРАТОР С ОБЩЕЙ СЕТКОЙ

Двухтактная схема .генераторов на триодах с общей сет: кой (рис. 5.23) применяется в передатчиках коротких и ультрако­ ротких волн. Она также является соединением двух взаимно сог­ ласованных однотактньцс генераторов с общей -сеткой. На схеме показаны цепи основных переменных составляющих анодного и се­

157

точного токов / аь Igu соответствующие одному полупериоду коле­ бательных напряжений <Ug, UK.

Прохождение общего тока первой гармоники через источник возбуждения (контур возбудителя) обусловливает известное свой­ ство этой схемы — переход части мощности возбудителя непосред-

Рис. 5.23. Двухтактный генератор с общей сеткой

ственно в анодный контур возбуждаемого каскада, что рассмат­ ривалось ранее (§ 5.1).

Преимущества двухтактной схемы по сравнению с однотактной: 1) симметричный выход схемы, удобный для согласования с

симметричными антеннами и двухпроводными фидерами;

2)значительное подавление четных гармоник в нагрузке гене­ ратора;

3)уменьшение емкости, вносимой в контур лампами, так как

их междуэлектродные емкости включены последовательно, что позволяет использовать схему на ультракоротких волнах;

4) облегчение требований к блокировочным элементам источни­ ков питания благодаря их включению в разные точки общего про­ вода (при последовательной схеме питания).

Недостатки двухтактной схемы:

1)сложность симметричной конструкции схемы;

2)необходимость повышенного по сравнению с однотактной схемой значения эквивалентного сопротивления нагрузки, что за­ труднено в диапазонах наиболее коротких и ультракоротких волн.

Расчет режима двухтактного генератора удобно проводить для одного плеча схемы, т. е. для однотактного генератора (на поло­ винную колебательную мощность), а затем определить данные для двухтактной схемы в соответствии с существом ее работы. В рас­ чете однотактного генератора (плеча) определяют: U'a, / 'аь ^ао>

V'к, R ; , U'g, Eg, I'gu P I, P'о, ть l, P ig, P'g, P'g0 .

Затем выписывают данные двухтактной схемы.

Токи: / ао = 2 //ао (в общем проводе питания), I — 1 'з.1 (не удваивается),

/g0 = 2//g0 (в общем проводе питания), Igl= I'gl (не удваивается).

158

Напряжения: £7„= 2'£7'к, •US==W'B.

Мощности: P ^= 2P '^; P0 = 2P' 0 и т. д.

Рассмотренные особенности работы двухтактной схемы явля­ ются результатом противофазного возбуждения ламп генератора, благодаря чему импульсы токов в плечах схемы оказываются сдви­ нутыми на полпериода — 180°(я), и включения общей нагрузки генератора между анодами ламп (точки а'—а" рис. 5.17).

Нарушение одного из этих условий приводит к иным качествен­ ным результатам работы схемы. Так, например, при синфазном возбуждении схема (рис. 5.24а) оказывается сбалансированной по

Р ис. 5.24. Двухтактная схема при -нарушении одного из двух обязательных усло­

вий ее работы в качестве:

а ) балансной схемы; б ) -схемы удвоителя частоты основных колебаний

токам основной частоты 7а; и в нагрузке генератора отсутствует падение напряжения от токов первой гармоники. Это свойство ис­ пользовано в схеме балансного модулятора (см. гл. 12).

При включении нагрузки генератора в разрыв общего провода (рис. 5.246), а не между анодами ламп на ней будут отсутствовать падения напряжений токов основной гармоники 7ai и всех нечет­ ных. При настройке колебательного контура на частоту 2-й гармо­ ники в нем. выделится удвоенное значение колебательного напря-

о/сения Па2 = 7а2^се. Такая -схема используется в качестве удвоите­ ля частоты, рассмотренного в гл. 6.

К О Н Т Р О Л Ь Н Ы Е В О П Р О С Ы

1.Составьте -схему параллельного питания анодной (коллекторной) цепи гене­ ратора на лампе или транзисторе; рассмотрите замкнутые электрические це­ пи постоянной и переменных составляющих (основной и высших гармони­ ческих составляющих) импульса анодного (-выходного) тока; перечислите электрические и -конструктивные требования, -предъявляемые к разделитель­ ным элементам схемы параллельного питания LPCP.

2.Рассмотрите схему последовательного питания; укажите, каким требованиям

должны удовлетворять блокировочные элементы схемы питания Lo, Со. В чем заключаются достоинства и недостатки схемы последовательного питания по сравнению с параллельной?

3.Рассмотрите (при различных способах включения лампы или транзистора в генераторе с внешним -возбуждением) действующие в схеме междуэлектрод-

ные емкости и поясните их влияние н-а работу генератора.

4.При помощи каких электрических деталей формируются внешние цепи пос­ тоянных и переменных составляющих импульсов токов в различных схемах

.генераторов? Какие общие требования предъявляются к этим деталям?

159

5. Составьте электрическую цепь основной переменной составляющей тока ано­

в схеме параллельного анодного питания, если ^ = 1500 Ом, а Храо^бЯО м.

9.Нарисуйте симметричный анодный контур однотактного генератора с внеш­ ним возбуждением; покажите график распределения мгновенных значений высокочастотных потенциалов вдоль оси катушки индуктивности за полный период колебания; поясните возможность использования контура в качестве делителя высокочастотного напряжения.

То же самое повторите для случая симметричного контура двух гактного генератора.

10.Составьте возможные различные схемы осуществления смещения на сетку лампы генератора.

11 Поясните необходимость использования схем комбинированного смещения при работе генератора с лампой, отличающейся большой крутизной харак­ теристик. Как в этом случае рассчитывается величина сопротивления авто­ матического смещения R g?

12.Как осуществляется питание накала генераторных ламп в стационарных ра­ диопередатчиках связи и вещания?

13.Поясните необходимость создания в цепи катода средней точки для пере­ менных высокочастотных составляющих токов. Каким требованиям должны удовлетворять конденсаторы, включаемые для создания средней точки?

14.Рассмотрите принципиальную схему цепи накала мощного генераторногг триода, включенного по схеме с общей сеткой; поясните назначение высоко­

частотных катодных дросселей и возможное их конструктивное выполнение.

15.Почему в радиопередатчиках средней и большой мощностей предусматри­ ваются электрические устройства, предназначенные для постепенного повы­ шения напряжения накала ламп до номинального и стабилизация этого на­

пряжения? Назовите эти устройства (известные из курса электропитания).

16.Сравните электрические цепи основных переменных составляющих токов анода и сеток в двухтактном генераторе при включении ламп по схеме с общим катодом и общей сеткой.

17.Оцените и сравните для схем п. 16 величины активной составляющей вход­

ботающих в них лампах для случаев: а) параллельного и б) .последователь­ ного—двухтактного включения (прн одинаковых режимах работы ламп н рав­ ных значениях колебательных мощностей в нагрузках генераторов).

19.Составьте принципиальную схему генератора с внешним возбуждением на триоде по схеме с общей сеткой; .проследите цепи основных переменных со­ ставляющих токов анода, сетки и контурного тока; поясните требования, предъявляемые к конструкции вьшода сетки и проводнику, заземляющему ее по переменным высокочастотным токам.

20.Какие требования предъявляются к построению цепей экранной и защитной сеток в генераторах на тетродах и пентодах?

160