Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 53

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

Текст из файла (страница 53)

,Если ввести в рассмотрение комплексные амплитуды, то для комплексных амплитудтоков первых гармоник можно записать:*** **I A1V 2  I A1V 2 e j  k I A1V 1 e j  K I A1V 1  K I A1V 1 ,где k – коэффициент пропорциональности амплитуд первых гармоник анодных токов*ламп; K = ke jφ – коэффициент пропорциональности комплексных амплитуд первых гармоник анодных токов ламп3.Комплексная амплитуда колебательного напряжения на контуре, она же амплитудапеременного напряжения между анодом и катодом каждой лампы,****(15.2)U MK  U MA  Roe  I A1V 1  I A1V 2   Roe I A1V 1 1  K .Сопротивление нагрузки, ощущаемое каждой лампой относительно точек анод-катод(кажущееся сопротивление нагрузки):* **U MA I A1V 2 Z ОЩ V 1  Roe 1 R1K;oeI A1I A1V 1 (15.3)*I A1V 1 Z ОЩ V 1U MA1Z ОЩ V 2  * Roe 1  * Roe 1  *   * .I A1V 2K K I A1V 2 Как видим, ощущаемые сопротивления (15.3) зависят не только от эквивалентногосопротивления контура нагрузки Roe, но и от амплитудных и фазовых соотношений токовв анодных цепях ламп.*3В принятой записи комплексная амплитуда первой гармоники анодного тока лампы V1 I A1 V 1 совпадает самплитудой IA1 V1 первой гармонической составляющей анодного тока лампы при разложении его на гармонические составляющие (15.1).234Если одна из ламп не работает (k = 0 или k = ∞), то ощущаемое сопротивлениенагрузки другой лампы оказывается чисто активным и равным эквивалентному сопротивлению контура Roe.

Если работают обе лампы, то ощущаемое каждой лампой сопротивление отличается от Roe и может быть как активным, так и комплексным. Работа лампы накомплексную нагрузку для генератора является энергетически невыгодной4. Обратимвнимание, что при параллельном включении ламп даже при настроенном контуре ощущаемые лампами сопротивления могут оказаться комплексными.Если фазовый сдвиг сигналов возбуждения φ = 0, то каждая лампа ощущает чистоактивное сопротивление нагрузки:Z ОЩ V 1  Roe 1  k ;Z ОЩ V 2  Roe 1  1 k .(15.4)При полной идентичности анодных токов ламп (φ = 0, k = 1) ощущаемые лампамисопротивления оказываются активными и равными по величине:Z ОЩ V 1  Z ОЩ V 2  2 Roe .В этом случае лампы отдают одинаковую мощность, а результирующая мощность внагрузке – контуре возрастает в два раза (в общем случае в N раз, где N - число параллельно включаемых ламп).Действительно, мощность в нагрузке можно определить как1 2P~  U MA/ Roe ,2где UMA = UMK - амплитуда колебательного напряжения на анодах ламп, равная амплитудеколебательного напряжения на контуре.*При полной идентичности анодных токов ламп  K  1 согласно (15.2)2UMA = 2RoeIA1 V1.

Соответственно, P~  2 I A1V 1 Roe . Колебательная мощность, отдаваемая од1ной лампой, P~ V 1  U MA I A1V 1  I A21V 1 Roe , что составляет половину мощности в нагрузке.2Если φ = 0, но k ≠ 1, то ощущаемые лампами сопротивления оказываются активными,но разной величины (15.4), вследствие чего лампы будут отдавать в нагрузку – контурразные мощности.Очевидно, при параллельной работе ламп наилучшим является режим полной иден*тичности выходных токов: K  1 , то есть φ = 0, k = 1. В этом случае лампы находятся водинаковом по напряжённости режиме (например, критическом) и отдают одинаковуюмощность.Из приведенного рассмотрения очевиден главный недостаток параллельного включения ламп: необходимость строгой синфазности и равенства амплитуд анодных токовпараллельно включенных ламп.

Для этого нужна строгая симметрия схемы, когда для всехламп обеспечивается одинаковая длина проводников, подводящих напряжения возбуждения к сеткам ламп и соединяющих аноды ламп с контуром нагрузки, когда одинаковы параметры ламп и блокировочных элементов. При отсутствии симметрии схемы появляетсяразличие в амплитудах и фазах анодных токов ламп, что приводит к уменьшению колебательной мощности ГВВ и снижению его КПД по сравнению с режимом полной симметрии.Из других недостатков параллельного включения ламп обычно отмечаются следующие:1.

Увеличивается вероятность возникновения в генераторе паразитных (нежелательных) колебаний. Поэтому необходимо делать монтаж короткими, с большим поперечнымсечением проводниками, индуктивное сопротивление которых мало.4См. лекцию 8.2352. Наличие больших входной, проходной и выходной ёмкостей (межэлектродные ёмкости параллельно включенных ламп складываются) затрудняет реализацию индуктивности контура нагрузки LК с повышением рабочей частоты генератора:1LK  2, CKгде СK - ёмкость контура с учётом соответствующих ёмкостей ламп;  - круговая частотарабочих колебаний генератора. Чем больше ёмкость контура, тем меньше требуемая индуктивность, которую сложнее реализовать с обеспечением высокой добротности.3.

Увеличивается вероятность возникновения неисправностей, поскольку число лампи других элементов возрастает.В отношении последнего недостатка следует отметить, что на определённых этапахразвития техники радиопередающих устройств параллельное включение ламп рассматривалось как способ повышения надёжности работы устройства в целом.

Дело в том, что самым ненадёжным элементом является АЭ – лампа, причем, чем мощнее лампа, тем меньше у неё надёжность, меньше срок службы. Включение параллельно нескольких менеемощных, но соответственно более надёжных и долговечных ламп, позволяет увеличитьсрок работы генератора по сравнению с генератором на одной, но мощной лампе.Перечисленные недостатки заставляют избегать параллельного включения большогочисла ламп. Обычно ограничиваются двумя-тремя лампами. При включении параллельнотрёх ламп с однофазным прямонакальным катодом для уменьшения результирующей паразитной амплитудной модуляции за счёт магнетронного эффекта питание накалов лампосуществляется пофазно от трёхфазной сети.Расчёт режима ГВВ с параллельным включением ламп начинают с одной лампы намощность P~1  P~ N , где P~ - требуемая мощность в нагрузке – контуре ГВВ; N - числопараллельно включаемых ламп.Расчёт проводится по обычной методике (см., например, лекцию 7) для выбранногорежима: критического, недонапряжённого, перенапряжённого.

В результате расчёта находятся напряжения, токи, а также требуемое сопротивление нагрузки для одной лампы Roe1.Затем, предполагая полную симметрию схемы, определяют результирующие токи и мощности в соответствующих цепях, которые будут в N раз больше найденных из расчёта дляодной лампы. Напряжения на электродах такие же, как для одной лампы.

Что касается эквивалентного сопротивления контура нагрузки Roe, то, поскольку при параллельномвключении N ламп ощущаемое одной лампой сопротивление нагрузки возрастает в N раз,эквивалентное сопротивление контура должно быть: Roe = Roe1/N. Очевидно, что при выходе из строя хотя бы одной из N ламп оставшиеся перейдут в менее напряжённый режимработы, так как ощущаемое сопротивление нагрузки для каждой из оставшихся лампуменьшится. Уменьшение напряжённости режима снижает КПД анодной цепи генератора.Следует отметить, что необходимость изготовления контура с низким эквивалентным сопротивлением Roe не рассматривается как преимущество параллельного включенияламп, так как их выходные ёмкости, входящие в состав ёмкости контура СK, складываютсяи этим резко уменьшают характеристическое сопротивление контура.

В предельном случае, когда ёмкость контура образуется только за счёт межэлектродных ёмкостей СВЫХ, характеристическое сопротивление контура11К С К NС ВЫХуменьшается ровно в N раз по сравнению с контуром на одной лампе и упомянутое вышепреимущество полностью исчезает.Рассмотрим ГВВ с параллельным включением транзисторов. По сравнению с лампами транзисторы, в первую очередь биполярные, обладают значительно большим разбро-236сом параметров5. Поэтому при параллельном включении либо подбирают транзисторы попараметрам, либо применяют схемные решения, которые обеспечивают лучшую симметрию их работы.Принципиально транзисторный ГВВ с параллельным включением двух транзисторовможет быть выполнен по схеме рис.15.1 с заменой ламп на транзисторы и учётом особенностей цепей питания и нагрузки.

Однако часто, чтобы облегчить симметрирование схемы, ГВВ с параллельным включением биполярных транзисторов строят с разделениемLC-элементов во входных и выходных цепях. Подобная схема с параллельным включением двух биполярных транзисторов VT1, VT2 с общим эмиттером показана на рис.15.3.CБЛLБЛL2/К источникувозбужденияCPRДCСВL2//C3К нагрузкеRНVT2L1//LБЛRДC2/LБЛCPС1+ЕКVT1L1/LБЛC2//CБЛРис.15.3Разделение LC-элементов во входных L1/, L1// и выходных С2/, С2//, L2/, L2// цепях позволяет: во-первых, легче добиться симметрии монтажа схемы; во-вторых, подстраиватьколлекторную цепь каждого из транзисторов (скомпенсировать разброс коллекторных ёмкостей) и выровнять режимы их работы, отдельно контролируя постоянные составляющиетоков коллекторов IK0 VT1, IK0 VT2; в-третьих, раздельные элементы легче реализовать: ёмкости меньше, индуктивности больше по номиналу.В представленной схеме (рис.15.3) возбуждение транзисторов осуществляется током:входы транзисторов включены последовательно с индуктивностями L1/, L1// , сопротивления которых возрастают с номером гармоники.

Резисторы RД служат для выравниванияпостоянных времени эмиттерных переходов транзисторов в открытом и закрытом состояниях6.Для коллекторных цепей ГВВ с параллельным включением двух транзисторов справедливы все соотношения (15.1) – (15.4).Расчёт режима ГВВ с параллельным включением транзисторов также проводят дляодного транзистора на мощность P~1  P~ N , где P~ - требуемая мощность ГВВ; N - числопараллельно включаемых транзисторов.Предполагая полную симметрию схемы, определяют токи в узлах соединения цепейи результирующие мощности в цепях соответствующих электродов, которые будут в N5Современный мощный генераторный транзистор представляет параллельное включение внутри корпуса до100…1000 и более элементарных транзисторов.6См.

лекцию 13, рис.13.10, где подобные резисторы обозначены RДОП.237раз больше найденных из расчёта режима для одного транзистора. Напряжения на электродах и элементах цепей остаются, как для одного транзистора.При расчёте цепи согласования (ЦС) с полезной нагрузкой генератора RН в схемерис.15.3 следует исходить из схемы ЦС для каждого транзистора, представленной нарис.15.4, где Roe1- требуемое сопротивление нагрузки в коллекторной цепи одного транзистора (находится при расчёте режима).

Характеристики

Список файлов книги