Лабы по вакуумной электронике / ЛР4 преобразование энергии эл потока в усилителях Вариант 1

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра МВЭ

отчет

по лабораторной работе №4

по дисциплине «Вакуумная и плазменная электроника»

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОННОГО ПОТОКА В ЛАМПОВЫХ УСИЛИТЕЛЯХ

Студенты гр.
Преподаватель		Рогожин К.В.

Санкт-Петербург

Цель работы

изучение режимов преобразования энергии модулированного электронного потока; определение основных параметров, характеризующих эти режимы; изучение особенностей работы лампы с колебательным контуром в анодной цепи.

Схема измерений

Рис.1. Схема измерений

Справочные данные пентода 6Ж2П:

Напряжение накала, В	6.3
Напряжение на аноде, В	120
Напряжение на второй сетке, В	120
Напряжение на третьей сетке, Вт	0
Сопротивление в цепи катода для автоматического смещения, Ом	200
Ток накала, мА	175
Ток в цепи анода, мА	5.5
Ток в цепи второй сетки, мА	не более 5.5
Крутизна характеристики, мА/В	3.7
Крутизна характеристики по третьей сетке при напряжении на ней 20 В, мА/В	не более 0.025
Крутизна характеристики по третьей сетке при напряжении на ней -3 В, мА/В	не менее 0.5
Крутизна характеристики при напряжении накала 5,7 В, мА/В	не менее 2.2
Внутреннее сопротивление, кОм	от 75 до 350

Протокол

Обработка результатов эксперимента.

1. Получен режим резонанса

Параметры:

U_c1 = -2 В; f_рез = 1,097 кГц; U_max = 80 В

2. Установлен режим I рода

Параметры:

U_Rk~ = 40 мВ; U_с1 = -1 В; U_с1~ = 1,25 В; U_R~ = 37,5 В;

3. Измерение частот f1 и f2, вычисление добротности

U_c1 = -1 В; U_R~ = 37,5 В; U_max * 0,7 = 53 В

f₀ = 1,077 кГц; f₁ = 0,554 кГц; f₂ = 1,224 кГц

Q = f₀/|f₂ – f₁| = 1,58

4. Вычисление параметров колебательного контура

5. Построим графики измеренных зависимостей:

Колебательная нагрузка. 2U_{c1~критич} = 3,5 В ; 2U_{c1~ макс} = 8 В

Таблица 1. Измеренные значения для колебательной нагрузки

Uc1~	Uc1~критич	Uc1~критич /2	Uc1~критич /4	Uc1~ макс	(Uc1~критич + Uc1~макс)/2
2U R~ , В	190	100	42	225	215
Ia0 , мА	1,83	1,43	1,49	2,21	2,12
Ic2 , мА	1,43	0,82	0,7	4,4	3,77

Резистивная нагрузка. 2U_c1~ = 2,8 В ; 2U_{выхГНЧ макс} = 8 В

Таблица 2. Измеренные значения для резистивной нагрузки

Uc1~	Uc1~	Uc1~ /2	Uc1~ /4	UвыхГНЧ макс	(Uc1~+ UвыхГНЧ макс)/2
2U R~ , В	62	34	18	86	84
I a0 , мА	4,34	4,43	4,49	4,39	4,34
I c2 , мА	3,31	2,81	2,78	6,36	4,72

Рис. 2. Зависимость напряжения на нагрузке от напряжения в цепи управляющей сетки

Рис. 3. Зависимость анодного тока от напряжения в цепи управляющей сетки

Рис. 4. Зависимость сеточного тока от напряжения в цепи управляющей сетки

6. Построим графики рассчитанных зависимостей колебательной мощности P_~ , средней мощности электронного потока P₀ , КПД преобразования энергии , мощности рассеяния на аноде P_A и коэффициента использования анодного напряжения ξ от амплитуды переменного напряжения в цепи управляющей сетки.

Расчет амплитуды первой гармоники анодного тока из постоянной составляющей тока:

При включении в цепь колебательного контура (R_э =9,375кОм):

Таблица 3. Значения амплитуды первой гармоники для LC-нагрузки

UR~, B	112,5	107,5	95	50	21
Ia1, мА	3,13	3,00	2,59	2,02	2,11

При включении в цепь резистивного элемента (R = 10 кОм):

Таблица 4.Значения амплитуды первой гармоники для R-нагрузки

UR~, B	43	42	31	17	9
Ia1, мА	6,21	6,14	6,14	6,26	6,35

Расчет колебательной мощности:

При включении в цепь колебательного контура:

Таблица 6. Значения колебательной мощности в цепи с LC-нагрузкой

Uc1~, B	4	2,875	1,75	0,875	0,4375
P~, мВт	175,80	161,15	122,93	50,56	22,13

При включении в цепь резистивного элемента:

Таблица 7. Значения колебательной мощности в цепи с R-нагрузкой

Uc1~, B	4	2,7	1,4	0,7	0,35
P~, мВт	133,48	128,89	95,13	53,25	28,57

Рис. 5. Зависимость колебательной мощности от напряжения в цепи сетки

Расчет мощности электронного потока:

При включении в цепь колебательного контура:

Таблица 8. Значения мощности электронного потока в цепи с LC-нагрузкой

Uc1~, B	4	2,875	1,75	0,875	0,4375
P0, мВт	265,2	254,4	219,6	171,6	178,8

При включении в цепь резистивного элемента:

Таблица 9. Значения мощности электронного потока в цепи с R-нагрузкой

Uc1~, B	4	2,7	1,4	0,7	0,35
P0, мВт	526,8	520,8	520,8	531,6	538,8

Рис. 6. Зависимость мощности электронного потока от напряжения в цепи

Посчитаем мощность рассеяния на аноде.

Пример:

Таблица 10. Рассеяние мощности на аноде при колебательной нагрузке

U c1~, В	4	2,875	1,75	0,875	0,4375
Pa, мВт	89,40	93,25	96,67	121,04	156,67

Таблица 11. Рассеяние мощности на аноде при резистивной нагрузке.

U c1~, В	4	2,7	1,4	0,7	0,35
Pa, мВт	393,32	391,91	425,67	478,35	510,23

Рис. 7. Зависимость мощности рассеяния на аноде от напряжения на сетке

Посчитаем КПД преобразования.

Пример:

Таблица 12. Расчет КПД преобразования для колебательной нагрузки

P~, мВт	178,79	134,05	84,59	52,96	34,27
P0, мВт	265,2	254,4	219,6	171,6	178,8
	0,67	0,53	0,39	0,31	0,19

Таблица 13. Расчет КПД преобразования для резистивной нагрузки

P~, мВт	133,48	128,89	95,13	53,25	28,57
P0, мВт	526,8	520,8	520,8	531,6	538,8
	0,25	0,25	0,18	0,10	0,05

Рис. 8. Зависимость КПД преобразования от сеточного напряжения

Посчитаем коэффициент использования анодного тока.

Пример:

Таблица 14. Расчет коэффициента использования анодного тока для колебательной нагрузки

U c1~, В	4	2,875	1,75	0,875	0,4375
γ	1,41	1,41	1,41	1,41	1,41

Таблица 15. Расчет коэффициента использования анодного тока для резистивной нагрузки

U c1~, В	4	2,7	1,4	0,7	0,35
γ	1,41	1,41	1,41	1,41	1,41

Рис. 9. Зависимость коэффициента использования анодного тока от напряжения сетки

Посчитаем коэффициент использования анодного напряжения.

Пример:

Таблица 16. Расчет коэффициента использования анодного напряжения для

LC-нагрузки

U c1~	4	2,875	1,75	0,875	0,4375
ξ	0,94	0,90	0,79	0,42	0,18

Таблица 17. Расчет коэффициента использования анодного напряжения для

R-нагрузки

U c1~	4	2,7	1,4	0,7	0,35
ξ	0,36	0,35	0,26	0,14	0,075

Рис. 10. Зависимость коэффициента использования анодного напряжения от напряжения сетки