Способы ослабления влияния проходной емкости в ламповых гвв
Для ослабления влияния проходной емкости в ламповых ГВВ применяют:
1) лампы с малой проходной емкостью - лампы с экранирующей сеткой (тетроды и пентоды);
2) схемы ОС, обеспечивающие наименьшую проходную емкость;
3) схемы нейтрализации;
4) расстройку входной и выходной цепей ступени относительно друг друга (режим умножения частоты);
5) увеличение сопротивления проходной емкости путем настройки проходной цепи в параллельный резонанс.
Из перечисленных способов ослабления влияния Сас основным является первый . Преимущества тетродов и пентодов по сравнению с триодами общеизвестны: .меньшая (в 30-40 раз) проходная емкость при одинаковой полезной мощности, более левые анодно-сеточные характеристики и соответственно больший коэффициент усиления по мощности, возможность работы без сеточного тока и др.
Малая проходная емкость ламп с экранирующей сеткой обусловливается экранирующим действием второй сетки: заземленная по переменной составляющей сетка перехватывает электрические силовые линии, идущие от источника возбуждения к аноду лампы и от анодной цепи к сетке (рис. 1.2, а). Для этого вывод экранирующей сетки должен иметь минимально возможную Индуктивность (кольцевая конструкция вывода). Вывод сетки кратчайшим путем соединяют с общим проводом (корпусом передатчика) с помощью высокочастотного конденсатора с малой собственной индуктивностью. Ступень на тетроде или пентоде (рис. 1.2. а ) эквивалентна двухконтурной электрической схеме (рис. 1.2. б), в которой связь между входным и выходным контурами отсутствует из-за замыкания точек С2 и К. Из сеточного контура с источником напряжения в анодный контур никакая э. д. с. не попадает, так же как анодная цепь не влияет на сеточную.
В настоящее время генераторные триоды применяются в диапазоне частот до 30 МГц в ступенях мощностью до 500 кВт. Для такой большой мощности сложно изготовить надежный тетрод из-за трудностей охлаждения экранирующей сетки. Триоды выпускаются на частоты до 1000 МГц и выше, где трудно обеспечить малое индуктивное сопротивление вывода экранирующей сетки. Вынужденное применение триодов при больших мощностях или высоких частотах заставляет отказаться от включения ламп по схеме ОК, обладающей наибольшим коэффициентом усиления по мощности, и приводит к необходимости включения ламп по схеме ОС для ослабления влияния проходной емкости Сас.
рис.1.2а
рис.1.2б
Схема ОС, предложенная М. А. Бонч-Бруевичем в 1929 г., получила широкое распространение после разработки конструкций генераторных ламп с малой индуктивностью вывода управляющей сетки. В ступени усиления по схеме ОС проходной емкостью является Сак. Поскольку заземленная (общая) управляющая сетка выполняет функции электростатического экрана между входной (катодно-сеточной) и выходной (анодно-сеточной) цепями усилителя, проходная емкость ступени оказывается в 20-30 раз меньше проходной емкости той же лампы, включенной по схеме ОК. Повышению устойчивости ступени по схеме ОС способствует также ее малое входное сопротивление Rвх=Uc/(Ia1+Ic1).
К недостатками ступени усиления по схеме ОС являются небольшой коэффициент усиления по мощности (Кр≤10), а также необходимость изоляции по высокой частоте общего провода (корпуса, земли ) от катода лампы. В некоторых случаях при работе на повышенных частотах (диапазон ОВЧ) тетрод включают по схеме с двумя заземленными сетками . Устойчивость такого усилителя получается высокой.
Принцип нейтрализации влияния проходной емкости состоит в следующем. Допустим, ламповый усилитель построен по схеме ОК. Необходимо устранить явление, например, прямогo прохождения энергии через Сас. Подадим в анодную цепь дополнительное напряжение, равное и противофазное напряжению прямого прохождения. Это напряжение и напряжение прямого прохождения скомпенсируют (нейтрализуют) друг друга, следовательно, влияние Сас будет устранено.
Полнее принцип нейтрализации реализуется в двухтактной схеме , где соответствующие напряжения плеч противофазны друг другу. Для ослабления влияния проходной емкости в цепь сетки лампы каждого плеча вводят равное и противофазное напряжение из анодной цепи другого плеча (рис. 1.3. а). Введение дополнительных цепей е конденсаторами Cn, емкость которых равна Сас, устраняет прямое прохождение и обратную реакцию.
рис.1.3а
рис.1.3.б
Если изобразить схему рис. 1.3а, как показано на рис. 1.3б, становится очевидным, что введение нейтродинных конденсаторов Cn привело к образованию мостовой схемы из четырех конденсаторов: двух Сас и двух Сn. Входная и выходная цепи усилителя находятся в разных диагоналях моста и при выполнении условия Cac1 = Сас2 = Cn1 = Сn2 не влияют друг на друга.
Мостовую нейтрализацию применяют и в однотактных ступенях, но такой полной нейтрализации, как в двухтактных, не получают. Нейтрализация влияния проходной емкости имеет в современных передатчиках ограниченное применение.
Более высокая устойчивость умножителя частоты по сравнению с ГВВ объясняется тем, что входная и выходная цепи умножителя настроены на различающиеся в два или три раза частоты. Поэтому анодная цепь, настроенная на частоту nω, имеет для тока прямого прохождения частотой ω (о практически нулевое сопротивление. Аналогично объясняется отсутствие обратной реакции в умножителе частоты.