Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Муравьев О.Л. Радиопередающие устройства учеб. программир. пособие для техникумов связи

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

25.10.2023

Размер:

13.47 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1819 / 3319 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 > Следующая >>>

	(От 435)								31-й урок
409	Правильно:		такое	сочетание		реактивных		сопротивлений			( А ' а ? > 0 ,
	Л ' г „ < 0	и Х а и < 0 )		характерно для емкостной трехточечной схемы.
Графическое решение уравнений указывает на наличие единственной стацио
нарной точки.
З а к л ю ч е н и е .		Основное		уравнение		автогенератора
				ZQ, Sep
содержит в своем составе оба				условия	самовозбуждения				(балансы	амплитуд и
фаз). Используя его, можно составить только два возможных варианта											эквива
лентной схемы одноконтурных автогенераторов: индуктивную и емкостную.
Вы закончили		работу		над материалом			31-го		урока.	Повторите
его.
Дополнительный		материал		можно найти в учебнике				на стр. 210—213, 205—
207 и 199—201. •			Начало	31-го урока		в кадре	420.

410	(От 401)								Начало 31-го урока
	Ц е л ь	у р о к а : рассмотреть				графический		способ решения			уравне
	ний автогенератора, условия устойчивой и неустойчивой работы, ос
новное уравнение, влияние ряда				факторов на стабильность					частоты	генерируемых
колебаний	( I I ) ; изучить		схему	автогенератора с кондуктивной обратной							связью
( H I ) .
Какой	режим	целесообразнее			использовать			в	автогенераторе?
1. Жесткий										(423)
2. Мягкий										(433)
	(От 422)								30-й урок

411 Еы ошиблись. Мягкий режим самовозбуждения имеет место при больших углах нижней отсечки анодного тока, а меньшие. потерн на аноде и более высокий кпд возможны лишь при малых значениях 0, т. е. в

жестком режиме.

Переходите к кадру 401.

(От 492)

30-й урок. Проработано 63% (28-я минута)

412 Конечно, чем больше добротность контурной системы, тем меньше отклонение генерируемой частоты cor от собственной частоты кон тура шо. Поэтому в автогенераторах длинных, средних и коротких волн часто

используются высокодобротные кварцевые резонаторы.

§ 7.2. Колебательные режимы автогенератора

Исследуем процесс нарастания колебаний в автогенераторе. Для упрощения рассуждений пренебрежем небольшими фазовыми сдвигами сра, Фоо и cps, влия ющими на стабильность частоты.

Если выбрать положение рабочей точки, соответствующее нуле вому значению напряжения смещения (рис. 84а) (0,5 мин), то ма лейшие изменения тока в анодном контуре приводят к появлению затухающих колебаний. Через цепь обратной связи они воздейст вуют на электронный поток лампы, усиливаются, выделяются в на-

180

грузке, вновь поступают на вход и т. д. Таким образом, амплитуда напряжения возбуждения будет постепенно нарастать, что приве дет на начальном этапе к быстрому увеличению амплитуды пер вой гармоники анодного тока 7a i (рис. 846) (0,5 мин). При при-

Рис. 84

ближеним к области критического режима лампы дальнейшее уве личение Ug уже не вызывает быстрого роста амплитуды этого то ка, так как сказывается явление перехвата электронов управляю

щей сеткой. Кривая Iai = ^(Ug)	получила название	к о л е б а т е л ь
н о й х а р а к т е р и с т и к и автогенератора. При		малой величине
проницаемости анода (D^O)	эту кривую аналитически можно опи
сать следующим выражением:

4 i = ^ср Ug,

где Sep — средняя крутизна анодного тока лампы (см. кадр 413).

Такой режим самовозбуждения получил название « м я г к о г о р е ж и м а».

Если выбрать положение рабочей точки за пределами наклон ного участка динамической характеристики (рис. 84е) (0,5 мин),, то появление анодного тока будет возможно только в случае пре вышения амплитудой напряжения возбуждения некоторого поро гового значения и е ы в п . Колебательная характеристика при этом

имеет 5-образную форму (рис. 84 г) (0,5 мин), что объясняется нелинейностью реальной динамической характеристики в ее ниж ней и верхней областях. Такой режим получил название ж е с т к о г о .

			Далее кадр		422.
	(От	412)				30-й урок. Прочитать!
413	Для	'исследования		процессов, происходящих в автогенераторе, а
	также при		расчетах	электрического		режима автогенератора	удобно
пользоваться понятием			с р е д н е й к р у т и з н ы			анодного тока 5 с р ,	которая
остается постоянной в			течение	всего периода напряжения возбуждения.
Используем полученную ранее формулу для определения амплитуды напря
жения	возбужшения
				_ W c
			е	S ( l - c o s O )	г	3

Полагая проницаемость анода по управляющей сетке £ >»0 , что справедливо для большинства ламп с экранированным анодом, а также принимая / я мпнс = = / a i / a i и cti(l—cos 8) =71, имеем

			'а1			Sc p 11g,
		Ug =	— —	или Iai =		Sc p 11g,
где			S Yi
где
5 C P = S Y I — с р е д н е е		за период	значение		крутизны, зависящее от			величины	угла
отсечки	анодного тока 0. Например,			при	0 = 90°	SC p=0,55, а при		0=:180° 5 С р = 5.
		Вернитесь к кадру				412.
	(От 404)							31-й	урок
414	Объясните, как		перейти от мягкого				самовозбуждения к
	жесткому колебательному режиму?						(1 мин.)
Сопротивления		промежутка	сетка—катод			шунтирует колебательную			систе

му, вследствие чего снижается стабильность частоты. Для ослабления этого яв ления величина сопротивления резистора сеточного автоомещения Rg выбирается достаточно большой (50—-200 кОм). Тогда в стационарном режиме лампа рабо

тает	с малыми	углами отсечки анодного тока, сеточный ток уменьшается, что
резко	повышает	входное сопротивление промежутка сетка—катод.

§ 7.3. Основное уравнение автогенератора

Основное уравнение автогенератора представляет собою зави симость коэффициента обратной связи от параметров лампы и кон тура. Прежде чем приступить к выводу его, вспомните и запишите на лицевой стороне листа конспекта известные Вам выраоюения для двух характеристик автогенератора: а) колебательной и б) обрат ной связи (1 мин.)

Ответ и продолжение в кадре 424.

	(От 488, 405)		31-й урок. Проработан		61% (27-я минута урока)
415	Конечно,	компенсация анодным		контуром	фазовых	сдвигов возмож
	на только	при	автоматическом	изменении	частоты	генерируемых ко

лебаний.

182

§ 7.4.	Одноконтурные	автогенераторы
Рассмотренная -ранее схема с трансформаторной обратной связью			(рис. 85а)
успешно используется	в настоящее время	в ламповых автогенераторах диапа
зонов дв и св. К ее	недостаткам следует отнести некоторую конструктивную
сложность, изменение	частоты генерации при регулировке величины		взаимоин

дукции М и склонность к появлению паразитных автоколебаний на частотах, значительно отличающихся от расчетных.

На рис. 856 (1,5 мин) показана схема одноконтурного автогене ратора с кондуктивной обратной связью (так называемая схема Хартлея). Здесь три основных электрода лампы — а, ц,к—подклю чены к трем точкам контура. Баланс амплитуд выполняется подбо ром величины коэффициента обратной связи:

о	_	Ug _	Jк ^gu _	L 2
V	o c '	1!	ГУ	I '
(С целью упрощения	этого	выражения мы пренебрегли активными потерями
и взаимоиндукцией катушек контура iLi и Х2 .)
Контурный ток / к	в любой момент времени создает противофаз

ные напряжения на сетке и аноде лампы относительно катода, чтосоответствует выполнению условия баланса фаз. Точка подключе ния источника анодного питания к контуру имеет.нулевой радио частотный потенциал. Это позволяет исключить блокировочный дроссель. Смещение создается за счет падения напряжения постоян ной составляющей юетонното тока на резисторе <Rg. Последний вы бирается достаточно большой величины, а это дает возможностьобойтись без блокировочного дросселя в сеточной цепи даже при параллельном способе питания ее.

Недостатком схемы автогенератора с кондуктивной связью (рис. 856) является то, что на кв контурная катушка имеет небольшоеколи'чеетво витков и выполнить отвод в точке к не всегда возмож но (по расчету может получиться так, что катушка Ьсв должна иметь долю целого витка). К тому же такой автогенератор скло нен к паразитному самовозбуждению.

Далее кадр 425.

18$

	(От 400,	453)	30-й урок. Проработано			9% (4-я	минута)
т 1 0	Конечно,	самовозбуждение возможно		только	при	наличии	положи
	тельной	обратной	связи.
На	рис. 85а	(1 мин)	'изображена схема		автогенератора с
т р а н с ф о р м а т о р н ы м			способом связи	между анодной			.нагруз

кой и сеточной цепью. Схема впервые была предложена немецким

ученым А. Мейснером в 1913 г. Она представляет собою							резонанс
ный усилитель, выход которого соединен со входом.
Следовательно,		колебательное		напряжение на		аноде-	... с	пере
менным	напряжением		на сетке.
1. ...совпадает		по	фазе					(462)
2. ...находится		в противофазе						(472)
	(От 426)		32-й урок. Проработано			24% (11-я		минута)
417	Правильно.		В емкостной трехточке высшие гармоники, в цепи об
	ратной связи, влияющие на величину фазового сдвига tps и в ко
нечном итоге на стабильность частоты, ослаблены в пг раз						по сравнению с ин
дуктивной	трехточкой.
Автогенераторы,		выполненные на		основе	индуктивной трехточки, обладают,
как указывалось выше, рядом конструктивных					недостатков.

Поэтому в практических схемах автогенераторов кв диапазона предпочтение отдается емкостной трехточке, хотя она и обеспечи вает меньший коэффициент перекрытия внутри поддиапазона из-за

несколько большей величины начальной емкости контура.
	Далее кадр		427.
418	^ Т	Факультативный материал к 32-му уроку
§ 7.5. Автогенераторы на		микромодулях		и туннельных диодах
	В последние годы в	радиоэлектронике		широкое .применение		полу
	чила микромодульная	техника.	Микромодуль		представляет	собою
комплект	миниатюрных монтажных плат, собранных			в виде	пакета и заключен-

б)

^1инромоЯ/ль-

внешняя схема

Рис. 86

пых -в корпус. На каждой плате размещены полупроводниковые элементы, кон денсаторы и резисторы, соединенные определенным образом. Это позволяет соз давать с помощью дополнительных внешних соединений усилители, автогенера торы, смесители и т. п. Существует много типов миюромодулей, каждый из ко торых специализирован по применению: усилитель звуковых частот, усилитель радиочастот, автогенератор н т. п. На рис. 86а показана схема одного из микро-, модулей, который в данном случае используется в качестве автогенератора на основе емкостной тре.хточки. Между коллектором и базой транзистора включены внешняя индуктивность L и настроечный конденсатор С -{схема Шишкова) . Два других реактивных элемента трехточки уже входят в состав микромодуля: Ci и С3 . Коллектор транзистора имеет нулевой радиочастотный потенциал, так как соединен с корпусом через конденсатор Ci и клемму 10. Постоянный положи тельный потенциал порядка 6 В поступает на коллектор через клемму 5 и гася-,

щий резистор Rk. Цепочка Ri—Ri

обеспечивает положительный

потенциал

на

базе относительно эмиттера '(транзистор типа п-р-п\).

Резистор

относится

цепи эмиттернон термостабилизации.

Выходное

напряжение может

быть снято

с клеммы 2 или 4. Параметры транзистора, резисторов и конденсаторов

приво

дятся в паспорте, .прилагаемом к микромодулю.

На

рис. 866 показана

схема

микромодуля,

включенного

в данном случае

по

схеме

автогенератора

Колпитца

буферным

каскадом (эмиттерным

повторите

лем). Этот .микромодуль имеет в своем составе две совершенно

одинаковые

схемы.

Переходите к

кадру

428.

(От 441, 430, 428)

32-й

урок

Правильно. Поокольку транзистор

имеет

«правые»

характеристики,

419:

го «мя-пк-нй» режим самовозбуждения

возможен лишь

при наличии на

базе отрицательного

потенциала

для

триода

типа р-п-р и

положительного

—

для п-р-п.

В малогабаритной

аппаратуре

все

чаще

применяются

сверхми

ниатюрные автогенераторы

на микромодулях

и туннельных

диодах.

(Этот материал

можно изучить

факультативно,

перейдя

кадру

418. Дополнительно

затраченное

время

не превысит 6 мин.)

З а к л ю ч е н и е . Автогенераторы кв диапазона наиболее часто строятся, по, схемам Колпитца, Клаппа и Шитикова, которые позволяют подобрать оптималь ный коэффициент включения контура, не оклонны к паразитному возбуждению, проще в конструктивном отношении и обеспечивают несколько большую ста бильность частоты, чем схемы Мейснера и Хартлея. Последние тоже имеют до вольно широкую область использования — диапазоны дв и св.

Вы закончили работу над материалом. 32-го урока. Повторите

его.

В учебнике можно прочитать стр. .197-—202 и 220—221. Начало 33-го урока -в кадре 440.

(От 409)				Начало 32-го урока				420
Ц е л ь	у р о к а : изучить принципиальные			схемы одноконтурных			ав
тогенераторов в ламповом и транзисторном вариантах						( I I I ) ;	рас
смотреть (факультативно) схемы автогенераторов					«а микром одуле и			туннельном
диоде	1(1):
Какое из нижеприведенных			сочетаний		реактивных		сопротивле
ний	соответствует	индуктивной трехточечной				схеме?
	1.	XaK<0,	XSK<0	и	X a g > 0			(475)
	2.	Хяк>0,	XgK>0	и	Xag<	0		(456)

485

	(От 465,	477)			32-й урок
421	Поавильно:	в данном	случае	почти все емкости контура	включены
•*	последовательно с этим конденсатором, что уменьшает				С и а ч .
Условия	самовозбуждения и		схемные	решения для транзисторных автогене

раторов во многом сходны с аналогичными ламповыми вариантами. Инерцион ность неосновных носителей зарядов в процессе дрейфа в материале базы не сколько усложняет соотношения для балансов амплитуд и фаз, требуя трехчетырехкратного увеличения коэффициента обратной связи ' В о с по сравнению с критической величиной. Наиболее отчетливо это выражено в областях высших и частично средних частот, где целесообразнее включать транзистор по схеме с общей базой. На более низких частотах дрейф неосновных носителей проявляется слабее,- что позволяет применять схему с общим эмиттером.

Автогенератор Мейснера в транзисторном варианте на практике используется сравнительно редко, так как трудно найти компромиссное решение между согла сованием эквивалентного сопротивления контура с входным — транзистора л одновременным обеспечением требуемой величины коэффициента обратной связи (в первом случае необходимо значительное уменьшение числа витков катушки связи, а это не обеопечивает достаточной величины амплитуды напряжения воз буждения). Поэтому в транзисторных автогенераторах дв и св диапазонов при

меняется

схема

Хартлея, а

на

кв

и укв — Колиитца, Кляпла

Шитикова.

кадр 431.

(От

412)

30-й урок. Проработано

87% (39-я минута)

Л.ОО

Воспроизведите

колебательные

характеристики, соответ-

ствующие мягкому

и жесткому режимам

колебаний

ав

тогенератора

(1,5

мин).

Уравнение характеристики обратной связи можно представить в следующем

виде:

Ug = Рос Ua-

Сделав

подстановку

c/a

= /ai^ce

решив

уравне

ние

относительно

получим

lal

"о

Ug •

Рос

рис

Графически

уравнение

обратной

связи

можно

пред-

§ 7

ставить в виде

прямой линии

(рис. 87).

Изобразим колебательные

характеристики

обратной

связи

в общей

системе

координат

(рис. 88а

и б). Полученные

точки

пересечения

пред

ставляют

собой

графическое

решение

уравнений

автогенератора

соответственно

для мягкого и жесткого режимов самовозбуждения.

Какой из

двух

колебательных

режимов

обеспечивает

меньшие

потери на аноде лампы

автогенератора?

1. Мягкий

(411)

2. Жесткий

(401)

(От

410,

433)

31-й

урок

Конечно,

жесткий

режим

соответствует

малым

углам

нижней от

сечки анодного тока, что способствует уменьшению тепловых

потерь

а это, в свою очередь, ослабляет явление отклонения частоты от среднего

зна

чения в процессе

разогрева

автогенератора.

186

Итак, точки пересечения колебательной характеристики с прямой обратной» связи являются решениями системы двух уравнений автогенератора. Используя рис. 88а (1,5 мин), докажем, чтго в области OA в автогенераторе имеет место,

V Га,	5) \
	/at

о и' и"д и;	ид	о	'дмин	"с
				'д стац
	Рис.	88

процесс нарастания амплитуды колебаний и что точка А соответствует устой чивому равновесию режима, т. е. характерна для так называемого с т а ц и о н а р и о г о процесса.

Пусть вследствие флуктуации питающих напряжений генера тора в контуре возникли затухающие колебания с первоначальной амплитудой U \ По цепи обратной связи часть этого напряжения поступает на сетку лампы

	Это вызовет изменение анодного тока, в составе которого по
явится		первая	гармоника с амплитудой /'а1			(следите внимательно
по	рис.	8.8а).	На контуре -возникнет		падение напряжения			U"a =
=	/ц, R ^ , часть которого по цепи			обратной		связи	поступит	на сет
ку, имея амплитуду
			и: = Рос и;	и	т. д .
	Нарастание		амплитуды колебаний будет		продолжаться		вплоть до	точки А .

Правее нее колебательный процесс невозможен, что легко доказать методом от

противного: если по какой-нибудь причине амплитуда напряжения							возбуждения
Ug(n)	превысит стациоварное значение				Vя С т а ц, то	это приведет	к появлению
первой	гармоники с амплитудой			/ а ц п ъ	что, в свою очередь, вызовет			падение
•напряжения на контуре иЛ			п = / а 1 ( п ^ К ! .		Амплитуда	напряжения «а сетке умень
шится	до	величины C g ( n _ i )	и т. д. Колебательный			процесс вернется в		стацио
нарную точку А .
Учитывая вышесказанное,				можно сформулировать			следующее
правило:		амплитуда колебаний нарастает,				если ординаты		мривой

колебательной характеристики превышают соответствующие орди наты прямой обратной связи.

Используя это правило, можно доказать, что в точке Б		(рис.
886)	колебательный процесс...
1.	...устойчив	(442)
2.	...неустойчив	(404)

187

424	(От	414)	31-й урок. Проработано 35% (16-я минута)
424	Для	самого общего случая		оба уравнения следует записать в комп
	лексной форме:
		а)	/'al =	Sc pf/g,
		б)	/ai	— — :	^ g -
				Z(E	Рос

Приравняйте правые части и решите полученное выражение от

носительно Рос (0,5 мин).

После этого переходите к кадру 434.

(От 415)

31-й урок. Проработано 75% (34-я минута)

425Воспроизведите принципиальную схему автогенератора Хартлея (2 мин).

Если исключить цепи питания, то ее можно представить в виде следующей эквивалентной схемы (рис. 89а) (0,5 мин), называемой

	6)
	a L
	Я	•Фан)
L,(X„K)		•Фан)
L,(X„K)
Рис.	89
и н д у к т и в н о й т р е х т о ч к о й .	Сочетание ее реактивных эле

ментов определяется необходимостью выполнения следующих ус ловий:

а) коэффициент обратной связи должен иметь положительную

величину:
Рос =	^ - > 0 .

Ла к

'Иначе не будет положительной обратной связи. Отсюда следует,

что реактивные сопротивления XgK		»XaK	должны иметь	одинако
вый знак;
б) алгебраическая сумма всех трех реактивных сопротивлений
резонансной системы должна быть равна нулю:
^ag + ^gK +		к =	0-
Следовательно, реактивное	сопротивление Xag должно быть				про
тивоположного знака, чем XgK	и Xav.			рис.	896
Этим условиям удовлетворяет и эквивалентная схема
(0,5 мин), называемая е м к о с т н о й		т р е х т о ч к о й .

Любое другое сочетание реактивных элементов, кроме 'Приведенных, не удов летворит указанным выше условиям. Таким образом, одноконтурный автогенера тор может быть построен только на основе индуктивной :(рис. 89а) и емкостной (рис. 895) трехточечных схем.

Далее кадр 435.

188

(От 456)	32-й урок. Проработано 15% (7-я минута)	426
Конечно,	эта схема относится к разряду емкостных	426
трехточек.

Она носит название автогенератора Колпитца. Здесь в цепь об

ратной связи включен конденсатор	C^Xga),	реактивный элемент в
промежутке анод—катод (ХйК) представлен		конденсатором С ь а
роль реактивного сопротивления Xag	выполняет катушка индуктив

ности L . Поскольку в данном случае применен контур третьего ви да, питание' анодной цепи приходится выполнять по параллельной схеме, а это приводит к шунтированию его низкостабильным бло кировочным дросселем LQ, ЧТО снижает постоянство частоты коле баний.

С точки зрения условий самовозбуждения и энергетических соотношений одноконтурные автогенераторы, построенные на основе индуктивной и емкост ной трехточечных схем, совершенно равноценны. Поэтому отдать предпочтение одному из них следует после анализа условий работы, конструктивных особен ностей и восприимчивости к факторам, влияющим на стабильность частоты.

Обратите, прежде

всего,

внимание на то, что в схеме емкостной

трехточки напряжение

обратной

связи

снимается с

конденсатора

0%, включенного

в индуктивную

ветвь

контура.

Как Вы думаете, какая из схем обеспечивает меньший

уровень

высших гармоник

в цепи обратной

связи?

1. Емкостная трехточка

(417)

2. Индуктивная

трехточка

(496)

(От 417)

32-й

урок

Итак, в практических

схемах

автогенераторов

некоторое

427

предпочтение отдается... трехточке, так как

она

обеспе

чивает несколько

большую

стабильность частоты, проще

в конст

руктивном отношении и более

устойчива

в работе,

чем...

1. ...емкостной... индуктивная...

(445)

2. ...индуктивной... емко\стная...

(408)

(От 418)

Факультативный материал к 32-му уроку

Туннельный эффект,

открытый Л. Эсаки (США),

характерен

для

428

полупроводниковых приборов с большой долей примесей. В этом

случае диод имеет падающий участок

вольт-амперной

характеристики

(рис. 90а).

Известно, что аналогичные характеристики имеют дуга В. В. Петрова и элек тронная лампа с ярко выраженным динатронным эффектом. Такой прибор об

ладает «отрицательным»	сопротивлением, которое компенсирует потери в кон-
1)	б)

Рис. 90

1.39

<<< < Предыдущая 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1819 / 3319 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ