Лекция 14 (лекции по УГФС), страница 3

Так как растёт с увеличением нижнего угла отсечки анодного тока θ, то K_u, следовательно, и K_P также будут расти. Однако, чем больше θ, тем хуже КПД анодной цепи, так как уменьшается значение , определяющее КПД анодной цепи (14.5). Поэтому для генератора с ОС, независимо от типа катода лампы (активированный или неактивированный), рекомендуется выбирать значение нижнего угла отсечки анодного тока θ = 90°.

При полном использовании лампы по мощности K_P в генераторе с ОС в 1,5…2 раза ниже, чем в генераторе с ОК на такой же лампе.

Активная составляющая входного сопротивления генератора с ОС определяется результирующим входным током

и оказывается намного меньше, чем у генератора с ОК.

Если , а D = 0, то

,

где - средняя крутизна по первой гармонике анодного тока.

Низкое активное входное сопротивление генератора с ОС отражает тот факт, что его входная цепь сильнее нагружает источник возбуждения, чем в случае генератора с ОК.

Учитывая, что , из (14.6) находим

(14.7)

где - приведенное внутреннее сопротивление лампы; - статический коэффициент усиления лампы по напряжению.⁷

Выражению (14.7) соответствует эквивалентная схема выходной цепи генератора с ОС в недонапряжённом режиме работы, вплоть до критического режима, представленная на рис.14.3,а, которая может быть преобразована в схему с эквивалентным генератором тока (рис.14.3,б).

Схемы рис.14.3 отличаются от аналогичных схем для генератора с ОК (см. лекцию 9, рис.9.1 и рис.9.4) только напряжением и током эквивалентных генераторов, которые оказываются в (1+D) раз больше, что не является существенным, так как D << 1.

Из (14.7) для активной составляющей входного сопротивления генератора с ОС получаем

.

Последнее выражение определяет активную составляющую входного сопротивления генератора с ОС с учётом реакции анода, но также при пренебрежении сеточным током лампы.

Следует отметить, что низкое входное сопротивление и наличие проходной мощности в генераторе с ОС могут рассматриваться как результат действия отрицательной обратной связи по току, имеющей место в данном генераторе.

Полное входное сопротивление генератора с ОС, как и генератора с ОК, является комплексным из-за входной ёмкости лампы, подключаемой параллельно R_ВХ. Входная ёмкость лампы обычно учитывается в составе реактивных элементов входной согласующей цепи генератора.

Если сопоставить формулы, характеризующие энергетические показатели ГВВ с ОС и ОК, то можно найти между ними много общего и прийти к выводу, что рассчитать режим генератора с ОС можно по формулам для генератора с ОК. Необходимо только учесть особенности генератора с ОС, связанные с наличием проходной мощности.

В генераторе с ОС не вся колебательная мощность создаётся лампой за счёт источника анодного питания. Часть колебательной мощности в нагрузке генератора создаётся источником возбуждения. Поэтому, если в нагрузке задана мощность P_~, то лампа для генератора с ОС должна выбираться на мощность

.

В большинстве случаев , следовательно,

.

Исходя из мощности , по формулам для генератора с ОК (см. лекцию 7) можно провести расчёт режима. Найдя значения I_A1 и U_MC, следует определить величину проходной мощности Р_ПРОХ, которая будет иметь место в генераторе с ОС при таком же режиме работы лампы, как в рассчитанном генераторе с ОК:

.

Если в результате расчёта значение с приемлемой для разработчика точностью близко к необходимой мощности генератора P_~ , то, следовательно, все параметры режима найдены. Если же имеется заметное расхождение, то следует изменить в соответствующую сторону расчётное значение P_{~ ОК} и заново провести необходимые вычисления.

Точно также, если задано сопротивление анодно-сеточного контура R_{oe AC}, то генератор с ОК следует рассчитывать по соответствующей методике (лекция 7) на сопротивление

.

После чего необходимо проверить соответствие сопротивлений: принятого для расчёта и получаемого при найденных значениях U_MC и U_MA. При большом расхождении сопротивлений следует расчёт генератора с ОК провести на новое значение сопротивления нагрузки между анодом и катодом лампы.

Для генератора с ОС несложно получить на основании приведенных в лекции выражений основные расчётные соотношения, автоматически учитывающие наличие проходной мощности в генераторе, использование которых позволяет исключить корректировку расчётов, о которой упоминалось выше.

Напряжение источника анодного питания Е_А в генераторе с ОС выбирается так же, как и в генераторе с ОК. Как и в генераторе с ОК, чем выше рабочая частота генератора и если есть у лампы запас по мощности и току эмиссии катода, напряжение анодного питания следует понижать по сравнению с номинальным, чтобы потребовалось меньшей величины сопротивление контура нагрузки в анодно-сеточной цепи:

.

Нижний угол отсечки анодного тока в генераторе с ОС, как отмечалось, обычно принимается равным 90°.

После определения напряжений возбуждения U_MC и смещения Е_С расчёт режима сеточной цепи проводится как в генераторе с ОК, за исключением мощности возбуждения

и активной составляющей входного сопротивления

.

Определив проходную мощность , можно найти

• рассеиваемую на аноде мощность

Р_А = Р₀ + Р_ПРОХ – Р_~;

• КПД анодной цепи

.

Благодаря повышенной устойчивости ламповые генераторы с ОС первоначально нашли широкое применение в диапазоне дециметровых волн, так как реализовать схему удалось только с изобретением ламп плоскопараллельной конструкции электродов. Позднее схема получила широкое распространение в диапазоне декаметровых волн. С появлением тетродов на мощности в несколько десятков киловатт применение генераторов с ОС в метровом и декаметровом диапазонах несколько ограничилось. В то же время в дециметровом и сантиметровом диапазонах волн исключительно применяется эта схема генератора. Следует отметить, что в ряде случаев, например, в мощных каскадах радиопередатчиков сигналов телевизионного изображения, тетроды также включают по схеме с ОС в метровом диапазоне волн, что объясняется не только конструктивными особенностями ламп в отдельных случаях, но и низким входным сопротивлением генератора с ОС, облегчающим построение широкополосной входной цепи такого генератора.

Практические схемы генераторов с общей сеткой (ОС)

Сетка лампы в генераторе с ОС может быть заземлена не только по высокой частоте, но и по постоянному току. Последнее обычно имеет место при использовании катодного автосмещения. Если используется независимое (от отдельного источника) или сеточное автосмещение, то сетка по постоянному току не заземляется.

На рис.14.4 представлены несколько возможных схемных реализаций однотактного генератора с ОС. Возможна реализация двухтактного генератора с ОС на тех же принципах, что и в случае схемы с ОК.⁸

Ёмкость блокировочного конденсатора в цепи сетки выбирается из условия

С_{БЛ С} ≈ 200 С_АС.

Через этот конденсатор осуществляется отрицательная обратная связь по напряжению между входной и выходной цепями генератора. Чем больше ёмкость блокировочного конденсатора, тем меньше обратная связь. Однако иметь блокировочный конденсатор большой ёмкости в цепи сетки часто не представляется возможным, так как этот конденсатор выполняется обычно конструктивно. Если невозможно реализовать конденсатор С_{БЛ С} необходимой ёмкости, то следует сетку соединять непосредственно с землёю (корпусом) генератора и использовать катодное автосмещение, как в схемах (рис.14.4,в,г).

Конденсаторы С_Н выравнивают потенциал катода (накала) по высокой частоте. Чем больше ёмкость этих конденсаторов, тем лучше. Однако с увеличением ёмкости конденсаторов С_Н возрастают их габариты, и становится существенной монтажная ёмкость этих конденсаторов относительно земли (корпуса). Через эту ёмкость происходит утечка на землю (корпус) сигнала возбуждения. Ёмкость конденсаторов С_Н рекомендуется выбирать из условия

где ω - рабочая частота генератора; Z_ВХ - модуль входного сопротивления генератора.

Индуктивности L_Н в цепи накала (катода) должны обеспечивать надёжную изоляцию по высокой частоте катода лампы от земли (корпуса), то есть от сетки. Следовательно, их сопротивление должно быть существенно больше входного сопротивления генератора, что достигается при

.

Ёмкость блокировочных конденсаторов в цепи накала выбирается из условия

При выборе ёмкостей конденсаторов С_Н и С_БЛ в цепи накала следует учитывать, что для токов с частотой питания накала (обычно 50 Гц) сопротивление их должно быть большим, существенно больше сопротивления нити накала.