И.П. Жеребцов - Основы электроники (1115520), страница 77
Текст из файла (страница 77)
Для второй точки положим и,=О. Тогда получим 1, = Е,/К„. Нанесем эту точку (г() на график. Через точки М и )ч' проводим прямую линию, которая и является линией нагрузки. Заметим, что точка г1 не собтветствует реальному режиму лампы. При и, = 0 анодный ток не может быть максимальным. С помощью линии нагрузки можно определить анодный ток и анодное напряжение при любом напряжении сетки.
Для примера на рис. 18.13 показано, что при сеточном напряжении значения 1, и и, определяются точкой Б. Отрезок, дополняющий и, до Е„выражает падение напряжения ик иа нагрузке. Чем больше К„, тем более полого идет линия нагрузки. Если К„ = О, то она превращается в вертикальную пря- Рис.
18.13. Построение анодной рабочей ха- рактеристики (лииии нагрузки) мую (линия МБ'). Это соответствует режиму без нагрузки, когда и, = Е, = = сопз1. Видно, что в режиме без нагрузки при сеточном напряжении У,з анодный ток определяется точкой Б', а в режиме нагрузки он меньше (точка Б), так как анодное напряжение уменьшается на значение ик. При К„= оо линия нагрузки совпадает с осью абсцисс и при любых напряжениях анодный ток равен нулю.
Для расчета надо еще знать сеточное смещение Е, и амплитуду переменного напряжения сетки 11 . Они могут быть заданы или выбраны. Например, если необходимо усиление с малыми искажениями, то Ее и У„е должны быть такими, чтобы лампа работала без сеточного тока. На рис. 18.14 показано построение для более общего случая усилении с некоторыми искажениями за счет нелинейного участка характеристик. Смещение Е, определяет рабочую точку Т, анодное напряжение в режиме покоя У,о и анодный ток покоя 1,о. Далее определяют мощность, выделяемую на аноде в режиме покоя (Р„), и проверяют, не превышает ли она максимальное допустимое значение: Рео = 1ео(гео < Р .
(1838) Полная мощность, даваемая источником анодного питания, Ро = Е,1,о, а мощность постоянного тока в нагрузке Рко =1 оНго или Рко = Ро — Р~о (1839) Для примера на рис. 18.14 взято У е =(Е,(. Амплитуды положительной и отрицательной полуволны сеточного напряжения соответствуют максимальному и минимальному сеточному напряжению (в данном случае нулю и Уез), которые определяют конечные точки рабочего участка А и Б. Эти точки соответствуют максимальному и минимальному значению пульсирующего анодного тока 1,,„и 1,,„.
График анод- ного тока построен справа. При усилении без искажений 1 ее = (ва = 1ее и уе ср = 1ао. (18.40) Если же работа происходит в области нелинейных участков характеристик, то положительная полуволна 245 2(1 ~ар с (1ва или 246 усиливается больше, чем отрицательная: 1 вв ~ 1ва. В этом случае амплитуда полезной первой гармоники 1, = 0,5(Гв, + 1",„,) (18.41) 1, = 0,5(1,,* — О»м) (18.42) Амплитуда второй гармоники 1ваэ 0 25 (1 в 1р а) (1 8.43) 1ваг 025((авва + ванна 2!аО). (18 44) Коэффпв)иепт гармоник приближенно можно определить, учитывая только вторую гармонику: ~, = 1.,г/1,. Вследствие того что положительная полуволна больше отрицательной, постоянная составляющая анодного тока 1„становится больше тока покоя 1,О.
Приращение постоянного анодного тока Л1, численно равно амплитуде второй гармоники. Отсюда следует, что 1аар = 1ао + А/а = 025((ьваа+(ав~п+21ар) (18.46) Далее можно рассчитать следующие величины: усиленное (выходное) напряжение Пввва = ()вк = (7ва = 1найн (18,47) Рис. 18.14. Работа лампы в режиме усиления коэффициент усиления каскада К = У,/У в) (18.48) полезную (выходную) мощностьс Р,„„ = 0,51в,(/ ,; (18.49) мощность„подводимую от анодного источника, Ррср = 1а срБа' (18.50) коэффициент полезного действия каскада (по анодной цепи) Ч Рвьв/1 Оср. Под семейством характеристик на рнс.
18.14 дан график изменения анод- ного напряжения. Он показывает фазовый сдвиг на 180* между переменными напряжениями сетки и анода. Амплитуды полуволн переменного анодного напряжения У', и У", получаются неодинаковыми за счет нелинейности лампы. Полезная мощность карактернзуется прямоугольным треугольником АБВ, у которого гицотенузой является рабочий участок АБ. Катеты в соответствующем масштабе равны удвоенным значениям амплитуд (21вв и 2П,). Если в анодную цепь лампы в качестве нагрузки включен резонансный контур или трансформатор, то построение рабочих характеристик надо делать иначе, в соответствии с тем как это рассмотрено для транзисторных каскадов с подобными видами нагрузок (см.
9 6.1). 18.6. ГЕНЕРАТОР С ТРИОДОМ Схема простейшего триодного генератора синусондальных колебаний с индуктивной обратной связью изображена на рис. 18.15. Подобный генератор является усилителем собственных колебаний, возникающих в колебательном контуре.
При включении анодного источника в контуре ЬС возникают свободные колебания. Через катушку обратной связи Е, переменное напряжение от контура подводится к сетке и усиливается лампой. Усиленное напряжение создается на контуре ЕС и поддерживает возникшие там колебания, если обратная связь положительная. Для того чтобы колебания стали незатухающими, т. е. для само- возбуждения, должны быть выполнены два условии. Во-первых, катушка обратной связи должна быть включена так, чтобы переменные напряжения на аноде и на сетке были сдвинуты по фазе на 180'.Аво-вторых, коэффициент обратной связи К„, равный отношению переменных напряжений на сетке и на контуре, должен быть не меньше обратного значения коэффициента усиления каскада К: К,, > 1/К.
!18.52) Элементы Кя и С, служат для создания на сетке автоматического напряжения смещения за счет сеточного тока. Пока колебаний нет, сеточный ток отсутствует и смещение не возникает. А когда на сетку поступает переменное напряжение, то его положительные полу- волны вызывают пульсирующий сеточный ток.
Его постоянная составляющая создает на резисторе Кя падение напряжения, которое и является напряжением смещения. Конденсатор С, сглаживает пульсации этого напряжения, 18.7. МЕЖЭЛЕКТРОДНЫЕ ЕМКОСТИ На работу триода вредное влияние оказывают межэлектродные емкости. Влияют они тем сильнее, чем выше частота. Триод имеет три емкости, которые на схемах иногда показывают символами конденсаторов !рис. 18.16). Емкость сетка — катод С „называют входной Заменив здесь К по формуле !18.36), получим К., > (К„+ К!)/(р К,) = 1/р+ 1/158„), (18.53) где К„ — сопротивление нагрузки !резонансное сопротивление контура). Чем больше К или чем больше р, 5 и Яь тем меньше может быть значение К, „требуемое для самовозбуждения.
Рис. !8.15. Триодный генератор с индуктив- ной обратной связью Рис. 18.!6. Межэлектродные емкости триода (С,„), емкость анод — катод ф— выходной 1С,„„) и емкость анод — сетка С„., — проходной (С„я). Они у ламп малой и средней мощностй составляют единицы пикофарад.
Значения этих емкостей, приводимые в справочниках, включают в себя емкости не только между электродами, но и между выводами. Рассмотрим влияние каждой межэлектродной емкости. При достаточном сеточном смещении, казалось бы, не должно быть сеточного тока. Однако за счет входной емкости С,„в цепи сетки существует емкостный тои, т. е. входная емкость нагружает источник колебаний ИК.
Этот ток создает падение напряжения на 247 внутреннем сопротивлении источника колебаний Кяк. В результате уменьшается переменное напряжение на зажимах ИК, переменный анодный ток, усиленное переменное напряжение и выходная мощность. Чем выше частота, тем меньше сопротивление входной емкости, тем больше емкостный сеточный ток и потеря напряжения на 1»як. Это явление незаметно на низких частотах, но на высоких частотах оно может значительно снизить эффективность работы усилительного каскада.
Пусть, например, Г»як — — 100 кОм и С „= 10 пФ. Тогда на частоте 500 Гц сопротивление 1/(О»С» к) = 32 МОм, что равносильно разрыву цепи. Но если повысить частоту до 5 МГц, т. е. в 104 раз, то сопротивление входной емкости станет равным 3,2 кОм. Оно будет сильно нагружать источник колебаний, и его напряжение резко понизится. Действие выходной емкости состоит в том, что она шунтирует нагрузку каскада. Полное сопротивление нагрузки гк станет меньше К„, и это приведет к понижению коэффициента усиления каскада. На высоких частотах емкость С,„ вызывает также фазовый сдвиг выходного напряжения.
При усилении звуковых колебаний это не имеет значения, но для телевизионных сигналов и в ряде других случаев фазовый сдвиг недопустим. В каскадах, имеющих в качестве нагрузки колебательный контур (в усилителях радиочастоты и генераторах), емкость С,.к входит в состав контура и добавляется к его емкости. При расчете контура емкость С,к учитывается. На весьма высоких частотах она может оказаться больше емкости контура. Построить такой контур невозможно. Если имеется резонансный контур в цепи сетки, то входная емкость добавляется к емкости этого контура.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
