книги из ГПНТБ / Основы радиотехники и радиолокации учеб. пособие

На практике более широко применяют так называемые трехгочечные схемы автогенераторов.

В. Автогенератор с автотрансформаторной обратной связью

Схема автогенератора с автотрансформаторной обратной связью, параллельной схемой анодного питания и последова­ тельной ячейкой автоматического смещения изображена на рис. 4. 16.

Рис. 4. 16. Схема автотрансформаторного трехточечного ав­ тогенератора (индуктивная трехточка).

В данной схеме лампу подключают к контуру в трех точ­ ках со стороны индуктивной ветви. Поэтому такой автогене­ ратор часто называют индуктивной трехточкой.

Катушка контура состоит из двух частей: Lk= L a+ L g. О б ­ ратная связь осуществляется подачей на сетку лампы пере­ менного напряжения ug, снимаемого с части катушки конту­ ра (Lg).

Самовозбуждается этот генератор точно так же, как и ав­ тогенератор с индуктивной связью. Для выполнения фазового условия самовозбуждения —• сдвига фаз между переменными напряжениями на аноде и на сетке лампы на 180° -— вывод от катода к контуру подключен между выводами от анода и сетки лампы. Действительно, как показано на рис. 4. 16, в не­ который момент времени, в результате колебаний в контуре, в катушке его наводится э.д.с. самоиндукции, плюсом свер­ ху, а минусом снизу. Э.д.с. самоиндукции в катушке L a при­ кладывается к аноду и является переменным анодным напря­ жением и а, а э .д .с . самоиндукции в катушке L g — к сетке »: является напряжением обратной связи. В результате перемен­ ное напряжение на аноде в данный момент положительно, а

160

на сетке — отрицательно. В следующий полупериод поляр­ ность напряжения изменится, причем напряжения на аноде и сетке сохранятся в противофазе. Коэффициент обратной связи

Амплитудное условие самовозбуждения осуществляется перемещением катодного щупа по виткам катушки Lk. При выполнении обоих условий самовозбуждения автогенератор возбуждается и генерирует колебание с частотой

2 * K ( L k + L g) .C k ■

В автогенераторе с автотрансформаторной обратной свя­

резонансное сопротивление меньше, что ведет к уменьшению мощности генерируемых колебаний;

б) даже при параллельной схеме анодного питания нельзя заземлять роторные пластины конденсатора контура С к, так как при этом часть катушки контура Lg закорачивается и не возникает напряжение обратной связи.

Схема с автотрансформаторной обратной связью в конст­ руктивном отношении проще схемы с индуктивной обратной связью, поэтому она более широко используется.

Г. Автогенератор с емкостной обратной связью

Схема автогенератора с емкостной обратной связью, па­ раллельной схемой анодного питания и параллельной ячей­

Обратная связь осуществляется подачей на сетку лампы переменного напряжения, снимаемого с конденсатора C g кон-

Рис. 4. 17. Схема емкостного трехточечного автогенератора.

тура. Самовозбуждается автогенератор также за счет изме­ нения напряжения в момент включения источника Е а и флук­ туаций анодного тока.

Для выполнения фазового условия самовозбуждения вы­ вод от катода к контуру подключен между выводами анода и сетки лампы. Из рис. 4.16 видно, что фазовое условие само­ возбуждения генератора выполнено, так как напряжение на сетке противофазно напряжению на аноде. Действительно, в некоторый момент времени в результате колебаний в контуре конденсаторы его C g «H С а оказываются заряженными (плюс на верхних обкладках, минус — на нижних). Напряжение с С а подается на анод и является поэтому переменным анодным напряжением, а напряжение с C g — на сетку и является на­ пряжением обратной связи. В результате переменное напря­ жение на аноде в данный момент положительно, а на сетке — отрицательно. В следующий полупериод полярность напря­ жений на конденсаторах изменится на обратную, но напря­ жения на аноде и сетке останутся в противофазе.

162

Коэффициент обратной связи

Второе условие самовозбуждения выполняется подбором соотношения между величинами емкостей конденсатора С а и Cg. Так как для нормальной работы автогенератора коэффи­ циент обратной связи должен быть 0,1 -^-0,3, то С а=(0,1-т- -r-0,3)Cg. При выполнении обоих условий самовозбуждения автогенератор возбуждается и генерирует колебания с часто­ той

При настройке генератора на заданную частоту нельзя из­ менять емкость конденсаторов С а и C g, так как изменяется и коэффициент обратной связи, и режим автогенератора. Поэто­ му очень часто в контур включают конденсатор переменной емкости С к параллельно катушке контура, как показано на рис. 4. 18.

Рис. 4. 18. Контур с дополнительным кон­ денсатором.

В автогенераторе с емкостной обратной связью ячейка автосмещения может быть только параллельной, так как кон­ денсатор Cg при последовательной схеме не пропустит посто­ янную составляющую сеточного тока.

Д о с т о и н с т в а автогенератора с емкостной обратной связью:

—простота конструкции;

—устойчивость работы.

Недостатки те же, что и в автогенераторе с автотрансфор­ маторной обратной связью.

Д . Общее правило составления схем трехточечных автогенераторов

Вычертим эквивалентные схемы индуктивной и емкостной трехточек для переменной составляющей анодного тока (рис. 4. 19, 4. 20).

Из рис. 4.20 видно, что если между анодом и сеткой ге­ нераторной, лампы включена емкость, то между анодом и ка­ тодом, а также между сеткой и катодом включены индуктив­ ности.

Рис. 4. 20. Упрощенные эквивалентные схемы трехточек: а — индуктивной; б — емкостной.

164

Из рис. 4.206 видно, что если между анодом и сеткой ге­ нераторной лампы включена индуктивность, то между ано­ дом и катодом, а также между сеткой и катодом должны быть включены емкости.

Отсюда общее правило составления трехточечных схем автогенераторов: реактивность, включенная между анодом и сеткой, должна иметь характер, противоположный реактив­ ностям, включенным между анодом и катодом, а также меж­ ду сеткой и катодом генераторной лампы.

В этом случае будет осуществлено фазовое условие само­ возбуждения трехточечного автогенератора.

Для выполнения амплитудного условия самовозбуждения необходимо подобрать соотношение между реактивностями одного знака так, чтобы оно составляло 0,14- 0,3.

В рассмотренных нами простейших трехточечных автогене­ раторах реактивностями контура являются конденсатор и ка­ тушка индуктивности. В более сложных трехточечных авто­ генераторах роль реактивностей выполняют колебательные контуры и междуэлектронные емкости ламп. Такие автогене­ раторы используются чаще в диапазоне метровых и децимет­ ровых волн.

§4. 7. Генераторы ударного возбуждения

А.Понятие об ударном возбуждении контура

Упрощенная схема, поясняющая работу генератора с ударным возбуждением контура, приведена на рис. 4.21 а. При замкнутом ключе К через сопротивление R и катушку индуктивности L протекает постоянный ток. Активное сопро­ тивление катушки индуктивности RL мало, поэтому постоян­ ный ток Іо создает на ней незначительное падение напряже­ ния. Конденсатор контура С практически разряжен. Если ра­ зомкнуть ключ К, то путь тока источника напряжения Е а обо­ рвется. Однако ток в катушке L мгновенно исчезнуть не мо­ жет. Между концами катушки возникает электродвижущая си­ ла самоиндукции E L , поддерживающая в катушке в первый момент времени после размыкания ключа прежнюю величину тока ІоЭтот ток теперь пройдет через конденсатор контура С , заряжая его верхнюю обкладку по отношению к нижней — за­ земленной обкладке — отрицательно. По мере заряда кон­ денсатора напряжение на нем повышается, а ток заряда убы­ вает. Когда ток в контуре упадает до нуля, напряжение на

165

конденсаторе станет максимальным и он начнет разряжаться, причем ток разряда конденсатора потечет через катушку L в обратном направлении. При полном разряде конденсатора ток в катушке достигнет максимального значения, после чего нач­ нется перезаряд конденсатора и т. д.

Таким образом, с размыканием ключа К в контуре возни­ кают свободные колебания тока и напряжения, изменяющие­ ся по синусоидальному закону со сдвигом по фазе на 90° (рис. 4.216). Период собственных колебаний определяется па­ раметрами контура. Свободные колебания, возникающие в контуре (рис. 4.216), будут затухающими.

Начальная амплитуда тока в контуре равна ІШо, а началь­ ную амплитуду напряжения и макс при этом можно определить по формуле Umo=Imo-p, где р — волновое сопротивление кон­ тура. Убывание амплитуд тока и напряжения происходит тем быстрее, чем ниже качество контура Q.

В генераторах синусоидальных колебаний с ударным воз­ буждением контура колебания начинаются в момент подачи яа схему внешнего входного напряжения и продолжаются в течение действия этого напряжения. После окончания дейст­ вия входного напряжения возникают новые колебания, кото­ рые, однако, быстро затухают. Это обеспечивает совпадение начальной фазы синусоидальных колебаний с моментом появ­ ления внешнего периодического напряжения.

Схема генератора с ударным возбуждением контура, включенного в катодную цепь лампы (рис. 4.22), отличается ют упрощенной схемы (рис. 4.21) тем, что ключ К заменен электронной лампой.

166

Б. Генератор с контуром ударного возбуждения в цепи катода

Рассмотрим устройство и работу генератора с контуром;

Рис. 4. 22. Генератор ударного возбуждения с контуром в цепи катода: а — схема; 6 — временные диаграммы напря­ жений.

16?

Cp — разделительный конденсатор, соединяющий выход схемы генератора со входом следующе­ го каскада.

Р а б о т а с х е м ы

При отсутствии напряжения на входе генератора лампа от­ перта и через нее течет постоянный анодный ток ІаоПрохо­ дя через катушку Lt, этот ток создает на ней незначительное падение напряжения. Конденсатор контура Сі разряжен. Этот режим соответствует замкнутому положению ключа К в схеме (рис. 4. 21).

В момент времени К на сетку лампы подается прямоуголь­ ный импульс напряжения, достаточный для запирания лам­ пы. Лампа запирается, и в контуре за счет энергии магнит­ ного поля катушки возникают колебания. Ток на катушке кон­ тура некоторое время течет в прежнем направлении (за счет э.д.с. самоиндукции) и заряжает конденсатор контура, на верхней обкладке которого накапливаются отрицательные за­ ряды, а на нижней — положительные. Поэтому первый полупериод колебаний в контуре получается отрицательным. З а ­ тем конденсатор разряжается через катушку, и в контуре на­ чинается колебательный процесс. Так как потери в контуре малы, то за время действия входного импульса затухание ам­ плитуды колебаний будет небольшим.

В момент времени t2 отрицательный импульс напряжения на входе генератора прекращается и лампа отпирается. При этом через нее начинает протекать анодный ток. Внутреннее сопротивление лампы резко уменьшается, колебания в конту­ ре быстро затухают. Объясняется это тем, что при отпирании лампы резко падает качество контура, так как лампа своим внутренним сопротивлением R] шунтирует его. Кроме того, на затухание колебаний оказывает влияние сильная отрицатель­ ная обратная связь, ибо переменное напряжение на контуре оказывается приложенным к участку сетка-катод отпертой лампы таким образом, что способствует подавлению этих ко­ лебаний (рис. 4.22 6).

Быстрое затухание колебаний является преимуществом данной схемы. После затухания колебаний через катушку вновь идет постоянный ток Іао. С появлением следующего от­ рицательного импульса на входе схемы процессы повторяют­ ся. Колебательный контур можно включить и в анодную цепь лампы. Работа схемы при этом не изменится, только колеба­

168

ния начнутся с положительного полупериода, а затухание ко­ лебаний после прекращения входного импульса будет более медленным из-за отсутствия отрицательной обратной связи.

Имеются и другие варианты схем генератора с ударным возбуждением, но применяются они реже.

Общим недостатком приведенных схем является заметное убывание амплитуд тока и напряжения. Помимо потерь в де­ талях колебательного контура, затухание зависит также от характера нагрузки.

Значительно лучшие результаты дают двухламповые схе­ мы генераторов ударного возбуждения. В этих схемах удает­ ся получить синусоидальное напряжение практически неиз­ менной амплитуды (рис. 4.23).

Особенностью данной схемы является наличие катодного повторителя, собранного на лампе Л 2, через который осущест­ вляется подпитка контура.

Д о подачи отрицательного импульса на вход Л[ обе лам­ пы отперты, колебаний в контуре L C нет. При подаче отрица­ тельного импульса лампа Л і запирается, в контуре возника­ ют синусоидальные колебания, поступающие на сетку катод­ ного повторителя. Анодный ток лампы Л 2 будет изменяться: по закону колебаний в контуре L C . Протекая по виткам ка­ тушки L2, он возбуждает в ней э.д.с., совпадающую по фазе с колебаниями в контуре L C . Действительно, при наличии поло­ жительного полупериода колебаний на контуре анодный ток лампы Л 2 возрастает и, проходя сверху вниз через катушку, вызывает э.д.с. самоиндукции, направленную согласно суще­ ствующим в контуре колебаниям. В результате этого напря­

жение между зажимами контура увеличивается.

Изменяя величину тока лампы Л 2 с помощью резистора RK> можно получить незатухающие колебания на входе схемы.

Таким образом, данная схема представляет собой автоге­ нератор с катодной связью. Обратная связь здесь осуществ­ ляется через катодный повторитель. По окончании входного импульса Лі отпирается и своим малым сопротивлением шун­ тирует контур L C . При этом колебания в нем быстро зату­ хают.

Генераторы с контуром ударного возбуждения широко применяют в индикаторных устройствах для получения мас­ штабных отметок дальности или отсчета малых промежут­ ков времени.

169