Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 73

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

Текст из файла (страница 73)

Но, начиная с некоторого уровня, он начнёт падать, чтообусловливается, кроме всего, физическими ограничениями: выходной ток соответственно и выходноенапряжение не могут превышать возможности генераторного прибора. Ток не может превышать максимально возможное значение, напряжение не может неограниченно нарастать.306Такая величина фактора генерации создаёт необходимый запас в условии самовозбуждения АГ при изменении питающих напряжений и параметров генераторного прибора.Так как фазы коэффициентов передачи φK и φβ связаны с частотой сигнала АГ, тоусловие баланса фаз (19.5) может использоваться для определения частоты автоколебанийв схеме АГ.Амплитуда колебаний АГ в установившемсярежиме может быть найдена изK(U1)условия баланса амплитуд.

Для этого необходимо построить зависимость величины1/βкоэффициента передачи по напряжению генераторного прибора от величины входногонапряжения, то есть зависимость K(U1)(рис.19.3). В установившемся режимевыполнятьсясоотношениеU1 УСТ U1 должноK(U1) = 1/β, вытекающее из баланса амплиРис.19.3туд (19.4). Поэтому в установившемся режиме амплитуда U1 УСТ определяется как точка пересечения кривой K(U1) и горизонтальной прямой 1/β (рис.19.3).

Амплитуда выходного напряжения АГ в установившемся режимеU2 УСТ = U1 УСТ /β.Одноконтурные АГЭлектрическая цепь, присоединяемая к АЭ АГ: лампе или транзистору, носит название колебательной системы АГ. Колебательная система одноконтурного АГ представляетодиночный параллельный колебательный контур, составленный из элементов с сосредоточенными параметрами.

Характерной особенностью одноконтурных АГ является то, чтопри заданных параметрах элементов схемы они имеют одну частоту генерации, практически совпадающую с резонансной частотой контура.Рассматриваемые ниже схемы одноконтурных АГ отличаются друг от друга построением цепи обратной связи, по которой колебания из выходной цепи АЭ подаются в еговходную цепь.Одноконтурные ламповые АГДля облегчения самовозбуждения ламповогоАГ, как правило, используется сеточноеiAавтосмещение,так что в начальный моментiCвозникновения колебаний рабочая точка ламЕАпы находится на участке статических характеристик анодного тока с практически максиIt0iCмальной крутизной.

Иногда применяется комбинированное автосмещение: часть напряжеIt0ния смещения создаётся за счёт сопротивления в цепи катода (катодное автосмещение), ачасть – за счёт сопротивления в цепи сетки0Катод.авт. t0eC(сеточное автосмещение). Применение комбинированного автосмещения позволяет облегСеточ.авт.

t0чить режим работы лампы по анодной цепи,Рис.19.4что особенно важно в мощных АГ, так как засчёт анодного тока всегда имеется отрицательное смещение, уменьшающее мощность,iA307рассеиваемую на аноде в начальный период, когда потребляемая от источника анодногопитания мощность велика, а создаваемая колебательная мощность мала, так как процесснарастания и установления амплитуды колебаний не завершился. На рис.19.4 показаноперемещение рабочей точки лампы АГ с момента включения (t0) при сеточном и катодномавтосмещении. Применение сеточного автосмещения способствует стабилизации режимаработы лампы по напряжённости, как в ГВВ: увеличение напряжённости режима работыувеличивает сеточный ток, что, в свою очередь, увеличивает отрицательное напряжениесмещения, а это приводит к уменьшению напряжённости режима.Рассмотрим основное уравнение АГ, баланс амплитуд, баланс фаз и условие самовозбуждения применительно к ламповому АГ.Очевидно, оптимальным по напряжённости режимом работы лампы в АГ, как и вГВВ, можно считать критический режим, так как напряжённость режима лампы зависитот напряжений на её электродах и неважно, подаются эти напряжения извне или создаются в схеме самого генератора.

Полагая в общем случае амплитуды гармонических напряжений, действующих на электродах лампы в АГ, комплексными, статическую крутизнуанодного тока и сопротивление нагрузки лампы также комплексными, при кусочнолинейной аппроксимации статических ВАХ анодного тока для недонапряжённого вплотьдо критического режима лампы можно записать аналогичное ГВВ выражение:**********U 2  U MA  S (U MC  D U MA ) 1 (1  cos ) Z oe  S CP (U MC  D U MA ) Z oe ,*(19.10)*из которого, учитывая, что в обозначениях схемы (рис.19.2) U 1  U MC , находим:**U MA*U MC**U2***S CP Z oe*K **,(19.11)1  D S CP Z oeU1*где S CP  S  1 (1  cos )  S  1 ( ) - средняя крутизна (по первой гармонике) анодного тока;*Z oe – сопротивление колебательной системы (контура) АГ относительно электродов (точек) анод – катод лампы.Выражение (19.11) определяет комплексный коэффициент усиления по напряжениюлампового генератора.**Отношение комплексных амплитуд напряжений U MC U MA в ламповом АГ носит*название коэффициента обратной связи, который обозначим k .

Учитывая соответствиегармонических напряжений на электродах лампы АГ и плечах единой эквивалентной схе**мы АГ (рис.19.2), заключаем, что k   , то есть коэффициент обратной связи ламповогоАГ равен коэффициенту передачи по напряжению пассивного четырёхполюсника в схеме(рис.19.2). Соответственно основное уравнение АГ (19.3) применительно к ламповому АГможно записать в виде:**** *K Kk *S CP Z oe***k 11  D S CP Z oeили***S CP Z oe (k  D)  1.(19.12)Обратим внимание, что последнее выражение (19.12) можно сразу написать на основании****(19.10), поделив левую и правую части (19.10) на U MA и учтя, что U MC U MA  k . Мы этоне сделали сразу специально, чтобы показать единство получаемых результатов при несколько разных подходах к вопросу. Попутно мы получили выражение для коэффициентаусиления по напряжению лампового генератора в общем случае комплексной нагрузки и308комплексной крутизны анодного тока, которое несомненно полезно для внимательного ивдумчивого читателя.6Выражение (19.12) является основным уравнением лампового АГ.Учитывая, что**Z oe U MA* Z oe ej oe,I A1*S CP **I A1I A1** S CP e*j S,U MC  D U MAU М УПРа**k D U MC**D*U MC  D U MA**U М УПР* ( k  D )ej k  D,U MAU MAU MAуравнение лампового АГ можно записать в видеj (    )S CP Z oe (k  D)e S oe k  D  1 ,из которого вытекает условие баланса амплитудSCPZoe (k – D) =1(19.13)и условие баланса фаз S   oe   k D  0;2 ;...(19.14)Так как SCP = Sγ1(θ) < S, а Zoe ≤ Roe, то подставляя в (19.13) S вместо SCP и Roe вместоZoe, получаем неравенствоSRoe(k – D) > 1,(19.15)которое является условием самовозбуждения лампового АГ.Так как частота автоколебаний практически будет совпадать с резонансной частотойконтура, то, принимая в условии баланса амплитуд (19.13) Zoe = Roe, можно записать его ввидеSγ1(θ)Roe(k – D) =1.(19.16)Учитывая, что в данном случае фактор генерации (19.9)G = SRoe(k – D) = 2…3,из выражения (19.16) следует, что в установившемся режиме АГ имеет местоγ1(θ) = 1/G = 0,33…0,5,что соответствует значениям нижнего угла отсечки анодного тока в установившемся режиме60° ≤ θ ≤ 90°.Таким образом, в практических схемах ламповых АГ при выборе фактора генерациив пределах (19.9), в установившемся режиме нижний угол отсечки анодного тока обычноне превышает 90°, как и в ГВВ.

Поэтому при расчёте режима АГ нижний угол отсечкианодного тока обычно и выбирается в указанных пределах.Рассмотрим классические схемы ламповых АГ, наиболее часто применяемые в радиотехнических устройствах.а) Автогенератор с трансформаторной обратной связьюПринципиальная схема такого АГ приведена на рис.19.5. Колебательная система АГпредставляет одиночный параллельный колебательный контур, включенный по высокочастотному сигналу между анодом и катодом лампы, катушка индуктивности которого LКиндуктивно связана с катушкой LC в сеточной цепи лампы, образуя с последней высокочастотный трансформатор.

Данная схема родственна схеме ГВВ с общим катодом с транс6В конце лекции 9 мы рассматривали выражение для коэффициента усиления по напряжению ламповогоГВВ при активной нагрузке и действительных параметрах лампы. Читателю предлагается привести (19.11) кпредставленному в лекции 9 виду.309форматорной связью с источником возбуждения (с последовательным питанием сетки) иявляется практической реализацией схемы рис.19.1,б.MU*МC LCMLKСKU*МC LCU*MACБЛRC, CCRC, CC+ЕАLАСK*UMACБЛ+ЕАРис.19.5Рис.19.6Коэффициент обратной связи в схеме (рис.19.5), если не учитывать сеточный ток,равен**kгде rLKU MC*jMI LK( jLK  rLK ) I LKM k,LK(19.17)U MA- сопротивление активных потерь катушки контура LK (на схеме не показано иобычно rLK << ωLK); I LK - ток через катушку контура, практически равный контурному току при совпадении частоты автоколебаний с резонансной частотой контура.Для плавного изменения коэффициента обратной связи катушка LC (катушка обратной связи) обычно выполняется в виде подвижной катушки вариометра.

Такая схема отличается наибольшей гибкостью в отношении подбора коэффициента обратной связи. Частота автоколебаний изменяется с помощью ёмкости конденсатора CK.Часто применяют схему АГ с трансформаторной обратной связью, в которой величина обратной связи регулируется изменением коэффициента включения контура(рис.19.6). Коэффициент обратной связи в такой схеме при пренебрежении сеточным током и потерями в катушке контура**kU MC*U MAjMI LK( jL А  rLА ) I LKM k.LА(19.18)*Подчеркнём, что U MA - комплексная амплитуда напряжения между анодом и катодомлампы.

На контуре, то есть на ёмкости и индуктивности контура, амплитуда колебательного напряжения больше.При изменении коэффициента обратной связи в схеме изменяется коэффициентвключения контураLMр A LK kLKи соответственно эквивалентное сопротивление контура относительно точек анод – катодлампы:Roe  p 2 Roe ПРИ р 1.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 коэффициента310обратной связи, определяемой (19.17), (19.18). Это также означает, что, в зависимости отсхемы и конструкции, взаимное положение катушек LK, LC и присоединение их концов кэлектродам лампы должно быть таким, чтобы обозначенные напряжения находились впротивофазе.

Характеристики

Список файлов книги