Н.М. Изюмов, Д.П. Линде - Основы радиотехники (1083412), страница 81
Текст из файла (страница 81)
10.64). Замедляю- Незатухающие колебания в одиночном контуре возможны только в том случае, если его сопротивление потерь равно нулю. Поскольку любой реальяый контур обладает активным сопротивлением, то получение в контурах ламповых генераторов незатухающих колебаний можно рассматривать как результат внесения в него второго «о трицательного сопротивлен и я», компенсирующего его положительное активное сопротивление. Роль такого отрицательного сопротивления в схеме лампового генератора играет лампа, на сетку которой подается напряжение в фазе с напряжением на контуре.
Если фазовые соотношения в генераторе выдержаны в соответствии с графиками, приведенными на рис, 10.3, то при возрастании анодного тока лампы напряжение между. ее анодом и катодом уменьшается (в противоположность увеличению напряжения на обычном активном сопротивлении при возрастании тока). Это является отличительной чертой элемента с отрицательным сопротивлением. При этом сама по себе лампа имеет положительное сопротивление, и свойство отрицательного сопротивления она приобретает только по отношению к первой гармонике анод- ного тока, на частоту которой настроен контур, благодаря подведению напряжения возбуждения от другого генератора или по цепи ОС от анодного контура. 260 щая система платинотрона представляет собой двухпроводную линию, нагруженную на резонаторы «лопаточного» типа. Катод у него цилиндрический, как у магнетрона.
Поглотителя здесь нет, потому что линия согласуется на входе и на выходе и отраженные волны отсутствуют. Входной сигнал создает бегущие волны с фазовой скоростью и, в замедляющей системе. Прн выполнении условия синхронизма (при равенстве скорости электронов и, скорости волны о,) происходит описанное выше энергетическое взаимодействие потока с обратной волной. Усиление прибора невелико (до 20 раз), на он работает с очень высоким КПД, достигающим 80«(«.
Благодаря замкнутости потока диапазонные свойства этого усилителя хуже, чем у лампы бегущей волны, но он все же может работать приблизительно внутри 10«6-ной полосы частот. На то, что лампа. или транзистор в динамическом режиме по переменному току имеет отрицательное сопротивление, указывает отрицательная крутизна их динамических характеристик (рис. 10.9). Если вместо лампы присоединить к контуру прибор, обладающий такой же падающей вольт-амперной характеристикой, он будет выполнять аналогично лампе функцию «отрицательного сопротивленвя», и в колебательной системе станет возможным установление незатухающих колебаний.
В настоящее время имеется ряд полупроводниковых приборов, обладающих вольт-амперными характеристиками с падающими участками. Среди них наиболее широкое применение находят. туннельные диоды. Они пред. ставляют собой маломощные полупроводниковые диоды с повышенной концентрацией примесных атомов. Последнее обстоятельство определяет особенности их вольт-амперных характеристик, имеющих падающий участок (рис. 10.65, а), на котором дифференциальцое сопротивление отрицательно.
йля того чтобы прибор ,работал, например, в середине данного участка характеристики, нужно, чтобы ток и напряжение диода (кои«« соответствовали току и напряжению, которые отдает источник постоянного напряжения. Они определяются в соответствии с законом Иагругоечар ! )~гг ! ау Рис. 10.65. Использование туннельного диода в качестве элемента с отрицательным сопротивлением: а — характеристики туннельного диода и источника питания; б — токи и напряжения в эквивалентной схеме ясточника литания Кирхгофа для эквивалентной схемы ис. точника (рис.
10.65, б) и = Š— 1)сг, При возрастании напряжения на контуре и на включенном параллельном ему диоде ток диода будет уменьшаться, а при уменьшении напряжения воз- где гсг — |внутреннее сопротивление источника или Рис. 10.66. Схема автогенератора с тун- нельным диодом 10.13. ГЕНЕРАТОРЫ СИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ С РЕАКТИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОДНОГО ЗНАКА Синусоидальные колебания новинка- идальные токи могут быть представлеют в цепях, содержащих реактивные ны в виде суммы бесконечного множеэлемснты разных знаков — индуктив- ства гармоничесних (сннусоидальных) ности и емкости.
Кан было показано в составляющих различных частот. Для гл. 2, в цепях, содержащих активные возбуждения в системе колебаний и реактивные сопротивления одного только одной частоты нужно составить знака, нарушение электрического равно- схему таким образом, чтобы условия весия приводит н протеканию резко не- самовозбуждения выполнялись только синусоидальных токов. Однако это во- длн олной из гармоник. Проще всего все не означает, что в автоколебатель- этого можно добиться, составив цепь ной системе, содеРжащей активные и ОС так, чтобы условия самовозбуждереактивные сопротивления одного знака, невозможно выделить синусоидальные """ по Фазе выполнялись только для колебания. Вспомним, что несинусо- одной частоты.
261 Š— и )сг При известной ЭДС источника питания Е можно всегда подобрать дополнительное сопротивление )(дчд так, чтобы . Š— идр г = гда = Ег+ )1доп Это соответствует случаю пересечения характеристик источника и диода в заданнов точке (рис. !0.65, а). Если теперь |присоединить ~к диоду |колебательную систему (рис 10.66), то он будет компенсировать потери в ней и в схеме установятся гармонические колебания.
Элементы 1р, Ср служат для того, чтобы, с одной стороны, цепь источника не шунтировала контур, с другой — чтобы контур не шунтировал диод по постоянному току. растать (рис. 10.65, а), Если считать, что цепь источника не шунтирует диод и контур по высокой частоте, то вся переменная составляющая тока диода будет проходить через контур. Фазовые соотношения между током и напряжением при этом такие, что контуру передается больше энергии, чем от него забирается. Генераторы такого типа предельно просты, надежны и могут работать на очень высоких частотах. 10.14.
ЗАТЯГИВАНИЕ ЧАСТОТЫ В АВТОГЕНЕРАТОРАХ Рис. 10.68. Схема автогенератора с нагрузкой из двух связанных контуров Усилитель на резисторе можно превратить в автогенератор, если часть усиленного напряжения с коллекторной нагрузки транзистора подавать на его базу в противофазе с переменной составляющей коллекторного напряжения (рис. 10.67).
Для Получения нужного Рис. 10.67. Автогенератор с реактивным сопротивлением одного знака сдвига фаз при передаче напряжения с нагрузочного резистора на базу можно использовать цепочки )7С (из резисторов и конденсаторов). С помощью одной цепочки из резистора и конденсатора можно получить сдвиг фаз не более чем на 90'. Практически же обычно получают сдвиг фаз, близкий к 60'. Поэтому длэ получения сдвига фазы на 180' в цепь ОС приходится включать три цепочки из резисторов и конденсаторов (рис.
10.67). С последней цепочки напряжение подается на базу В первый период развития ламповой радиотехники раднопередающие устройства строились преимущественно по аднокаскадной схеме: они состояли из автогенератора, связанного непосредственно с цепью антенны. Для передачи в антенну максимальной мощности старались устанавливать возможно более сильную связь между генератором и антенной. При этом обнаружили, что при настройке антенного контура колебания срывались или настройка генератора становилась неоднозначной, т.
е. генерируемая частота зависела от того, как проводилась настройка. Разберем причину этого явления. Если заменить антенну эквивалентным контуром, то из схемы генератора (рис. 10.68) будет видно, что его нагрузкой служит система из двух связанных контуров. Предположим, что контур, внлюченный непосредственно в анодную цепь лампы, настроен конден- 262 транзистора. В рассмотренной схеме частота генерируемых колебаний ю = *'Д/6 1тС. (10.59) Частоту в генераторах данного типа при одном и том же конденсаторе переменной емкости можно изменять в значительно ббльших пределах, чем в генераторе с колебательными контурами, где она изменяется обратно пропорционально квадратному корню из емкости.
Это является большим преимуществом генераторов типа 14С. Например, если конденсатор переменной емкости имеет коэффициент перекрытия Сявке)С э=4, то в генераторе типа 77С частоту можно изменять в четыре раза, а в генераторе типа ЬС только в два. Достоинствами данных схем являются также малые масса, габариты н низкая стоимость деталей, что особенно заметно проявляется на низких частотах, где дроссели со стальным сердечником становятся весьма громоздкими и дорогими. В настоящее время разработаны и используются весьма разнообразные схемы генераторов синусоидальных колебаний типа )7С. Аналогично можно создать и генераторы типа И., но они по сравнению с рассмотренными генераторами имеют большую массу, габариты и меньшую стабильностьь частоты, поэтому практического распространения не получили.
сатором С~ на фиксированную частоту а частота (т внешнего контура изменяется конденсатором переменной емности Ст. Частота генерируемых колебаний совпадает с резонансной частотой коле- бательной системы генератора, собствеи. иые частоты которой определяются частотами связи двух связанных контуров. Эти частоты изменяются в зависимости от величины связи Х»» и расстройки их друг относительно друга (см. рис. 3.6). В момент включения генератора в колебательной системе возбудятся слабые колебания обеих частот. Однако наличие колебаний одной частоты в схеме затрудняет возбуждение в ией колебаний других частот.
Это объясняется тем, что все автогенераторы работают в нелинейном режиме, т. е. в области с переменным значением крутизны, поэтому средняя крутизна лампы при наличии колебаний оказывается всегда меньше значения ее статической крутизны. Из общих же условий самовоабуждения известно [см. (10,32) ), что чем меньше средняя крутизна лампы, тем больше должен быть коэффициеит ОС, при котором возможно возбуждение новой частоты. Кроме того, наличие колебаний одной частоты приводит к появлению тормозящего поля в лампе совсем не в те моменты времеви, когда электроны могут передавать наиболее эффективно энергию контуру, входя в импульсы, следующие с другой частотой.
Поэтому быстро нарастающие колебания той частоты, на которой потери в системе меньше, ухудшают условия возбуждения колебаний на второй частоте и последние быстро затухают. Рассмотрим явления, которые происходят в генераторе при перестройке виешиего контура. Перестройка его приводит к изменению частот связи, одна из которых лежит ниже, а вторая выше частоты обоих контуров. Если ча. стога внешнего контура ниже частоты вводного, то передача энергии из анод- ного контура во внешний будет на нижней частоте связи ы» больше, чем на верхней частоте ы„ поскольку развость ьз» вЂ” ы» меньше разности ы» — ы» (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
