книги из ГПНТБ / Левичев В.Г. Радиопередающие и радиоприемные устройства [учеб. пособие]

участков идеализированной характеристики назовем точкой кри­ тического режима (ТКР).

Для идеализации АСХ характерны два случая. Первый показан на рис 1.7, а. Он применяется для тех ламп, у которых АСХ имеют резкий изгиб. В этом случае идеализированная линия спада анод­ ного тока называется линией критического режима (ЛКР) или критической линией (КЛ) . Называют ее также линией граничного режима. Данный вариант идеализации АСХ пригоден для боль­ шинства современных ламп.

Второй вариант идеализации '(рис. 1.7,6") применяется для тех ламп, у которых АСХ имеют плавный изгиб. В этом случае крити­ ческая линия проводится примерно через середину скругления той характеристики, которая соответствует наибольшему положитель­ ному напряжению « а управляющей сетке генераторной лампы. Очевидно, что в данном случае критическая линия не совпадает с линией 'Спада анодного тока и не может считаться строго опре­ деленной.

Крутизна критической линии 5К .Л является важным расчетным параметром лампы и поэтому часто указывается в справочниках. Она бывает порядка единиц или десятков ма/в. По своей физи­ ческой сущности крутизна критической линии представляет собой проводимость лампы. Поэтому ее нельзя сравнивать с крутизной лампы, которая не имеет аналогичного физического смысла *.

Участок критической линии является одним из отрезков идеа­ лизированной АСХ (от начала ее до точки критического режима).

4. Основное уравнение идеализированной лампы

Идеализация характеристики лампы одной прямой позволяет найти простую аналитическую зависимость анодного тока от на­ пряжений на управляющей сетке и на аноде. Для вывода основ­ ного (исходного) уравнения достаточно иметь только две идеали­ зированные ССХ. Они изображены на рис. 1.8.

Первая (левая) характеристика соответствует произвольному анодному напряжению ия. Она начинается с некоторого отрица­ тельного сеточного напряжения. Его абсолютная величина обозна­ чена EgB и названа напряжением запирания идеализированной лам­ пы. Это есть предполагаемое напряжение запирания лампы. Обра­

координат. Его называют анодным напряжением приведения, так

10

Уравнение левой характеристики имеет следующий вид:

Это и есть основное уравнение идеализированной лампы. Оно показывает зависимость величины анодного тока от напряжений на сетке и на аноде. Уравнение (1.3) верно в любой системе коор­ динат, т. е. для любых идеализированных характеристик (сеточ­ ных и анодных).

Если напряжение иа считать постоянным, а независимой пере­ менной полагать напряжение ug, то получается уравнение се­ мейства ССХ. Задаваясь величинами ыа , можно построить сколько угодно взаимно параллельных идеализированных сеточных стати­

например, при ug = D-Ea0 получается уравнение га = 5 • D • ыа . Это есть уравнение анодной статической характеристики, проходящей через начало координат. Если считать « g = 0, то начало АСХ соот­ ветствует анодному напряжению и& — Ей0-

11

Заметим, что уравнение (1.3) верно только в топ области анод­ ных координат, которая расположена правее критической линии. В этой области все идеализированные АСХ линейны и взаимно параллельны (см. рис. 1.7, а) .

5. Режимы работы генераторных ламп

Режимы работы генераторных ламп различаются по классам усиления и по напряженности.

а) Р а з л и ч и я р е ж и м о в по к л а с с а м у с и л е н и я

В зависимости от длительности импульсов анодного тока гене­ раторной лампы различают классы усиления А, В, С и АВ.

Рис. 1.9. Анодный ток генераторной лампы:

а — р е ж и м класса А; б — р е ж и м класса В; в — р е ж и м класса С; г — р е ж и м класса АВ

В режиме класса А анодный ток лампы протекает непрерывно. Его величина изменяется по гармоническому закону (рис. 1.9,а). Такой ток называют пульсирующим. Он состоит из постоянной со­ ставляющей /а о и единственной переменной составляющей с ам­

дываются и тогда /а >/аоЕсли переменный анодный ток проходит

.навстречу постоянному току, то они вычитаются и тогда ia </ao. Режим класса А часто называют режимом первого рода. Он

применяется в модуляторных и буферных каскадах передатчика. В усилителях большое мощности режим класса А применять не­ выгодно, так как КПД каскада, работающего в таком режиме,

12

получается менее 50%- О других недостатках режима класса А будет сказано дальше. График, изображенный пунктиром, соответ­

ски повторяющихся импульсов, длительность которых равна поло­

или градусах). Будем обозначать угол нижней отсечки анодного тока греческой буквой 0. Угол отсечки анодного тока зависит от

БамакоИногда ее называют высотой импульсов. Каскад, работаю­

сов анодного тока меньше половины периода их повторения. Ре­

Режим класса АВ является промежуточным между режимами классов А и В. Угол отсечки импульсов анодного тока заключен в интервале от 90 до 180° (рис. 1.9, г), лампа большую часть времени отперта. Длительность импульсов превышает половину периода их повторения.

Режимы классов В, С и АВ относятся к колебаниям второго рода.

б) Р а з л и ч и я р е ж и м о в по н а п р я ж е н н о с т и

Напряженность режима генераторного триода определяется со­ отношением между амплитудами импульсов анодного и сеточного токов. Очевидно, что ток. управляющей сетки имеет место только при положительном сеточном напряжении.

Различают следующие режимы лампы по напряженности: бу­ ферный, недонапряженный, критический и перенапряженный. Они могут быть при колебаниях первого и второго рода. В последую­ щем тексте все иллюстрации напряженности режимов будут со­

13

полезной мощности, так как импульсы анодного тока имеют ма­ лую амплитуду.

В недонапряженном режиме лампа работает с незначительным сеточным током, так как положительное напряжение на управляю­ щей сетке бывает небольшим. Импульсы сеточного тока имеют ма­ лую амплитуду и малую длительность. Импульсы анодного тока могут иметь значительную амплитуду (рис. 1.10); в недонапряжен­

Рис. 1.10. Сеточное напряжение и импульсы то­ ков генераторной лампы в недонапряженном ре­ жиме

В критическом режиме лампа работает с предельно достижимой амплитудой импульсов анодного тока, форма которых остроконеч­ ная. Импульсы сеточного тока имеют сравнительно небольшую ам­ плитуду (рис. 1.11).

При заданном угле, отсечки анодного тока в критическом ре­ жиме получается наибольшая полезная мощность каскада при наличии высокого КПД. По этой причине критический режим ра­ боты для многих каскадов передатчика является основным. Он по­ лучается при определенном (оптимальном) сопротивлении нагруз­ ки лампы, а также лри определенной (оптимальной) амплитуде напряжения возбуждения.

В перенапряженном режиме напряжение возбуждения имеет значительную амплитуду. Поэтому положительное напряжение на управляющей сетке лампы бывает большим и происходит перерас­ пределение анодного и сеточного токов. В импульсах анодного тока (рис. 1.12) наблюдаются провалы (впадины). Они оказываются двугорбыми.

14

На рис. 1.12 видно, что в момент наивысшего потенциала сетки происходит сближение анодного и сеточного токов. На практике иногда встречаются случаи спада анодного тока до нуля. В этом

Рис. 1.11. Сеточное напряжение и импульсы токов генераторной лампы в критическом режиме

Рис. 1.12. Сеточное напряжение и импульсы токов генераторной лампы в перенапряженном режиме

случае ток сетки может стать очень большим. Такой режим назы­ вается сильно перенапряженным. Он опасен для управляющей сет­ ки, так как она сильно разогревается.

15

Если же лампа работает в сла'бо 'перенапряженном режиме, то провал в импульсах анодного тока получается совсем неболь­ шим. В этих условиях для расчетов допустимо пользоваться идеа­ лизированной характеристикой с горизонтальным участком. Тогда в расчетных импульсах анодного тока кроме нижней отсечки надо

цепи управляющей сетки. Для анодной цепи перенапряженный ре­ жим вполне допустим. Он может использоваться на практике, если

Для косинусоидального импульс­ ного тока любого электрода усилительного прибора уравнение ряда Фурье имеет следующий вид:

где / 0 — постоянная составляющая импульсного тока;

мгновенные значения гармонических составляющих импульсного тока;

16

Коэффициентом использования второй гармоники назовем от­ ношение

Естественно, что yi и Т2 зависят от угла отсечки импульсного тока. Эти зависимости приведены на рис. 1.15, откуда видно, что

§3. УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ

1.Усилитель мощности на триоде

Усилитель мощности представляет собой преобразователь энер­ гии постоянного тока в энергию переменного тока, частота кото­ рого определяется возбуждающим напряжением. Оно подво­ дится к входным зажимам сеточной цепи усилителя и может быть немодулированным или модулированным. Все основные понятия, терминология, физические процессы, количественные соотношения и методика расчета усилителя мощности обычно изучаются на при­ мере усиления немодулированных колебаний.

Схемы усилителей мощности разнообразны, но имеют много об­ щего. Для первого знакомства подходит схема, приведенная на рис. 1.16. Она относится к категории выходных усилителей, так как ее анодная цепь связана с цепью антенны.

Основными элементами, усилителя являются лампа, настроен­ ный анодный контур и источник питания с постоянным напряже­ нием Е&. К дополнительным элементам относятся источник отри­ цательного смещения с постоянным напряжением Eg и блокиро­ вочные конденсаторы. Дополнительные элементы в принципе не обязательны, но они значительно улучшают качественные показа­ тели усилителя.

18 .

Индуктивность контура L„ и его активное сопротивление R K бу­ дем полагать сосредоточенными в контурной катушке*.

Сопротивление R , ( является вредным. Для его уменьшения про­ вод контурной катушки покрывают тонким слоем серебра. Прак­ тически сопротивление R K бывает порядка единиц ом.

Емкость контура С,< обычно считается сосредоточенной в кон­ денсаторе настройки. Однако фактически параллельно конденса­ тору включены еще междувитковая емкость контурной катушки, выходная емкость лампы и емкость монтажа. В дальнейшем обо­ значение С„ всегда будет соответствовать полной емкости контура.

Анодный контур яв­ ляется полезной нагруз­ кой лампы. При нем лам­ па работает в динамиче­ ском режиме, т. е. изме­ нения анодного тока со­ провождаются изменения­ ми анодного напряжения.

Антенный контур с элементами L A и СА фор­ мально не входит в схему усилителя, но фактически именно он является по­ требителем полезной ко­ лебательной мощности. Антенный коитур настраи­ вается на частоту усили­ ваемых колебаний. По­ этому он вносит в катуш­ ку анодного контура только активное и при­ том полезное сопротивле­

ние ARA. ОНО, конечно, условное, но считается физической реаль­ ностью. Практически сопротивление ARa бывает порядка десятков или сотен ом. Его можно называть сопротивлением нагрузки для контурного тока.

В схеме усилителя лампа выполняет роль управляемого сопро­ тивления. Оно изменяется в широких пределах напряжением воз­ буждения. По этой причине анодный ток лампы, протекающий под воздействием постоянного напряжения Еа, изменяется по величине. Он может быть пульсирующим или импульсным.

По способу выполнения анодной цепи схему, изображенную на рис. 1.16, называют усилителем с последовательным анодным

19