Лекция 9 (1084989), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Рассмотренные эквивалентные схемы выходной цепи ГВВ пригодны для расчёта частотных (амплитудных и фазовых) характеристик генератора, но не пригодны для анализа оптимальных условий его работы, так как ГВВ по природе своей является сугубо нелинейным устройством: независимо от режима параметры генератора зависят, в той или иной степени, от сопротивления нагрузки. Поэтому, если, например, исходить из эквивалентной схемы рис.9.6, то, как кажется, чем меньше , тем больше колебательная мощность

Однако, коэффициент использования напряжения источника питания анода (коллектора) ξ существенно зависит от и при малых значениях не может быть обеспечено большое значение ξ.

Точно также, если обратиться, например, к эквивалентной схеме рис.9.1, то, казалось бы, как известно из курса теории линейных электрических цепей,³ оптимальное сопротивление нагрузки, при которой обеспечивается максимальная мощность, будет

В то же время, как показано в лекции 6, оптимальное значение сопротивления нагрузки

.

Только при имеет место совпадение значений и При при .

Кроме того, в схеме рис.9.1 параметры эквивалентного генератора: его напряжение и внутреннее (выходное) сопротивление зависят от , так как от зависит θ:

и для сохранения θ с изменением потребуется изменить и .

Действительно, если рассмотреть даже случай , то из выражения для , учитывая, что следует

Так как и значение последнего должно поддерживаться неизменным, следовательно, , то на основании последнего выражения получаем

то есть, и являются функциями , значит и .

Только при зависимость θ от практически исчезает, но соответствует , и если считать , то при этом пропадает справедливость самой схемы, так как при режим генератора будет перенапряжённым, а для него схема рис.9.1 уже недействительна.

Зависимость параметров рассмотренных эквивалентных схем выходной цепи ГВВ от сопротивления нагрузки указывает на тот факт, что возможно видоизменение схем.

В частности, например, для области недонапряжённого вплоть до критического режима может быть предложена эквивалентная схема выходной цепи ГВВ, отличающаяся от схемы рис.9.1.

Если обратиться к выражению (9.1) и принять во внимание, что

то получаем

откуда находим, учитывая, что

Последнему выражению соответствует электрическая схема рис.9.9.

Как видно, схема рис.9.9 отличается от схемы рис.9.1. В схеме рис.9.9 внутреннее (выходное) сопротивление эквивалентного генератора совпадает с оптимальным сопротивлением нагрузки , но и в этой схеме необходимо иметь в виду, что зависит от , так как зависит от через зависимость θ от .

Очевидно, вместо схемы рис.9.9 с эквивалентным генератором напряжения может быть предложена схема рис.9.10 с эквивалентным генератором тока .

Если в схемах рис.9.9 и рис.9.10 заменить на , то схемы можно использовать для определения частотных характеристик генератора. В частности, на основании схемы рис.9.9 для АЧХ и ФЧХ генератора по току получаем:⁴

при этом комплексная амплитуда первой гармоники анодного тока

Соответственно, АЧХ и ФЧХ по напряжению

Очевидно, несмотря на то, что выражения для АЧХ по току, соответственно, и выражения для АЧХ по напряжению, получаемые на основании схем рис.9.9 и рис.9.10, отличаются несколько по виду от полученных на основании схем рис.9.2 и рис.9.4, сами АЧХ по форме не должны отличаться. Что касается ФЧХ, то они будут отличаться, так как отличаются опорные напряжения в выражениях, относительно которых определяются фазы выходного тока и колебательного напряжения. В схемах рис.9.2 и рис.9.4 таким напряжением является напряжение возбуждения, а в схемах рис.9.9 и рис.9.10 эквивалентное напряжение . При этом также отличаются внутренние (выходные) сопротивления эквивалентных генераторов и . Что касается сдвига по фазе между первой гармоникой выходного тока и выходным (колебательным) напряжением, то при использовании любой эквивалентной схемы выходной цепи ГВВ этот сдвиг по фазе равен . Так как практический интерес представляет сдвиг по фазе между входным и выходным сигналами, то для расчёта ФЧХ следует использовать выражения, вытекающие из рассмотрения схем рис.9.2 и рис.9.4.

Схема рис.9.9 позволяет легко проследить изменение всех характеристик генератора по выходной цепи от сопротивления нагрузки, нижнего угла отсечки, напряжений питания и возбуждения.

Действительно, напряжение эквивалентного генератора в схеме рис.9.9 можно представить как

и если обозначить где а - коэффициент пропорциональности, то

Приведенные соотношения позволяют сравнить, как изменяются основные характеристики генератора при изменении нагрузки и угла нижней отсечки выходного тока θ.

Например, при и при

Согласно последним соотношениям при и , что соответствует , и при и , что также соответствует ,

то есть при оптимальном сопротивлении нагрузки при и колебательная мощность одинакова, но КПД анодной (коллекторной) цепи при существенно выше, чем при .

Если принять и , то есть , и , но , то есть =1, то

Аналогично получаем

При работе генератора с и колебательная мощность возрастает, примерно, на 12%, а КПД анодной (коллекторной) цепи увеличивается на 50% по сравнению с режимом , но . Режим с и более выгоден по всем рассмотренным параметрам.

Если принять и , что соответствует , то

В этом случае по сравнению с и колебательная мощность генератора уменьшается, а КПД анодной (коллекторной) цепи возрастает, но в меньшей степени, чем уменьшается мощность.

При и , что соответствует ,

В этом случае по сравнению с и колебательная мощность незначительно возрастает (на 7…8 %), а КПД анодной (коллекторной) цепи падает более заметно. (Напомним, что при коэффициент достигает практически максимального значения.)

В отличие от схемы рис.9.9 эквивалентная схема рис.9.1 позволяет легко установить коэффициент усиления генератора по напряжению и его изменение с нагрузкой и углом отсечки выходного тока. Принимая , согласно схеме рис.9.1 имеем:

Чем больше нижний угол отсечки выходного тока, тем больше , так как уменьшается с ростом θ (см. рис.9.5); чем больше нагрузка, то есть, чем больше значение , тем больше при одном и том же значении θ.

Последнее выражение позволяет проследить изменение с изменением нагрузки и θ.

При и

При и

При и

При и

Очевидно, используя соответствующую эквивалентную схему выходной цепи ГВВ, можно удобным образом исследовать почти все зависимости режима генератора, которые рассматривались в лекции 8. В частности, в случае лампового ГВВ влияние напряжений питания анода , второй сетки , третьей сетки сокрыто в величине . При анализе режима генератора с использованием эквивалентных схем необходимо помнить, что с изменением режима, в общем, изменяются оба параметра эквивалентного генератора: напряжение и выходное сопротивление. Поэтому не учёт одного из них в отдельных случаях может привести к ошибочным выводам.

Примечание. Согласно приведенным выше соотношениям для коэффициента усиления ГВВ в области недонапряжённого вплоть до критического режима при работе на настроенный контур получаем

С учётом последнего соотношения выражения (5.2) для крутизны ДХ в соответствующей системе координат преобразуются к виду:

При крутизна ДХ в анодной системе координат

Вопросы для самоконтроля знаний по теме лекции 9:

1. Рассмотрите, как выглядят АЧХ ГВВ по току при использовании в качестве нагрузки АЭ параллельного
колебательного контура при и . Как эти АЧХ связаны с АЧХ контура?

2. Почему при неудобно пользоваться выражениями для АЧХ и ФЧХ, соответствующими
эквивалентной схеме рис. 9.2? Поясните.

3. Почему, чем больше крутизна линии критических режимов , тем с большим основанием можно
считать, что в перенапряжённом режиме ГВВ амплитуда колебательного напряжения остаётся
неизменной? Поясните.

4. Запишите известные вам соотношения, связывающие полосу пропускания параллельного колебательного
контура с его добротностью. Покажите, что шунтирование параллельного колебательного контура
резистором приводит к уменьшению добротности контура и расширению его полосы пропускания.

5. Используя соотношения настоящей лекции, получите выражение для коэффициента усиления ГВВ по
напряжению при работе на комплексную нагрузку в области недонапряжённого вплоть до критического
режима. Сделайте анализ соотношения и сравните полученное соотношение с известным из лекции для
случая настроенного контура.

1 АЧХ ГВВ представляет АЧХ системы: АЭ – параллельный колебательный контур.

2 Согласно, например, выражению (6.10) .

3 Рассмотрение этой и других эквивалентных схем выходной цепи ГВВ с позиции теории линейных электрических цепей и сравнение получаемых результатов с полученными при других подходах представляет несомненный интерес и позволяет лучше и глубже понять все связи в ГВВ.

4 Студенту предлагается записать выражения для АЧХ и ФЧХ ГВВ на основании схемы рис.9.10.

122

Характеристики

Список файлов лекций