книги из ГПНТБ / Хацкелевич В.А. Расчет режимов генератора при анодной модуляции на новых лампах

очевидно, будет больше такового в нормальной схеме на

ие

величину -р— .Поэтому, например, в критическом ре-

жиме в некоторых случаях может получиться £к0>1.

В инверсной схеме, в отличие от нормальной, поляр­ ность выходного напряжения на контуре остается той же, как и входного, поскольку их общим полюсом здесь является сетка (рис. 11,6) . В этом смысле она аналогич­ на каскаду с катодной нагрузкой. Данное обстоятельство

следует учитывать при по­ строении схемы петли противосвязи с охватом каска­ дов тракта в. ч.

Теперь отметим некото­ рые соотношения, присущие инверсному генератору при

В отличие от нормальной схемы, здесь анодное напря­ жение в нулевой точке будет

щается при отрицательном напряжении на аноде.1 Его модуляционная характеристика практически линейна

искаженной синфазной модуляции возбудителя характе­ ристика Ug будет тоже линейной.

Модуляционная характеристика переменного анод­ ного напряжения

будет при этих условиях также линейной. При больших анодных напряжениях Е а, где (JK> U g напряжение Ua>0, т. е. оно будет, как обычно, в противофазе с на-

1 Здесь индекс min 0, как и ранее, характеризует нулевую точку модуляции.

60

Пряжением возбуждения Vg. В точке Е а= Е а (о), где (/к= = Ug, переменное анодное напряжение обращается в нуль, Ua= 0. В нижней части характеристики в интервале абсцисс от EaW до нулевой точки (£аШ,л 0) переменное анодное напряжение становится отрицательным, £/а< 0. Это означает перемену его фазы на 180° (так называемая инверсия фазы) и, следовательно, в данной области анод­ ное напряжение Uа будет не противофазно напряжению возбуждения Ug, а синфазно с ним.

Теоретически доказывается [Л. 2], что инверсия фазы происходит при положительном анодном напряжении £'а (0)>0. Однако числовые расчеты показали, что прак­ тически

то характеристика UK=f ( Ea) (рис. 12) при одинаковых масштабах обеих осей пойдет под углом 45°. При этом она пересечет ось ординат на уровне

точке. Из последнего равенства (108) следует, что при Еа = 0 согласно (105) напряжение Ua ^ 0, что и требова­ лось доказать.

Поскольку в данном случае £ amin0 <0. Т0 некоторые соотношения, справедливые для нормальной схемы, при­ дется соответственно изменить. Так, например, постоян­

61

что будет меньше соответствующего значения ЕаТ =

1гг

—~2~t.amax в нормальной схеме.

Амплитуда модулирующего напряжения при m —1

будет больше напряжения выпрямителя ЕаТ. Поэтому

для 100%-ой модуляции анодного тока (m= 1) глубина модуляции постоянного анодного напряжения Е а в преж­ нем понимании (1а)

получается более 100% (ma> 1).

Из формул (104), (ПО), (111) и (1а) видно, что чем больше коэффициент глубины модуляции возбудителя mg, тем меньше Епт]п0 и та; при mg -> 1 коэффициент та уменьшается и тоже та -П , так как f^mino -»0. При этом все модуляционные характеристики инверсного ге­ нератора, как и генератора с общим катодом, будут на­ чинаться из начала координат.

Исходными уравнениями для анализа тройной моду­ ляции инверсного генератора будут те же, что и для нор­ мального, а именно (1), (2) и (76).

При этих исходных условиях были произведены рас­ четы модуляционных характеристик инверсного генера­ тора для ряда новых генераторных триодов ГУ-5А, ГУ-10А, ГУ-22А, ГК-5А и др. Расчеты в каждой точке модуляционной характеристики производились по ре­ альным характеристикам ламп указанным выше графи­ ческим методом двойных последовательных приближе­ ний, учитывающим наличие автоматического смещения. Они были проделаны для ряда значений глубины моду­ ляции возбуждения nig в пределах от 0 до 1. В области отрицательных анодных напряжений (в нижней части модуляционной характеристики при mg < 1 сеточный ток

куда в качестве S, D и Eg0 подставлялись значения экви­ валентных параметров. Это дало весьма удовлетвори­

62

тельное совпадение с реальными ламповыми Характеристиками, специально снятыми в области напряжений еа<0. Кроме того, это уравнение дает сопряжение со зна­ чениями сеточного тока ,в области еа>0 на границе этих областей при еа = 0, где оно превращается в уравнение

(36) >.

Рассчитанные таким методом модуляционные харак­ теристики по своей форме оказались, как и следовало ожидать, мало отличными от таковых при нормальной схеме генератора. Для иллюстрации на рис. 13, аибприведены характеристики обеих составляющих анодного

исеточного токов инверсного генератора на лампе ГУ-10А. Здесь кривизна характеристик анодных токов при больших значениях mg будет чуть уменьшена по сравнению с нормальной схемой, поскольку при повышении mg начало характеристики перемещается вправо.

Как видно из характеристик, в инверсной схеме, так же как и в нормальной, даже при tng— \ перемодуляции генератора не наступает. Это же было получено и для всех остальных ламп.

Однако истинные модуляционные характеристики ин­ версного генератора в некоторых случаях могут заметно отличаться от рассчитанных таким способом. Это обус­ ловлено в основном тем обстоятельством, что в силу ряда специфических факторов закон изменения огибающей амплитуды возбуждения будет отличаться от принятого нами в качестве исходного (76). При нерациональном построении схемы или неудачном выборе режима возбу­ дителя это отличие может быть иногда весьма заметным. Могут появиться и другие паразитные явления. Поэтому рассмотрим некоторые из указанных факторов более подробно.

Основной причиной искажений модуляционных харак­ теристик является взаимовлияние инверсного генератора

иего возбудителя. Для выяснения этого проанализируем сначала схему, показанную на рис. 14. Возбудитель на этой схеме показан в виде источника э.д.с. (холостого хода) Ug0 и его внутреннего (выходного) сопротивле­ ния ZiB, через которое в схеме с общей сеткой протекает первая гармоника катодного тока усилителя с амплиту-

1В действительности здесь наблюдается резкий скачок катод­ ного (сеточного) тока на 10—20%.

63

(а) huho

4 0

Дой I el (97). Поэтому напряжение возбуждения (между сеткой и катодом) будет

Таким образом, на выходном сопротивлении возбудителя создается отрицательная обратная связь по току. При усилении немодулированных колебаний, когда режим ге­ нератора не меняется, эффект противосвязи (напряжение

/eiZ/B) также остается постоянным. Наоборот, при наличии модуляции,’ когда катодный ток сильно меняется (в основном за счет анодного тока), это вызывает соот­ ветствующее изменение напряжения между сет­ кой и катодом, т .е. допол­ нительную паразитную модуляцию напряжения возбуждения. Она дейст­ вует- в обратную сторону по сравнению с основной модуляцией возбужде­ ния, поскольку обратная связь отрицательна и, следовательно, понижает

напряжение возбуждения генератора. Кроме того, в не­ которых случаях это явление приводит к повышению не­ линейных искажений.

Для уменьшения этого нежелательного эффекта нуж­ но обеспечить низкое выходное сопротивление возбуди­ теля ZiB , т. е. иметь достаточно мощный возбудитель и рационально выбрать его режим и элементы связи с уси­ лителем [Л. 2]. Однако в ряде случаев, особенно при большой мощности- и широком диапазоне волн, это не всегда выполнимо, и тогда для компенсации снижения амплитуды, возбуждения от действия обратной связи приходится соответственно увеличивать связь с возбуди­ телем. С учетом этого обстоятельства при постоянной (линейной) нагрузке возбудителя можно при расчете ре­ жимов полагать Z; в =0 (рис. 11,6).

Наоборот, при переменной (нелинейной) нагрузке возбудителя, если она достаточно велика, создается пе­ ременная обратная реакция на возбудитель, в резуль­ тате которой и появляются нелинейные искажения моду­ ляции. Именно такое явление, как правило, имеет место

в нашем случае, когда усилитель построен по схеме с об­ щей сеткой.

Основной нагрузкой возбудителя является входное со­ противление усилителя

которое в инверсной схеме, в отличие от нормальной, бу­ дет определяться не сеточным током, а катодным, и по­ этому для возбудителя будет создавать значительно1 большую нагрузку. При:

глубокой модуляции, ко­ гда анодный ток усили­ теля меняется в широких: пределах, — при т = 1 от

нию анодного тока), сглаживает данное явление, но я при этом входное сопротивление может меняться в 4— 5 раз, возрастая при модуляции вниз щ уменьшаясь при модуляции вверх (рис. 15). Полагая модуляционные ха­ рактеристики обоих токов линейными, кривая RBX= / (Еа) будет представлять собой отрезок гиперболы.

Такое сильное изменение нагрузки при высоком ее уровне тяжело отражается на режиме работы возбуди­ теля и значительно усложняет его построение, а нели­ нейный характер изменения приводит к нелинейным ис­ кажениям модуляции. Во избежание этого применяют, как известно, модуляцию напряжения возбуждения, т. е, модуляцию возбудителя (обычно на анод, как и в нор­ мальной схеме). Такая тройная модуляция инверсного генератора находит сейчас самое широкое распростране­ ние. При модуляции напряжения возбуждения Ug син­ хронно и синфазно с основной модуляцией анодного на­ пряжения Еа усилителя (1) входное его сопротивление /?вх(114) на большом участке модуляционной характе­ ристики будет меняться значительно меньше, чем при

66

двойной модуляции (рис. 15). Учитывая форму модуля­ ционных характеристик обоих токов при разных значе­ ниях mg (рис. 13, а, б), легко видеть, что наилучший ре­ зультат в смысле постоянства нагрузки возбудителя по­ лучится при mg= m= 1 (рис. 15). При этом кривая R BX=f{Ea) идет почти горизонтально, имея небольшую выпуклость кверху, обусловленную нелинейностью се­ точного и частично анодного тока. Однако при средних значениях mg< 1 (например, 0,6-1-0,7) остается еще за­ метное изменение i?BX, особенно в,, конце отрицательного полупериода модуляции. Учитывая возможную опасность такого случая, рассмотрим его более подробно.

1 Т....

Упрощенная схема возбудителя при обычно приме­ няющейся емкостной связи с усилителем показана на рис. 16. Нижнее плечо С2 емкостного делителя СХС2 со­ стоит из входной емкости усилителя СвХ (с учетом мон­ тажа) и емкости конденсатора Ск2 , который иногда ста­ вится дополнительно к CDX. Параллельно С2 включено входное сопротивление усилителя й?вх (114) и его катод­ ные дроссели. Последними можно пренебречь, так как при правильной настройке их сопротивление будет зна­

чительно больше RBX и Хс 2' = —b— . Таким образом,

(i)L,2

получился делитель напряжения с постоянным сопротивлением верхнего плеча Z \ = —jXcl и меняющимся со­ противлением нижнего

1 При питании накала усилителя посредством накальных тран­ сформаторов с малой емкостью Стр между обмотками, в схему вместо дросселей войдет емкость СТр, которая добавится к С2.

При этом напряжение возбуждения усилителя

( 116)

по форме своей огибающей будет отличаться от пра­ вильной косинусоиды (76), даже если бы таковой была огибающая напряжения на контуре возбудителя UKB. По­ следняя в свою очередь также исказится вследствие ме­ няющейся напряженности режима возбудителя, что об­ условлено изменением его нагрузки RBX (114) в такт с модуляцией. При этом анализе следует учитывать, что. обычно напряжение Ug в несколько раз меньше UK„ и поэтому

Величина нелинейных искажений огибающей Vg за­ висит от соотношения сопротивлений R BX и Х с 2 . Вели бы во всем диапазоне изменений R Bx оно удовлетворяло условию RBX> Х С2 (малая нагрузка), то получился бы чисто емкостной делитель напряжения, при котором

Обеспечив линейную модуляцию возбудителя (£/кВ), что нетрудно сделать из-за малости его нагрузки, можно по­ лучить в этом случае неискаженную форму Ug (76). Для этого надо поставить возбудитель в перенапряженный режим с достаточным запасом напряженности, поскольку

но с С[С2) будет меняться в процессе модуляции. Однако, как показывают поверочные расчеты для ти­

повых передатчиков (см. ниже), это условие в инверс­ ных схемах в ряде случаев не выполняется. Даже на са­ мых коротких волнах (порядка 11~;-13 м) сопротивления RBX и Хс2 оказываются соизмеримыми, а на более длин­ ных волнах получается, естественно, обратное соотноше­ ние RB1L<CX 02 • В этом случае, согласно (115) и (116), оги­ бающая Ug из-за непостоянства нагрузки RBX будет за­ метно отличаться от огибающей UKв. Учитывая (117), можно в первом приближении считать, что это отличие будет выражаться в появлении дополнительной паразит­ ной модуляции напряжения Ug, при которой оно будет

68

меняться примерно пропорционально изменению сопро­ тивления R KX. Лишь в нижней части модуляционной ха­ рактеристики, где /?РХ возрастая (рис. 15) превысит.Дсг, рост напряжения Ug прекратится и оно будет опреде­ ляться примерно выражением (116а).

Оценим это явление ориентировочно с количественной стороны. Если в пиковой точке модуляции входное сопро­ тивление усилителя равно

то в режиме несущей частоты оно будет примерно рав­ ным 2

• и в минимальном режиме3

Например, при т= 1 и mg =0,7 получим

ДвхТ ~ 1 , 2 / ? вх шах> Д вх rain ~ 00 •

Отсюда следует, что при модуляции вверх напряже­ ние Ug будет нарастать медленнее по сравнению с на­ пряжением UKв (или по сравнению с идеальным зако­ ном (76), если полагать модуляцию возбудителя линей­ ной). В нашем примере это отличие будет составлять около 20%.

При модуляции вниз будет замедлено уменьшение по сравнению с UKB. В области, близкой к минималь­ ному режиму, где RBX становится больше Хс2, величина напряжения Ug может оказаться любой [но не поевышаюшей (116а)], в зависимости от соотношения Хсг и Р„хт. Легко показать, что при определенном их соотноше­ нии [примерно /?вхт<(1—mg\Xc2] напряжение Ug в этой области, определяемое уже выражением (116а), может стать даже больше Ugт (!). В данной области помимо

2 Пренебрегая в первом приближении реакцией на возбудитель И полагая модуляционную характеристику Ie i = f ( E a ) линейной

* С теми же оговорками,

69