Н.М. Изюмов, Д.П. Линде - Основы радиотехники (1083412), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Нз 4 2.5 известно, что одиночный импульс образует сплошной спектр колебаний, одно из которых поэтому обязателыго совпадает с собственной частотой колебательной системы генератора. Колебание возбудит контур, и по цепи ОС на сетку лампы поступит напряжение данной частоты. Под его действием анодный ток лампы станет изменяться с той же частотой, переменная составляющая его, проходя через контур, будет усиливать возникшие в нем колебания.
Амплитуда их будет нарастать до тех пор, пока энергия, приносимая в контур, не сравняется с энергией возрастающих потерь, после чего в схеме установятся колебания с постоянной амплитудой. Этот процесс называется сам обозбуждением генератора. Поскольку генератор здесь является автономной системой (лишеи- 8» ной внешних возбуждений), то его называют также ватаге пер втором, а колебания в кем — автоколебан и я и п.
Следует отметить, что здесь само- возбуждение автогенератора представлена несколько упрощенно. На самом деле, для того чтобы все происходило подобным образом, необходимо выполнить некоторые условии. .Во-первых, для того чтобы первичное напряжение на контуре усиливалось, необходимо, чтобы переменная составляющая анодного тока создавала па контуре падение напряжения, совпадающее по фазе с первичным, т. е.сумма всех фазовых сдвигов напряжений, накапливающихся при обходе замкнутой автоколебательной системы, должна быть равна нулю илн целому числу 2лрад. Это требование называют ф азовым условием самовозбуждения или условием баланса ф а з в лвтогенераторе.
Поскольку фазовые сдвиги при данных параметрах схемы зависят от частоты, то это условие определяет частоту генерируемых колебаний. Второе условие в общем виде можно сформулировать следующим образом: первичные колебания в схеме будут нарастать, если мощность подводимых к контуру колебаний будет больше мощности потерь в нем. Это условие выполняется при определенных соотношениях амплитуд токов и напряжений в схеме и называется поэтому амплитудным условием сам он азбуждения. Найдем математическую форму, выражающую это условие.
Согласно формуле (8.14) первая гармоника анодного тока 7„= 3(и, + ии,). (10.23) где 5 — крутизна характеристики лампы; и, — амплитуда напряжения на сетке; и, — амплитуда напряжения на аноде и 0 — проницаемость лампы. Напряжение на сетке лампы пропорционально напряжению на контуре: и,-йи„, (10.24) где й — коэффициент обрати о й с в я з и, показывающий, какая доля напряжения на контуре подается по цепи ОС на сетку.
Переменное напряжение на аноде лампы противофазно напряжению на контуре 1см. (10.4) и (10.3), а также рис. 10.3): ии- — и,. (10.25) 227 Подставив выражения (10.24) н (10.26) в (10.23), получим 7., = бии (й — ()). (10.26) Напряжение, создаваемое этим током иа контуре, и „= („г, = би„(й — и) )7„110.27) где 11, — эквивалентное сопротивление контура, а и', — напряжение на контуре, возникшее в результате срабатывания схемы под действием первичного напряжения и,.
Если подводимая к контуру мощность больше потерь в вем, то и„>и„, (10.28) .и колебания будут нарастать. Подставив формулу (10.27) в (10.28), получим Л)7 (й — И)> 1 (10.29) или в другом виде 1 й> — +и. )~9 (10.30) Отсюда видно, что для самовозбуждения генератора необходимо, чтобы коэффициент ОС превышал некото.рое критическое (минимальное) значение, которое тем больше, чем меньше крутизна лампы в эквивалентное сопротивление контура и чем больше проницаемость лампы. Для получения высокого КПД генератора нужно, чтобы он работал в режиме В или С, а для этого на сетку лампы следует подать значительное отрицательное смещение — В„ запирающее лампу в отсутствие напряжения возбуждения.
Но тогда первичные небольшие по амплитуде колебания не смогут отпереть лампу (рис. 10.18) и генератор не возбудится. Для самовозбуждения генератора в этом случае необходимо, чтобы в первый же момент включения в контуре возникли колебания значительной амплитуды (подобный режим самовозбуждения принято называть «жестким»), а этого обычно не происходит. Поэтому для возбуждения колебаний в генераторе от самых малых первичных толчков нужно, чтобы в начальный момент лампа была отперта и работала на участке с максимальной крутизной, как это следует из выражения (10.30). Для этого следует устанавливать либо нулевое, либо очень малое смещение, но при этом генератор будет иметь очень низкий КПД, Возникающее противоречие между требованием получения высокого КПД 228 Рис..10.18.
Напряжение смешения на управляющей сетке лампы в режиме С и легкого или, как принято говорить, «и я г к о г о» самовозбуждения можно устранить, применив цепочку сеточного автоматического смещения. В момент включения, когда колебаний еще нет, нет напряжения на сетке, нет сеточных токов, и, следовательно, нет смещения, поэтому лампа работает на участке с большой крутизной (рис. !0.19) и генератор легко возбуждается. По мере нарастания амплитуды колебаний растет и напряжение возбуждения, увеличиваются сеточный ток и смещение, создаваемое цепочкой Я»С«. В установившемся режиме на сетке лампы создается достаточно большое смешение, и генератор работает в режиме В или С с высоким КПД.
Благодаря подобному действию цепочки автоматического смещения она используется праитически во всех автогенераторах. Разберем теперь более подробно, чем определяется прекращение нарастания колебаний в схеме и переход к установившемуся состоянию с постоянными амплитудами. Рассматривая рис. 10.19, можно заметить, что увеличение смещения в процессе возбуждения генератора приводит к тому, что все большая и большая часть периода переменного напряжения на сетке и, попадает на участок характеристики лампы, где ее крутизна либо сильно уменьшена, либо равна нулю. Поэтому нужно уже говорить о некоторой с р е д н е й к р у т и з н е лампы, которая с появлением отсечки уменьшается. Например, в режиме В половину периода лампа заперта, поэтому средняя крутизна в Рис.
! 0.19. Напряжения и токи в процессе самовозбуисденяя автогенвратора при автоматическом сеточном смешении (10.31) Отсюда, учитывая (10.27), получаем соотношение 1 й — — + О. лерма (10.32) два раза меньше статической крутизны отпертой лампы. Уменьшение средней крутизны ведет к падению амплитуды первой гармоники анодного тока и мощности, подводимой к контуру. С другой стороны, увеличение амплитуды напряжения на сетке и сеточного тока приводит к росту мощности возбуждения лампы, которая отбирается из контура. При этом возрастают потери, вносимые в контур, и уменьшается его эквивалентное сопротивление. Увеличение напряжения возбуждения сверх некоторого значения может также привести к прекращению нарастания анодного тока из-за перехода в перенапряженный режим, когда содержание первой гармоники уменьшается вследствие искажения формы импульсов, а это также можно рассматривать как уменьшение средней крутизны лампы, Нарастание колебаний в схеме прекращается, когда наступает баланс подводимой к контуру и расходуемой в нем мощности; об этом свидетельствует равенство первичного напряжения на контуре и напряжения, возникшего под его воздействием в результате «срабатывания» схемы: Полученное соотношение выражает условие установления амплитуды колебаний в схеме.
Поскольку оно отражает баланс энергии в автоколебательной системе, его обычно называют уравнением баланса амплит у д. Рассмотрим теперь вопрос о том, как нужно выбирать коэффициент ОС и какое влияние его выбор окажет на амплитуду колебаний в схеме. Ответ на этот вопрос можно получить из рассмотрения так называемых «колебательных характеристика генераторов.
Происхождение их основано на том, что всегда можно представить аачогенератор как генератор с внешним возбуждением, ~вход ~и выход моторого соединены линией ОС. Колебательными характер и с т и к а м и называют зависимости первой гармоники анодного тока генератора с разорванной цепью ОС от напряжения возбуждения, снятые при некоторых постоянных смещениях на сетку Е.. При Е«=0 лампа отперта и увеличение переменного напряжения на ее сетке создает пропорциональное возрастание первой гармоники анодного тока, пока рост сеточного тока не прекратит этот процесс; затем первая гармоника анодного тока будет даже уменьшаться из-за появления провалов в импульсах (рис. 10.20). Если повторить тот же опыт, но подать небольшое отрицательное смещение на сетку — Е«ь то вначале нарастание анодного тока будет замедленным из-за криволинейности нижнего 229 ость анод- туды напри посто- » 1»1 Га1 230 участка характеристики лампы, затем наступит более быстрое нарастание, которое прекратится и сменится спаданием при переходе в перенапряженный режим.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
