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

значены цифрой 3. Режим работы усилителя оказывается недонаиряженным. В этом режиме импульсы анодного тока остроконеч­ ны, а их амплитуда мало зависит от сопротивления контура. По­

ка видно, что точка исходного режима на новых характеристиках оказалась выше горизонтальных осей координат. Она уже не сов­

анодного тока и переменное напряжение на аноде возросли не­ много.

В рассматриваемом примере усилитель сначала работал в кри­

значено £а з)> то динамические характеристики займут положение, отмеченное цифрой 3. Они будут иметь два рабочих участка. Ре­ жим усилителя станет перенапряженным при угле отсечки анод­

нение надряженности режима усилителя, но и изменение угла от­ сечки импульсов анодного тока.

40

Влияние величины напряжения возбуждения на напряжен­ ность режима усилителя и его динамические характеристики ил­ люстрируются очень просто (рис. 1.28). При возрастании Umg про­ исходит увеличение рабочего участка динамических характери­ стик. Соответственно возрастают амплитуда импульсов анодного тока и амплитуда анодного напряжения. Так происходит до тех пор, пока не наступает критический режим. После этого у дина­ мических характеристик появляется второй рабочий участок с противоположной крутизной. Режим работы становится перена­ пряженным.

Рис. 1.28. Динамические характеристики УМ при различных амплитудах сеточ. ного напряжения:

I — недонапряженный режим; 2 — критический режим; 3 — перенапряженный р е ж и м

На рис. 1.28 напряжения %, ца , импульсы анодного тока и ко­ нечные точки динамических характеристик отмечены соответст* вуюшими номерами в порядке возрастания напряжения возбужде­ ния. Первый случай соответствует недонапряженному режиму, а второй критическому. Третий вариант графиков иллюстрирует про­ цессы в перенапряженном режиме.

Напряжение смещения очень резко влияет на показатели уси­ лителя. При изменении Ее изменяются угол отсечки импульсов анодного тока и их амплитуда. Происходит изменение перемен­ ного напряжения на аноде. Изменяются все энергетические пока­ затели. Очевидно, что напряжение Eg оказывает заметное влияние и на рабочие участки динамических характеристик. На основании предыдущих примеров читатель сможет самостоятельно разо­ браться в этом вопросе,

41

11. Расчетные уравнения для усилителя мощности

Наиболее часто усилители мощности работают в критическом режиме. Объясняется это его хорошими энергетическими показа­ телями.

Для получения критического режима в усилителе с заданным напряжением анодного питания требуется правильно выбрать со­ противление нагрузки лампы, амплитуду возбуждения и напря­ жение смещения. При этом необходимо знать такие параметры лампы, как номинальная колебательная мощность или допустимая амплитуда импульсов анодного тока.

В критическом режиме верно следующее соотношение

вания анодного напряжения в критическом режиме по заданной амплитуде импульсов анодного тока.

Другой вариант формулы для расчета величины $к.р найдем

Если вместо амплитуды импульсов анодного тока ("амакс под­ ставить ее величину, определяемую формулой 1.40а, то получается следующее квадратное уравнение:

42

откуда

1 Очевидно, что практически целесообразно иметь SK.P >• - у . По­

этому расчетная формула получает следующий вид:

Это уравнение позволяет определять коэффициент использования анодного напряжения в критическом режиме по заданной коле­

вильно выбрать сопротивление анодной нагрузки лампы, ампли­ туду напряжения возбуждения и напряжение смещения.

Если колебательный контур усилителя настроен на первую гар­ монику анодного тока, то в любом режиме второго рода справед­ ливо соотношение

Применительно к критическому режиму оно записывается так:

^к.р'Еа

•^э.к.р Р а 1" 'а макс

В критическом режиме верно уравнение (1.40а). Поэтому рас­ четная формула для необходимого сопротивления контура полу­ чается такой

Из этого уравнения следует, что сопротивление нагрузки лампы надо выбирать в соответствии с заданным коэффициентом исполь­ зования ггнодного напряжения и в соответствии с заданным углом отсечки анодного тока.

Необходимая амплитуда напряжения возбуждения может быть

Заметим, что уравнения (1.45) и (1.46) верны не только в кри­ тическом, но и в недонапряженном режиме.

43

12. Нагрузочные характеристики усилителя мощности

Нагрузочной характеристикой называется зависимость какоголибо энергетического показателя усилителя от резонансного со­ противления анодного контура i?3 при неизменных величинах пи­ тающих напряжений. К питающим напряжениям триода отно­ сятся Еа, E g и Ums-

Из анализа рисунка 1.26 видно, что в области недонапряженного режима увеличение небольшого еще сопротивления R 3 со­ провождается почти пропорциональным увеличением амплитуды анодного напряжения 0ТЯ, так как в этом случае не наблюдается заметного уменьшения импульсов анодного тока. Соответственно почти не уменьшаются его составляющие /а о, /mas Лпаа и т. д. Фи­

нагрузки существует зависимость, близкая к линейной. Таким же образом зависит от нагрузки и коэффициент использования анод­ ного напряжения. В перенапряженном режиме ? и г] почти не из­ меняются.

Из нагрузочных характеристик усилителя видно, что его опти­ мальный энергетический режим практически совпадает с крити­

режим.

На рис. 1.29 штриховкой отмечена нерабочая область харак­ теристик. Она соответствует таким величинам сопротивления

44

/ ? 9 < ^ 1 , при которых на аноде лампы выделяется мощность Р а , превышающая допустимую / V доп. Длительная работа усилителя в таком режиме крайне опасна для лампы.

Наиболее часто нагрузочные характеристики определяют у вы­ ходных усилителей. В этом случае изменение величины R3 легко получается за счет изменения связи контура усилителя с цепью антенны. При наибольшей величине этой связи сопротивление кон­ тура минимально.

в

Рие. 1.29. Нагрузочные характеристики усилителя мощности

По мере ослабления связи контура с антенной сопротивление R3 увеличивается.

13. Усилитель мощности с параллельным включением ламп

Параллельное включение ламп применяют в тех случаях, когда необходимую колебательную мощность невозможно получить при помощи одной лампы, а ее тип и схему усилителя нельзя изме­ нить. Лампы, включенные параллельно, должны быть одинаковые.

45

Два варианта схемы выходного усилителя мощности с парал­

а

Рис. 1.30. Варианты схем усилителя мощности с параллельным вклю­ чением ламп:

а — на т р и о д а х с параллельным анодным питанием; б — на пентодах с после­ довательным анодным питанием

и равны. Если контур усилителя настроен на частоту возбудителя, то амплитуда напряжения на контуре

где Яэл — резонансное сопротивление контура в усилителе с па­ раллельно включенными лампами.

Если напряженность режима при двух лампах должна быть такой же, как при одной лампе, то требуется иметь

46

где Rt> — резонансное сопротивление контура в усилителе на одной лампе.

Меньшая величина необходимого сопротивления контура яв­ ляется достоинством рассматриваемой схемы. Она позволяет (и даже требует) иметь более сильную связь с последующим каска­ дом (или антенной). Это вполне логично, так как при двух лам­ пах усилитель отдает полезную мощность в два раза большую, чем при одной.

Естественно, что и потребляемая мощность при двух лампах в два раза больше. Поэтому КПД усилителя остается неизмен­

Наиболее выгодным является критический режим. Но он по­ лучится таким у каждой лампы только в том случае, если пара­ метры ламп совершенно одинаковы. На практике это условие мо­ жет не выполняться. Тогда лампы будут работать в различных режимах. Следствием этого явится снижение полезной колеба­ тельной мощности и различный нагрев ламп.

Существенным недостатком параллельного включения ламп яв­ ляется реальная опасность поочередного выхода их из строя. Если одна лампа перегорит, то оставшиеся лампы будут работать в недонапряженном режиме, так как сопротивление нагрузки ста­ новится меньше оптимального. Возросший нагрев ламп может по­ служить причиной их гибели. Поэтому параллельное включение ламп допустимо, если их надежность высока, а разброс параме­ тров незначительный.

Хорошим способом защиты ламп от выхода из строя является снижение напряжений £ а и E g 2 . Но результатом этой меры будет уменьшение полезной мощности.

Междуэлектродные емкости ламп при их параллельном соеди­ нении складываются. При этом увеличивается эквивалентная про­ ходная емкость между входом и выходом усилителя. Это обстоя­ тельство может послужить причиной самовозбуждения усилителя. Из-за такой опасности параллельное включение триодов исполь­ зуют преимущественно на длинных и средних волнах. В диапазоне

в режиме умножения частоты. Наиболее часто используются ре­ жимы удвоения и учетверения частоты.

Схема, изображенная на рис. 1.30,6, выполнена с последова­ тельным анодным питанием (несмотря на наличие разделитель­ ного дросселя Z-p и конденсатора С р ) . Настройка контура осуще­ ствляется вариометром. Его статор L K l и ротор LKz включены по­ следовательно. Выход усилителя емкостной. Смещение на управ­ ляющие сетки ламп параллельное комбинированное. Лампы имеют прямонакальные катоды. Поэтому заземление катодов по высокой

47

Рис. 1.31. Вариант схемы усилителя мощности с двухтакт­ ным включением ламп

Эта схема с последовательным анодным питанием. Применя­ ются также схемы с параллельным анодным питанием. В любой двухтактной схеме лампы включены параллельно по постоянному току и последовательно по переменному току основной частоты.

Для работы двухтактного усилителя требуются два противо­

таково, что лампы работают в режиме второго рода. Это может быть режим класса В, С или АВ. Режим класса А применяется очень редко.

На рис. 1.32 изображены графики токов и напряжений в двух­ тактном усилителе для случая его работы в режиме клаоса С.

Из графиков видно, что импульсы анодного тока ламп сдвинуты по времени на половину периода их повторения. Поэтому нечет­ ные гармоники этих токов противофазны, а четные гармоники син-

внутри лампы от анода к катоду), то в это же время первая гар­ моника анодного тока лампы Л2 отрицательна (протекает внутри лампы от катода к аноду). Поскольку эти токи одинаковые по величине, то выходит, что последовательно через обе лампы про­ текает единый (общий) переменный ток.

48

Он создает на контуре переменное напряжение с амплитудой

где /?э .д—резонансное сопротивление контура в двухтактном уси­ лителе.

Поскольку в двухтактной схеме амплитуда первой гармоники анодного тока такая же, как и в однотактной, то для получения одинаковой напряженности режима обеих ламп надо иметь

Рис. 1.32. Графики напряжений и токов в двухтактном усилителе

В этом случае колебательная мощность в двухтактном усили­ теле будет в два раза больше, чем в однотактной. Очевидно, что и потребляемая мощность в два раза больше чем в однотактной схеме. Следовательно, КПД двухтактного усилителя такой же, как однотактного (при одинаковом режиме ламп).

Двухтактный усилитель можно использовать в качестве умно­ жителя частоты. Но повышать ее можно только в нечетное число раз. Невозможность удвоения или учетверения частоты объясняет­ ся тем, что четные гармоники анодных токов ламп протекают че­ рез контур во встречных направлениях, ибо в лампах они синфазны. Поэтому четные гармоники анодных токов на контуре на­ пряжения не создают. Данное обстоятельство является крупным достоинством двухтактной схемы, если она работает в режиме уси­ ления.

Междуэлектродные емкости ламп в двухтактной схеме соединя­ ются последовательно. Это очень хорошо по двум причинам: вопервых, получается наименьшая емкость контура, а это жела­ тельно для настройки его на более высокие частоты; во-вторых,

49