Лекция 19 (лекции по УГФС), страница 3

Подчеркнём, что - комплексная амплитуда напряжения между анодом и катодом лампы. На контуре, то есть на ёмкости и индуктивности контура, амплитуда колебательного напряжения больше.

При изменении коэффициента обратной связи в схеме изменяется коэффициент включения контура

и соответственно эквивалентное сопротивление контура относительно точек анод – катод лампы:

Оба эти параметра влияют на самовозбуждение АГ (19.15).

При записи соотношений (19.17), (19.18) учтено, что, по аналогии с ГВВ, переменные напряжения сетка-катод и анод-катод находятся в противофазе, что отражено на схемах рис.19.5 и рис.19.6 соответствующим направлением комплексных амплитуд напряжений. Именно это обстоятельство обусловливает положительную величину коэффициента обратной связи, определяемой (19.17), (19.18). Это также означает, что, в зависимости от схемы и конструкции, взаимное положение катушек L_K, L_C и присоединение их концов к электродам лампы должно быть таким, чтобы обозначенные напряжения находились в противофазе. В противном случае схема не самовозбудится, так как не будет выполнен баланс фаз.

В схемах рис.19.5 и рис.19.6 используется последовательное питание анода. Возможно построение рассматриваемой схемы АГ с параллельным питанием анода, например, как показано на рис.19.7.

В отличие от схем рис.19.5 и рис.19.6 в схеме рис.19.7 проще регулировать обратную связь, так как катушка контура не находится под постоянным напряжением источника анодного питания Е_А. Проще настраивать контур, так как ротор конденсатора С_K может быть заземлён. Однако при параллельном питании анода блокировочный дроссель L_БЛ оказывает влияние на частоту автоколебаний, так как он входит в состав электрической цепи, подключаемой к лампе, и являясь реактивным элементом, непосредственно влияет на резонансную частоту колебательной системы АГ: блокировочный дроссель подключается параллельно колебательному контуру L_K, C_K. Аналогично, разделительный конденсатор С_Р также входит в состав колебательной системы АГ, равно как и С_БЛ. Но если собственными реактивными сопротивлениями этих конденсаторов при определении резонансной частоты колебательной системы АГ можно пренебречь, то монтажная ёмкость конденсатора С_Р подключается параллельно контуру L_K, C_K и может оказать существенное влияние на частоту автоколебаний. Поэтому в схемах АГ предпочтение отдаётся схемам с последовательным питание анода, в которых требуется меньше дополнительных реактивных элементов, оказывающих влияние на резонансную частоту колебательной системы соответственно и на рабочую частоту АГ.

Очевидно, возможна реализация схемы с включением параллельного колебательного контура в цепь сетки и включением катушки связи в анодную цепь. В своё время подобные схемы использовались в гетеродинах радиоприёмных устройств с целью ослабления влияния последующего каскада (нагрузки) на частоту автоколебаний, то есть, по существу, на резонансную частоту контура.

б) Схема с автотрансформаторной обратной связью

С хема АГ с автотрансформаторной обратной связью при включении лампы с общим катодом представлена на рис.19.8. Электроды лампы присоединяются к индуктивной ветви контура. При этом точка К присоединения провода, идущего к катоду, должна обязательно находиться между точками А и С присоединения анода и сетки. Благодаря этому в схеме устанавливается необходимый сдвиг фаз между напряжениями сетка-катод и анод-катод , равный 180°, так как потенциалы на противоположных концах катушки всегда имеют противоположные знаки.

По сравнению со схемой с трансформаторной обратной связью схема с автотрансформаторной обратной связью более проста: индуктивности L_C и L_A представляют части одной катушки. Если не учитывать сеточный ток, потери в катушке и взаимную индуктивность между частями катушки L_C и L_A, то коэффициент обратной связи в схеме АГ с автотрансформаторной обратной связью

(19.19)

где I_КОНТ – контурный ток (ток через катушку контура).

Как и в схеме с трансформаторной обратной связью, коэффициент обратной связи в схеме АГ с автотрансформаторной обратной связью (19.19) является положительной величиной. Необходимая противофазность напряжений на электродах лампы обеспечивается соответствующим расположением присоединений электродов к катушке контура. Величину коэффициента обратной связи в схеме можно изменять перемещением контактов в точках А и С. При изменении положения точки А изменяется не только коэффициент обратной связи, но и сопротивление нагрузки лампы, так как при этом изменяется коэффициент включения контура, который в данной схеме

где .

При положении точек А и С на противоположных концах катушки контура коэффициент включения контура

,

то есть в схеме АГ с автотрансформаторной обратной связью всегда имеет место неполное включение контура.

Если сопротивление сеточного автосмещения R_C достаточно велико (R_C >> ωL_C) и не обладает большой паразитной ёмкостью, то оно может быть подключено непосредственно к сетке, то есть из схемы исключаются дроссель L_БЛ и конденсатор C_C в цепи автосмещения.

Схема с автотрансформаторной обратной связью находит широкое применение. При настройке схемы необходимо помнить, что при перемещении контактов А и С по катушке будет несколько изменяться частота автоколебаний, так как межэлектродные ёмкости лампы подключаются к разным частям катушки контура.

Возможна реализация схемы АГ с автотрансформаторной обратной связью с параллельным питанием анода. Однако при этом будет сказываться влияние блокировочного дросселя в цепи анода и разделительного конденсатора, как и в схеме с трансформаторной обратной связью.

Регулировку частоты автоколебаний в АГ с автотрансформаторной обратной связью осуществляют с помощью конденсатора переменной ёмкости С_K.

Н едостатком схемы с автотрансформаторной обратной связью является склонность её к паразитному самовозбуждению на высоких частотах, так как с учётом межэлектродных ёмкостей лампы колебательная система АГ представляет два связанных параллельных колебательных контура с внешней ёмкостной связью (рис.19.9). Частота автоколебаний, как будет показано в лекции 21, может существенно отличаться от резонансной частоты одиночного контура. Эквивалентная схема (рис.19.9) соответствует присоединению анода и сетки к концам катушки контура. В общем случае последовательно с ёмкостью контура C_K включаются части катушки и .

в) Схема с ёмкостной обратной связью

Схема АГ с ёмкостной обратной связью при включении лампы с общим катодом представлена на рис.19.10. Электроды лампы присоединяются к ёмкостной ветви контура. При этом точка присоединения катода к ёмкостной ветви контура должна находиться между точками присоединения анода и сетки для обеспечения необходимого сдвига фаз между напряжениями сетка-катод и анод-катод.

В
отличие от схем АГ с трансформаторной и автотрансформаторной обратной связью схема с ёмкостной обратной связью может быть реализована только с параллельным питанием анода. При последовательном питании анода в рассматриваемой схеме АГ надо завести напряжение питания +Е_А через точку с нулевым высокочастотным потенциалом у катушки контура L_K. Но эту точку трудно отыскать и присоединиться к ней. Если напряжение питания анода завести через произвольную точку на катушке, то весь контур окажется разбит на две части. И даже если в схеме при этом возникнут автоколебания, то они не будут совпадать с резонансной частотой контура. При подаче напряжения питания анода через катушку L_K потребуется подводить его через разделительный дроссель, который мало чем будет отличаться от блокировочного дросселя в параллельной схеме питания анода. В силу указанных обстоятельств схема одноконтурного АГ с ёмкостной обратной связью реализуется только с параллельным питанием анода.⁷

Коэффициент обратной связи в схеме АГ с ёмкостной обратной связью без учёта потерь в конденсаторах контура и при отсутствии сеточного тока

. (19.20)

В отношении регулировки коэффициента обратной связи, а также эквивалентного сопротивления нагрузки лампы схемы АГ с ёмкостной обратной связью менее удобны, чем схемы с трансформаторной и автотрансформаторной связью, так как применять для регулировки k и R_oe переменные конденсаторы нельзя, потому что при этом будет изменяться и частота автоколебаний. Для регулировки коэффициента обратной связи и эквивалентного сопротивления контура применяют набор последовательно соединённых конденсаторов (рис.19.11). Изменяя положение точек присоединения анода А и сетки С среди конденсаторов контура, можно производить скачкообразно требуемое регулирование. Частота автоколебаний при этом практически мало будет изменяться за счёт подключения межэлектродных ёмкостей к разным частям ветви контура. Изменение частоты в схемах АГ с ёмкостной обратной связью обычно достигается регулировкой индуктивности L_K.

В схеме АГ с ёмкостной обратной связью, как и в схеме с автотрансформаторной обратной связью, автоматически получается неполное включение контура. В общем случае, если обратиться к схеме (рис.19.11), коэффициент включения контура

,

где С_K – ёмкость контура, образованная последовательным соединением ёмкостей С_АК, С_СК, ΔС_А, ΔС_С ; ΔС – ёмкость последовательного соединения ΔС_А, ΔС_С.

Очевидно, при положении точки А на конце ёмкостной ветви ΔС_А = ∞, а при положении точки С на конце ёмкостной ветви ΔС_С = ∞. Если обе точки располагаются на концах ветви контура, то получаем схему рис.19.10, у которой ΔС = ∞, а коэффициент включения контура соответственно

.

И
з-за указанных выше недостатков схемы АГ с ёмкостной обратной связью имеют меньшее распространение на практике, чем схемы с трансформаторной и автотрансформаторной обратной связью. Схема АГ с ёмкостной обратной связью оказывается удобной на высоких частотах, когда межэлектродные ёмкости лампы составляют заметную часть общей ёмкости контура. Причём, в случае, когда желательно уменьшить общую ёмкость контура С_K, чтобы увеличить его индуктивность L_K и таким образом получить более удобные в конструктивном отношении параметры контура, применяют неполное включение контура, подключая индуктивность L_K через конденсатор ёмкостью С (рис.19.12).⁸ Очевидно, ёмкость С эквивалентна ёмкости ΔС в схеме (рис.19.11).

На рис.19.13 представлена схема АГ с ёмкостной обратной связью, у которого колебательная система образована индуктивностью L, ёмкостью С и межэлектродными ёмкостями С_АК, С_СК, С_АС. В отличие от схемы АГ с автотрансформаторной обратной связью учёт межэлектродных ёмкостей в АГ с ёмкостной обратной связью не изменяет структуру колебательной системы, которая остаётся эквивалентной одиночному параллельному колебательному контуру.