книги из ГПНТБ / Лапицкий Е.Г. Расчет диапазонных радиопередатчиков

а коллектора первого транзистора, па котором

собран

автогенера­

тор. Входное сопротивление усилительного

к а с к а д а

значительно

частоты существенно ослабляется .

Особенности

расчета

этой схемы

заключаются п р е ж д е всего

в том, что переменное напряжение

на

коллекторе первого

транзи­

стора

^ ш к 1 = ^шк + ^ т б 2 . г Д е Утк — амплитуда напряжения

на кон­

туре

первого

транзистора, £/,„52 — амплитуда

входного

напряже ­

ния второго

транзистора .

Кроме того, при расчете усилительного

каскада необходимо

учитывать, что

его ток

эмиттера равен току

коллектора

первого

транзистора .

Наконец,

напряжение

источника питания

коллекто­

лением Ri, чтобы р а б о ч а я

точка

могла попасть на падающий уча­

сток характеристики: Rt <

RR, где Р д — отрицательное сопротивле­

ние диода в рабочей точке;

<ti

и=Е0 >о.

R д

du

tf, = pBQp = ( l , 2 - f - l , 6 ) Я д .

(3-22)

М а л а я величина

сопротивления нагрузки

обеспечивается

малой

связью с контуром

P = VRAQP),

(3-23)

но для того чтобы нагрузка

о б л а д а л а

хорошими

резонансными

свойствами,

необходимо

иметь

pQ~>\.

Если

считать

допустимым

p Q = Юч-20

и принять

Q = 1004-200, то из

(3-22) и

(3-23)

следует:

р <

(0,5

1) Я д .

(3-24)

Приведенные соотношения используются для расчета

контура

автогенератора

на туннельном диоде. На

основании

(3-24)

выби­

рается

характеристическое

сопротивление

контура

и

его

емкость

и индуктивность. Согласно (3-22) выбирается величина

R3

и

затем

из (3-23) находится коэф­

фициент связи

диода

с

кои-

а

)

туром.

При

построении

схемы

питания

диода

необходимо

предотвратить

возможность

самовозбуждения

на

эле­

ментах цепей питания. При

последовательном

питании

(рис.

3-6, а)

самовозбужде ­

ние

возможно

в

контуре,

образуемом

емкостями

дио­

Рис. 3-6

да и

блокировочного

кон­

денсатора и нижней частью индуктивности контура.

Коэффициент

связи

этого

контура

с

диодом

Рп

Сбл ~\~ Сд

с„

СбЛ

и если

выбрать

С,бл

(3-25)

то величина paQ

будет

меньше

единицы,

что исключает

возмож ­

ность

самовозбуждения .

Н а п р я ж е н и е

от источника питания обычно подается с

помощью

потенциометра

(рис. .3-6, а ) ,

поэтому

для

получения

малого

внут-

реннего сопротивления

источника

питания

R R

< R,

доста-

R ; ^ i — 1 2

точно выбрать сопротивление Ri из условия: RX<CRA.

Емкость

блокировочного

конденсатора дополнительно

к требованию

(3-25)

д о л ж н а

удовлетворять условию

соС б л Я х

>

1.

При

параллельном

питании

диода

(рис. 3-6, б) дл я

устранения

самовозбуждения

в

контуре

С2 —Ьщ,

последовательно

с

дросселем

д о л ж е н включаться резистор R, сопротивление которого

д о л ж н о

удовлетворять

условию

R<R„

(3-26)

Р е з о н а н с н ое сопротивление паразитного контура

д о л ж н о

быть

достаточно мало,

Ь д а / ( Я С 2 )

< Яд,

(3-27).

а индуктивность дросселя — достаточно

велика,

coLn n

>

1

"ДР

соС

Объединяя эти неравенства,

получим

соотношение

г ЛЬ

С02 С

J мпкг

на

основании

которого

выбирается

индуктивность

дросселя,

а затем по

(3-26)

и (3-27) — сопротивление

R.

тивления

нагрузки

диода.

Если

сопротивление

нагрузки

выбрано

из условия

(3-22), то

амплитуда

колебаний Um = (1,1 -:- 1,3)

(Е—Ei),

где Ei — напряжение,

соответствующее

максимуму

тока

диода.

3-2. Расчет ламповых автогенераторов

Ламповые генераторы

строятся одноконтурными (па

триодах

ИЛИ пентодах

с триодным

включением)

пли

двухкоитурнымн

(автогенераторы

с электронной

связью на пентодах), причем

в последних собственно автогенератор

тоже яв-

форматорной (рис. 3-8,

а) и емкостной (рис.

3-8, б)

обратной

связью.

Д л я ослабления

влияния междуэлектродиых

емкостей

на

частоту

колеба­

ний уменьшается связь лампы с контуром

автогенератора, что ведет к умень­

шению амплитуды колебаний. Наименьшая связь лампы

с

контуром

имеет

место при оптимальном коэффициенте обратной связи / г = 0 , 5 - И .

При

малой

амплитуде колебаний

к. п. д. автогенератора мал, поэтому вся

потребляемая

от

источников питания

мощность рассеивается на

электродах

лампы,

причем

по

мере увеличения амплитуды колебаний растет и

потребляе­

генераторе

определяются допустимыми мощностями

рассеяния

на электродах

лампы.

Д л я

автогенератора на триоде или пентоде в

трнодном

включении [26]

амплитуда

колебаний

'

DPB

(k — D) (1 — cos

a0k (1 — cosip) S I + А (1 — cosi|>)

«1

2<х„

так и мощностью рассеяния на втором

сетке,

D g-g 2 g2

— cos Ф) У

м мощностью

рассеяния на аноде,

(3-29)

ankS

(1 — cosi|))

m +

u,;a-g3 - f

1 + k

(1 — COSI)))

—

здесь

in =

Um2/Uml

= 0,5 -4- I .

(3-30)

В автогенераторах, как правило, применяется

автоматическое смещение за

счет сеточного тока и для ослабления

влияния

потерь в цепи

сетки

на

доброт ­

ность

контура сопротивление

автоматического

смещения выбирается

доста­

точно

большим,

Re

>

(20 -4- 50) k*R3.

(3-31)

В

этом

случае

угол отсечки

сеточного

тока,

определяющийся

уравнением

п

(3-32)

оказывается малым и максимальное

напряжение

на сетке

близким к нулю.

"g макс = Es +

U g m

=

(1 — cos \\)g)

Ugm

(3-33)

Порядок расчета автогенератора может быть рекомендован следующий.

Исходными данными

для расчета

являются

амплитуда

колебаний,

необходимая

для

возбуждения

следующего

каскада,

UB03a

». и диапазон

частот

/мнн — /макс

П р е ж д е всего выбираются

вид схемы

(способ

настройки контура

и вид об­

ратной

связи),

лампа

и способ

ее использования (одноконтурный

автогенератор

с

триодным

или

пентодным

включением

лампы,

автогенератор с электронной

связью).

После аппроксимации характеристик опре­

деляют

необходимые

параметры

лампы

(S, Sg2,Srp,

D, Dg_s»,

j_Ln_g3

и др . ) . Затем

выбирается

угол

отсечки

(обычно

i|) =

= 100-^120°, лишь при использовании

умно­

жения частоты во внешнем контуре

авто­

генератора

с

электронной

связью

угол

отсечки

берется

меньшим,

я);=70-ь90°, для

удвоения частоты). Наконец, выбираются

величины

коэффициента

обратной

связи

/г = 0,5ч-0,7

и параметра

для автогенератора

с электронной

связью

т=0.5~1.

Д а л е е

в

зависимости

от

вида

схемы,

способа использования лампы п выбранных

ВеЛИЧПН

Ря

И PS2

(обычно

Р а

< 0 , 5 Р а . м а к с

и Р в 2 < 0 , 5 Р Я 2 м п и с )

определяется

наиболь­

шая

достижимая

амплитуда

колебаний

Um

макс

(для автогенератора

на

пентоде

из

двух

получаемых

после

расчета

вели­

чии

Um

а качестве

Um

„ а к с берется

мень­

шая). Если

величина

0 т м

а к

с

близка

к не­

0,01

обходимой величине UB03o т ,

то

она бе­

рется

для последующих

расчетов.

Если

ж е

0,008

сЛи макс

значительно

превышает

с 7 п 0 3 а т ,

0,006

то можно либо оставить для дальнейшего

0,00k

расчета

амплитуду

колебаний

равной

Um

макс

и ослабить связь контура со сле­

0,002

дующим

каскадом либо взять для после­

дующих

расчетов

амплитуду

колебаний

равной

£/возб т. Наконец,

если

Um

М а к с <

<ив0зб т ,

то

необходимо

либо

выбрать

другую

лампу,

позволяющую

получить

Рис. 3-10

большую

амплитуду

колебаний,

либо

уве­

личить

амплитуду

колебаний,

изменив

ис­

ходные

данные

(уменьшить

коэффициент

обратной

связи It, уменьшить угол отсечки

i|) или увеличить

параметр

т

для

автогенератора

с

электронной

связью), либо

увеличить

мощность,

рассеиваемую

на электродах

лампы.

После

определения

или выбора

амплитуды

колебаний

UBOa6 т

для однокон­

турного

автогенератора

вычисляются:

сопротивление

нагрузки

в анодной

цепи

R 3 = l : [ ( k - D )

S C p],

амплитуда

напряжения возбуждения Ugm=kUm;

первая

гармоника

тока

/ „ 1 =

= Um/Ra,

амплитуда

импульса

/ m = / o i / a i

и

постоянная

составляющая

анод­

ного тока

/ а о = а о / т . Затем из

(3-32)

выбирается

сопротивление

смешения

и оп­

ределяется

угол

отсечки

сеточного

тока. Дл я удобства

на рис. 3-10

приведен

график

функции

tg

\\is—фг.

Дале е

находится

напряжение

смещения

Fs

=

= U g m

cos ф г и максимальное напряжение на сетке (3-33) *.

*

При

отсутствии

характеристик

сеточного

тока,

когда

величина

Sg

неиз­

вестна, при расчете

можно

полагать iig макс = 0.

В случае

триодного

генератора по величинам / т

и

м^макс

"3

характеристик

анодного

тока

определяется

величина

« „ . „ н и , соответствующая

граничному ре­

жиму, и находится

анодное

напряжение

Еа = и т + иа.ып„.

В генераторе па пентоде

по величинам

1т

и

ивмаь-с

из характеристик

анодного

тока

выбираются вели­

чины E s 2

и U O . M I I I I ,

при которых

генератор работает

в

режиме, близком к гра­

ничному,

и определяется

Еа

= и т + иа.ыпи-

Дальнейший

расчет

всех параметров,

характеризующих

режим

лампы

(/«о , Pg2, Pa,

Ро,

Pgzo

и ДР-)> и е

представляет

затруднений.

Д л я

расчета режима

генератора с электронной

связью необходимо иметь два

а)

крутизна

катодного

тока

S K

=

А'к

Аие

Hg 2

=const

б)

проницаемость первой сетки по отношению ко второй

vg-g 2

_

в)

внутреннее

сопротивление

R i g 2 = i l / ( S K D g _ g 2 ) ,

г)

напряжение приведения ко второй сетке Еаго.

Из

второго

семейства

характеристик

определяются

параметры анодной

цепи:

а) крутизна анодного тока S,

б) коэффициент усиления третьей сетки

Аия

Аи g3

в)

крутизна

линии граничного

режима

S r p = Aia/Aua,

г) крутизна тока

второй

сетки Sg2

=

S K — S .

После определения или выбора

амплитуд колебаний Um\

и Vm* на основа­

нии (3-28) — (3-30)

расчет

ведется

в следующем порядке. Рассчитывается экви­

валентное сопротивление внутреннего контура

затем

определяются

первая

гармоника

/ щ = L / m

l / / ? o t

и

постоянная

составляющая

/ к о =

(а0/а,)

/,;, катодного

тока. Сопротивление

смещения

выбирается

из

условия

(3-31), в которое вместо R0

подставляется Rai, затем

из (3-32) определяется

угол

отсечки сеточного тока, смещение Ее

=—Uem

cos ip«

и максимальное

напряжение

на

сетке

и е

я л к с — Е е

+ и е

т . Из

характеристик

лампы

в

триодиом

включении

по

величинам

/ i < m = / a i / a 1

и % М а к с

находится

минимальное

« в 2 м и и

н

вычис­

ляются постоянное напряжение E82=ue2Koa

+ Umi

на второй

сетке

и

мощность,

рассеиваемая

второй

сеткой,

~

I&2oEg2

—

Ig2lUт1,

где

Г

7

Г

5

^ g2

/

' £20

— 1

КО

н

1 Й21

— 1

К1-

^> К

^ к

Д л я

расчета

анодной

цепи

пз

характеристик

анодного

тока по

известным

напряжениям

и я м г и ; с ,

" S 2 M H U И и«змии = — U m \

находится

верхняя

точка динами­

ческой характеристики для граничного режима,

т. е. величины 1т

и «а.мии,

после

чего вычисляются 1а0,

1ЯЬ

R32 = Umlllax

и мощности

Po = UEa;

Р = -~/а1(и„п

+

ит2);

Ра =

Р 0 - Р .

Расчет элементов схемы начинается с выбора

минимальной

емкости

кон­

тура

С ы п п

,

после

чего определяется

максимальная

емкость

Смаке =

(/макс//мип)2

Смин

и индуктивность катушки в случае настройки

контура

конденсатором

перемен­

ной

емкости,

а при настройке вариометром — пределы изменения

индуктивности.

На

частотах

ниже единиц

мегагерц

индуктивность

и

емкость

контура

опреде­

индуктивность вариометра не более 20—40

мкгн.

П о

найденным

параметрам

контура

определяется

эквивалентное

сопротив­

ление

контура

Roo=Qp,

а

по

наименьшей

величине /?эомпп

находится коэффи­

циент связи контура

с анодной

цепью из условия:

2

1

1

А k2

,

Рвозб

Rs

Р 2 ^ э о мин

Rg

Явх

где RBX — входное

сопротивление следующего

каскада;

/ о В о зо = ^волб тШт —

коэффициент связи со следующим каскадом; А—коэффициент,

зависящий

от

схемы

смещения:

при

параллельном

сеточном

смещении

/1=3, при

последова­

тельном Л =2.

При автотрансформаторной

связи

(рис.

3-7, а) ,

зная

полную

индуктив­

ность L, находим

L1

=

kpL,

L 2 = p L .

В

случае

емкостной связи

(рис. 3-7, б)

задаемся емкостью потенциометра

С0

и находим

/-.

Со

/-<

_СлСа

1 - ( I + A)P

C i - C ,

с% = С + k) С2з — с а . к , С 3 — [ 1 -|—— ] С23

— CgK.

г

Q

sin 21|э

L,g <

•

•

tg'4'g

при

i|)<90° или

5 ч-

10

©Milling

если

i | ) > 9 0 ° .

ности

( Т К И ) a t колебательного

контура:

« / =

а , +

а -

( 3 " 3 4 )

Как правило, емкость контура образована комбинациями па­

раллельного и

последовательного соединения групп емкостей. При

параллельном

соединении

конденсаторов с емкостями

С( , С 2 , . . . ,

С„, о б л а д а ю щ и м и

соответственно

температурными коэффициен­

тами

емкостей

си, a2 ,

•..,

ап>

общий Т К Е

У,

a-kCk

п

(3-35)

а при

последовательном

соединении

емкостей С ь С 2 , . .

.,Сп

п

fc=i

(3-36)

ft=i

можна . З

а д а ч а термокомпенсации заключается

в обеспечении

наи­

меньшего

отклонения

от нуля

величины / a / = A f / A £ ° во

всем

диа­

пазоне частот

возбудителя. Д л я решения этой

задачи

могут

быть

использованы

различные схемы

термокомпенсации.

Наиболее

широкое

применение находит п а р а л л е л ь н а я

схема

конденсатор подключен

параллельно органу

настройки контура.

В такой схеме величина

Af/Af

изменяется

по диапазону, как

п о к а з а но на рис.

3-12,6.

В схеме

последовательной компенсации

(рис.

3-13, а) величина

Af/At°

имеет другой закон изменения

(рис.

3-13,

б).

Комбинации первых

двух

схем дают параллельно-последо­

вательную

(рис.

3-14,

а)

и

последовательно - параллельную

чить лучшую

термокомпенсацию (рис.

3-14,

е ) . В схеме с

тремя

термокомпенсаторами

(рис. 3-15)

возможна

почти

полная

термо-

компенсация,

т. е. а / ~ 0

во

всем

диапа­

зоне

частот.

Рассмотрим прежде всего параллель ­

ную

схему

термокомпенсации

(рис.

3-12,

а),

д л я

которой

будем

считать

из­

вестными

диапазон

частот

/ М Ш 1 — /М акс,

Рис.

3-15

емкость

контура

С

и

Т К И

катушки

ин­

дуктивности

аь-

Полную

емкость

схемы

известная

емкость

термокомпенсатора, остальные ж е элементы

с их Т К Е

можно

считать известными. В целом емкость С 0 будет

о б л а д а т ь Т К Е

ао,

который пока неизвестен, и

именно его необхо­

димо найти

из

условия обеспечения наилучшей

термокомпенсации.

а,=

и,

—Ко

Р

Д / _ ь

_

a i + a L f ,

a i - « o

Р

•

— -fa,

Т Н

72

ш

'макс

Если

коэффициент

перекрытия по

частоте

то

функция

/а/ не имеет экстремума

и наилучшая

термокомпенсация

(по Че-

бышеву)

будет при

(?г,\

-

k t ~ l

a i +

a L f

У ^ ш к с

~

,o

,

,

,

о

'макс-

kj—

kf

+

1

По найденной величине Т К Е

постоянной

части

емкости

можно

найти емкость

термокомпенсатора.

Д л я

этого

воспользуемся

схе­

мой, изображенной на рис. 3-12,

а,

в которой С т — емкость

термо­

компенсатора с Т К Е а-г, Сп — емкость

подстроечного

конденсатора

и Сг — остальная постоянная часть

емкости. З н а я

детально

схему

контура,

по формулам

(3-35)

и

(3-36)

определяем

Т К Е

аг

ем­

кости Сг. Д л я рассматриваемой

схемы имеем

уравнения:

+ Сп -f- С 3 = С0 ; а т С т -f- ссп Сп + а2С2

= а 0 С 0 ,

из которых находим

Q

_

(<*П — «о) С0

+

( « 2

— « п ) Со

т

а п

— От

(3-37)

^

_

(«о — От) С0

— ( а 2

— «г) С 2

а п

— Ор

причем д л я того чтобы

было С п > 0 ,

необходимо

выбрать

ТК Е

тер­

мокомпенсатора

из условия:

ат<- Cf>

Со

заметим, что а и

< 0 .

(рис. 3-13, a)

В схеме последовательной

компенсации

Ci — пе­

ременная

часть

емкости

конденсатора

переменной

емкости,

С 2 —