И.П. Жеребцов - Основы электроники (1115520), страница 76
Текст из файла (страница 76)
Формулы аналитического расчета непригодны для расчета постоянных составляющих тока и напряжения. Графоаналитический метод заключается в использовании рабочих характеристик. Они строятся с помощью стати- 241 ческнх характеристик и учитывают нелинейные свойства лампы. Такой метод наиболее точен, позволяет рассчитать не только переменные, но и постоянные составляющие. Однако он непригоден для расчета режима колебаний с малыми амплитудами. 18.4. АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ И ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ СХЕМЫ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА Приращение анодного тока Л(, можно представить в виде двух приращений: Л!» — под влиянием изменения напряжения Ли, без учета реакции анода и Л!", — вследствие изменения анодного напряжения на Ли,.
Из формулы, определяющей крутизну $, следует Л!» ~Ли» а из формулы, определяющей Кь— Л!'", = Ли»/Кв (18.23) Полное приращение тока Л!» = Л(» + Л(» (18.24) или Л(, = 5 Лив + Ли»/Кь (18.25) Уравнение(1825) называют основным уравнением лампы. Из него, в частности, получается формула, связывающая параметры. Действительно, если Л!, = О, что соответствует !» = оопп!, то получим Ли»/Лин = (г Приведем уравнение (18.25) к более удобному виду.
Изменение напряжении анода всегда равно, но противоположно по знаку изменению напряжения на нагрузке К„: Ли, = — Лия, (18.26) а Лин по закону Ома равно К» Л1,; следовательно, Ли» = — К„Л(, '. (18.27) Подставим зто выражение в формулу (18.25): Лг, = 5 Ли» вЂ” К„Л»,/Кв (18.28) Решение этого уравнения относительно Л(, дает Л(, = 5К,Ли /(К, + К„) (18.29) ЛА = рЛи /(К, + К„). (18.30) Формула (18.30) выражает закон Ома для переменного анодного гапка. Числитель (х Лин характеризует переменную ЭДС, действующую в анодной цепи, а знаменатель К, + К„ есть полное сопротивление анодной цепи для переменного тока.
Отсюда следует, что лампа действует в анодной цепи как генератор переменной ЭДС, равной )»Ли,. Конечно, лампа работает как генератор,при условии что ее анодная цепь питается от источника постоянной ЭДС и на сетку подано переменное напряжение. Анодная цепь триода для переменного тока может быть представлена эквивалентной схемой (рис. !8.10,а). В ней анодный источник отсутствует, так как его сопротивление для переменной составляющей считаем равным нулю. Иногда генератор считают идеальным, а внутреннее сопротивление К, показывают в вгще включенного последовательно резистора (рис. 18.10,б). Генератором переменной ЭДС является именно лампа. Источник анодного питания дает постоянную ЭДС Ем Он служит для питания анодной цепи постоянным током.
Нагрузка К„здесь потребитель энергии, а не генератор. И только внутри лампы под действием изменения сеточного напряжения Ли, изменяется а) ' Этот результат можно получить также, если определить Ли, нз уравнения и Е» !»Кн. 242 Рнс. 18.! О. Эквивалентная схема анолной цепи лля переменной составляющей внодного тока с заменой триода генератором ЭДС анодный ток, т. е. в нем появляется переменная составляющая.
Представление о лампе как генераторе переменной ЭДС ввели независимо друг от друга М. А. Бонч-Бруевич и Г. Г. Баркгаузен. Формула (18.30) и вытекающая из нее эквивалентная схема оказались чрезвычайно удобными для расчетов. Теория электронно-ламповых схем и многих радиотехнических устройств в значительной степени развивалась на этих представлениях. Однако высказывались мнения о том, что лампу нельзя считать генератором.
Сторонники такой точки зрения забывали, что генератор есть преобразователь энергии. Он потребляет энергию одного вида, а сам генерирует энергию другого вида. В данном случае к лампе подводится энергия постоянного тока, которая частично преобразуется с помощью лампы в энергию переменного тока. Именно в лампе возникает переменная ЭДС, создающая переменный анодный ток.
Противники теории Бонч-Бруевича— Баркгаузена рассматривали лампу как переменный резистор и предлагали иную эквивалентную схему (рис. 18Л1). Эта схема также физически правильна и пригодна не только для переменной, но и для постоянной составляющей анодного тока. Если напряжение сетки постоянно, то лампа имеет определенное сопротивление постоянному току Ко и анодный ток 1ао = Ев|(Ко + Кв) (18 31) При изменении сеточного напряжения изменяется сопротивление Ко и анодный ток. В нем появляется переменная составляющая.
Однако эквивалентная схема на рис. 18.11 для практических расчетов оказалась неудобной. Эквивалентная схема для переменного анодного тока,. в которой лампа еа + Рис. 18.11. Эквивалентная схема вводной пепи с заменой триода переменным резистором заменена генератором, проста и удобна. Формула закона Ома (18.30) дает линейную зависимость анодного тока от сеточного напряжения. При синусоидальном изменении сеточного напряжения получается синусоидальное изменение анодного тока. Эта эквивалентная схема широко применяется, хотя она и непригодна в расчетах для постоянного анодного тока.
Расчет по формуле (18.30) дает точные результаты только при работе лампы на линейных участках характеристик, для которых р и К,постоянны. На нелинейных участках характеристик р и К, сами являются функциями сеточного напряжения. Если в этом случае в формулу (18.30) подставить средние для данных участков значения р и Кь то расчет будет приближенным. Погрешность тем меньше, чем меньше изменение сеточного напряжения Лик Эту формулу применяют и для амплитудных значений: 1 „= РУ,/(К~ + К„).
(18.32) Если найдена амплитуда переменной составляющей анодного тока, то легко определить выходное напряжение и выходную мощность. Иногда лампу удобно представить в виде эквивалентного генератора тока. Всякий генератор ЭДС Е, обладающий внутренним сопротивлением Кь можно заменить эквивалентным генератором тока, создающим ток Е1Кь пРичем внутреннее сопротивление К; следует считать включенным параллельно нагрузке. Эквивалентная схема с заменой лампы генератором тока представлена на рис. 18.12. В ней переменный ток Л1, по-прежнему проходит через К„, а ток генератора Я Ьи, представляет собой ток короткого замыкания, т.
е. ток в режиме без нагрузки. Действительно, из формулы (18.30) следует, что при К„= 0 изменение тока равно рбо,/К= = 5 Лиг Докажем справедливость использования схемы с эквивалентным генератором тока Умножим обе части равенства (18.29) на К„: К» Ь1, = 8 Аи,К,Кв !(К, + К,).
(18.33) Произведение К„на Л(, есть напряжение йия, а правая часть равенства 243 Рис. 18.12. Эквивалентная схема аиолиой цепи для переменной составляющей анодвого тока с заменой триода генератором тока показывает, что Лик можно получить, если умножить ток 5Ли, на общее сопротивление параллельно соединенных резисторов К, и К„.
Схема с генератором тока особенно удобна в тех случаях, когда нагрузка состоит из параллельно включенных ветвей. Рассмотрим теперь зависимость коэффициента усиления каскада от параметров лампы и сопротивлении нагрузки. Коэффициент усиления каскада К = Лик/Ли . (18.34) В формуле (18.34) изменени. напряжения Лик является результатом изменения сеточного напряжения Ли,. Иначе говори, коэффициент К показывает, во сколько раз усиливается переменное напряжение, поданное на вход лампы. Так как Лик = К„Л)„то К = Кн Лсв/Лик Если в выражение (18.35) подставить значение ЛА из формуль) (18.30), а затем сократить на Ли, то получим важную формулу К = ВКи/(Кс + Ки) (1836) Формула (18.36) широко применяется в радиотехнике и электронике.
Зная параметры лампы и нагрузочное сопротивление, по этой формуле рассчитывают усиление напряжения. Нередко решают обратную задачу, т. е, определяют значение К„, при котором лампа с данными параметрами обеспечивает необходимое усиление. Из формулы (18.36) видно, что К < р, так как р умножается на дробь, которая меньше единицы.
Это означает, что невозможно использовать полностью переменную ЭДС р Ли,. Часть этой ЭДС теряется на внутреннем сопротивлении лампы. Чем больше К„ по сравнению с Кь тем большую долю переменной ЭДС составляет Лик и тем ближе значение К к значению р. Пример. Пусть лампа имеет параметры р=10 и К,=10 кОм, а К„= =40 кОм. Тогда по формуле (18.36) получаем К = 10 40/(10 + 40) = 8, т. е.
К ( р. Если в данном случае на сетку подано переменное напряжение Ли, = 2 В, то в анодной цепи действует переменная ЭДС рЛи, = 10 2 = 20 В. Она распределяется между К, и Ке На долю К„придется 16 В, т. е. К = 16/2 = 8. Предположим, что К„- со. Тогда из формулы (18.36) получим К вЂ” р '. Практически это неосуществимо, так как при К„ = оо анодная цепь разорвана. С ростом сопротивления К„ коэффициент К растет сначала быстро, а затем медленнее, приближаясь к р.
Практически для триодов чаще всего выбирают К„= (1 + 4) Кь (18.37) и тогда можно получить К = (0,5 + + 0,8)р. Дальнейшее увеличение К„не дает значительного роста усиления. Надо еще учесть, что на резисторе К„ теряется часть постоянного напряжения анодного источника. При значительном увеличении К„ уменьшится анодное напряжение и лампа станет работать на нижних участках характеристик, где значение р снижается, а К, повышается. Это приводит к уменьшению К. 18.5. ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РЕЖИМА УСИЛЕНИЯ При графоаналитическом расчете пользуются рабочими характеристиками, которые могут быть построены в семействе статических характеристик, если заданы напряжение анодного ис- ' Так как прв подстановке в формулу (18.36) получается неопределенность со/со, то сначала надо числитель и знаменатель разделить иа К„. точника Е, и сопротивление нагрузки К».
Проще и точнее расчет с помощью анодной рабочей характеристики, называемой иначе лилией нагрузки. Для ее построения необходимо иметь семейство анодных характеристик (рис. 18.13). Линия нагрузки соответствует уравнению и, = Е, — 1,К„. В системе координат 1з„ие зто уравнение выражается прямой линией, которую удобно строить по двум точкам. Пусть 1, = О, тогда получим и, = Е, (точка М). Эта точка соответствует запиранию лампы отрицательным сеточным напряжением. Если лампа заперта и анодный ток равен нулю, то нет падения напряжения на резисторе К„ и все напряжение Е, приложено 8 лампе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
