5.1. Модулятор по управлению источником анодного питания выходного каскада усилителя свч.

Постановка задачи: В работах [1 - 10] приведен подробный анализ общеизвестных импульсных усилителей на электровакуумных и полупроводниковых приборах, таких как резонансный, трансформаторный, реостатный, катодный повторитель и др.

В последнее время широко применяется усилитель с нагрузкой в цепи катода. Однако теоретический расчет такого усилителя в литературе отсутствует.

Теоретическому анализу работы схемы катодного усилителя и возможности использования его в качестве выходного каскада модулятора анодного питания усилителя СВЧ будет рассмотрена ниже.

5.1. Усилитель с нагрузкой в цепи катода

Принципиальная схема усилителя показана на рис.5.1., эквивалентная ей схема – на рис.5.2.

Uвх

Uвых

R _c2

R _k

_g1

Cg2

Есм

Рис.5.1.

. Для данной эквивалентной схемы можно составить следующую систему уравнений:

1.

2. (5.1)

Ток лампы запишем уравнением Валлаури :

,(5.2)

где - действующее напряжение на лампе;

U_н = - напряжение между анодом и катодом лампы;

–крутизна характеристики ;

–коэффициент пропорциональности между анодным током и анодным напряжением.

Рис.5.2.

Представим второе уравнение (5.1) в следующем виде:

(5.3)

Значение , найденное из первого уравнения системы (5.1), подставим в уравнение (5.3) и после несложных преобразований получим:

(5.4)

Уравнение (5.4) линейное, неоднородное, первого порядка, решение запишется:

После интегрирования

, (5.5)

где K - постоянная интегрирования, определяется из начальных условий

(5.5a)

Подставим значение (5.5а) в (5.5) и раскроем скобки:

. (5.6)

Уравнение (5.6) представим в виде:

, (5.7)

где – сопротивление нагрузки.

Из уравнения (5.6) и (5.7) можно сделать выводы о достоинствах схемы усилителя с нагрузкой в цепи катода:

а/ усилитель обладает такими же усилительными свойствами по напряжению, что и реостатный анодный усилитель;

б/ полярность выходного сигнала совпадает с полярностью входного сигнала, как и в катодном повторителе;

в/ в случае возникновения электрического пробоя в лампе, что соответствует , потенциал в катоде будет стремиться к величине Э.Д.С. источника анодного напряжения/согласно (6.7). Приёмкостьмгновенно зарядится до потенциала источника питания/. Следовательно, разность потенциалов между анодом и катодом стремится к нулю, что способствует прекращению тока пробоя в лампе.

г/ для получения большого коэффициента усиления по напряжению и увеличения крутизны нарастания выходного импульса в нагрузке необходимо выбирать лампу с возможно меньшим внутренним сопротивлением и возможно большей крутизной анодно-сеточной характеристики.

Последний вывод /г/ говорит о целесообразности применения в качестве коммутатора электронной лампы типа лучевой тетрод.