Учебник - Электричество - Калашников С.Г. (1238776), страница 107
Текст из файла (страница 107)
Принцип действия генератора заключается в следующем. Когда в колебательном контуре возникают колебания (при « 214 лАмпОвые ГенеРАТОРы ОБРАтнАя связь 501 включении батареи нли под влиянием каких-либо случайных причин), то между обкладками конденсатора появляется переменное напряжение. Такое же напряжение возникает между сеткой и катодом лампы, так как они присоединены к обкладкам конденсатора. Вследствие этого в цепи анода появляется переменный ток «ь. Но катУшки К и ь индУктивно свЯзаны между собой, и поэтому переменный ток г, вызывает в катушке ь переменную ЭДС взаимной индукции Ж = — Мй,/й (М вЂ” коэффициент взаимной индуктивности).
Эта ЭДС, в зависимости от взаимного направления вит- '3 ков катушек К и Х,, может либо препятствовать колебаниям тока в контуре, либо способствовать 5 К им. Очевидно, что, пересоединяя в случае необходимости концы катушки К, можно всегда добиться того, чтобы возникающая ЭДС Ж была того же знака, что Рпс. 364, Ламповый генератор с и ток» в контуре. Тогда работа колебательным контуром в цепи этой ЭДС будет положительна, и колебательный контур будет получать энергию за счет источника тока, так что затухание контура уменьшится.
Если связь между катушками достаточно велика, получаемая энергия может стать больше той, которая затрачивается в контуре. В этом случае амплитуда колебаний будет нарастать до тех пор, пока получаемая энергия не сделается равной потерям, после чего установятся незатухающие колебания. Рисунок Зб5 более детально разъясняет сказанное. Будем считать заряд конденсатора положительным, если на сетке возникает положительный потенциал относительно катода, а за положительное направление тока контура 4' (и ЭДС о) примем направление, указанное на рис. Зб4. Тогда, если сеточное напряжение ис изменяется в соответствии с кривой рис. 365 б, то ток контура 4' изображается кривой е. Переменный ток «в цепи анода, вызываемый колебаниями сеточного напряжения и„можно найти при помоши сеточной характеристики триода (рис.
Зб5 и). Ее «рабочая точка» А выбрана в средней части, где характеристика близка к линейной. Так как положительный потенциал сетки вызывает положительный ток «„то изменения»«изображаются кривой а Кривые д и е дают изменения ЭДС взаимной индукции сг при двух возможных направлениях витков катушки К.
Сравнивая эти кривые с кривой е, мы видим, что в случае кривой е колебания ЭДС и тока находятся в противофазе: при положительном токе 4 возникает отрицательная ЭДС 62 и нао- 502 ООБСТВИННЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕОКИЕ КОЛЕБАНИЯ ГЛ. ХХ борот. В последнем случае ЭДС взаимоиндукции препятствует колебаниям, и затухание контура увеличится. В случае д, напротив, колебания ЭДС и тока находятся в фазе и ЭДС способствует колебаниям тока, отчего затухание контура уменьшится. При достаточно сильной связи в этом случае в контуре возникают незатухающие колебания. ! ! ! Рис. Збб. Возникновение незатухающих колебаний в ламповом генераторе Наиболее характерной особенностью рассмотренной схемы лампового генератора является то, что колебательвый контур воздействует на другую цепь, содержащую источник тока (в нашем случае — на анодную цепь лампы), а эта последняя оказывает обратное действие на колебательный контур, которое и поддерживает колебания.
Такой прием получил название обратной связи и широко применяется в различных механических и электрических автоколебательных системах. Так, например, обратную связь мы имеем в часах. Если бы в часах не было анкера и ходового колеса, то закрученная пружина (или гиря) действовала бы на маятник с постоянной силой и сообщала бы ему одностороннее движение, Подобно этому, если в ламповом генераторе устранить катушку обратной связи К и лампу и замкнуть контур непосредственно на батарею, то в контуре будет лишь погтоягпгый ток. В часах колеблющийся маятник с полющью анкера и ходового колеса управляет силой, действующей на него самого, и превращает постоянную силу пружины в периодические толчки В ламповом генераторе колебательный контур с помощью лампы и катушки обратной связи управляет ЭДС взаимной индукции, действующей в нем самом, и делает эту ЭДС периодической.
503 з 2ИЗ услОВие самОВОзвуждения Помимо разобранной, известны многочисленные другие автоколебательпые схемы с электронными лампами. Мы ограничимся только еще одним примером, показанным на рис. 366. В этой схеме колебательны й контур находится С в цепи анода, а катушка обратной связи — в цепи сетки. Анодная батарея включена параллельно с лампе (на рисунке не показана), а не последовательно с ней, как на К 1 С рис.
364. Чтобы батарея не закорачивалась на — Л индуктивность Ь, в аноднунз цепь введен разделительный конден Рис. Збб. Ламповый генератор с колеба сатор С который ие тельным контуром в цепи анода р1 препятствует прохождению быстропеременного тока электрических колебаний, но не пропускает постоянный ток батареи. Для того чтобы, с другой стороны, токи электрических колебаний не уходили в батарею, последняя подключена через дроссели Д. В схеме показаны также сеточный конденсатор Сс н утечка сетки г, (не изображенные на рис.
364), которые позволяют поддерживать на сетке неболыпой отрицательный потенциал и тем самым устранять бесполезный ток сетки. Принцип действия этой схемы — такой же, как и разобранный выше. 3 215. Ъгсловие самовозбуждения Посмотрим теперь, какому количественному условию должны удовлетворять параметры лампового генератора (сопротивление контура г, коэффициент взаимной индуктивиости М и т.д.) для того, чтобы были возможны автоколебания. Обратимся опять к схеме рис Зб4. Колебателыпяй контур генератора можно изобразить эквивалентной схемой (рис. Збу), в которой действие обратной связи представлено некоторым генератором с переменной ЭДС Н = — М сЫ„~сИ.
Применяя к этому контуру второй закон Кирхгофа и рассуждая так же, как и в З 209, получим ьЧ з1а г2 — Уо = — Ь вЂ” — М вЂ”, ог ~й ' причем, как и прежде, юо = ч/С, ч = — оч(Лк Исключая из этих уравнений Уо и 6 находим и Ч лЧ Ч лса 1 — + г — + — — М вЂ” = О. пСэ пС С пС 504 СОБСТВЕННЪ|Е ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕВЛНИЯ ГЛ. ХХ Здесь анодный ток 1, есть функция сето шого напряжения и, (выражаемая сеточной характеристикой лампы), которое в свою очередь зависит от заряда 9. Но сеточная характеристика лампы нелинейна.
Поэтому и написанное уравнение есть нелил М "ч нейное уравнение, а, следовательно, автоколебания й явлиются нелинейными колебаниями. Однако для решения поставленного вопроса задачу можно упростить. Положим, что мы имеем малые колебания и что рабочая точка выбрана в средней части характеристики (как на рис. 365). Тогда малый отрезок характеристики можно считать от- Ь резком прямой линии и уравнение колебаний сделается линейным. Кроме того, будем считать для простоты, ччо проницаемость сетки лампы очень мала, Рис.
367. Эквива. так что 1, зависит практически только от потенцилентная схема гене- ала сетки и, (но не от потенцнвла анода и ). Тогда ратора, изображен- Я ного иа рис. 364 1 = А+ Яи = А 4- — 9, С где Я вЂ” крутизна сеточной характеристики, Поэтому йм сЫ С сИ Подставляя это выражение в уравнение колебаний и деля обе части его на Ь,находим 4'9 Ьг ~м~ А9 — + ~ — — — ) — + — 9=9. 4Н ~Ь ЬС) г11 ЬС (215.1) Это уравнение имеет тот же вид, что и (209.5), и его решение есть д = Ае гауссе(ы1+~р). (215.2) Но в данном случае коэффициент затухания р' равен (215. 3) Он меньше, чем коэффициент затухания в отсутствие обратной связи: а = = г72Ь, и поэтому можно сказать, что действие обратной связи эквивалентно введению в контур отрицательного сопротивления (прн этом везде предполагается, что направление витков в катушке обратной связи соответствует кривой д рис.
365). Нз (215.3) видно, что при известных условиях коэффициент затухания 11 может сделаться равным нулю или даже отрицательным, что соответствует возникновению автоколебаний. Это будет в случае ЮМ)С > .. (215.4) Написанное условие есть условие самовозбуждения лампового генератора. Если выполняется угловие (215.4), то 6 < О, и решение (215.2) выражает нарастающие колебания, амплитуда которых увеличивается с течением времени до бесконечности, Причина этого странного результата заключается в том, что мы заменили нелинейное уравнение колебаний приближенным линеаризованным уравнением (215.1), которое пригодно только для малых колебаний (начальной стадии процесса), но не для описания всех свойств 505 РЕЛАКСАЦИОННЫЕ КОЛЕБАНИЯ з 21б генератора.
В действительности же, после самовозбуждения, амплитуда нарастающих колебаний будет стремиться к некоторому конечному пределу, определяемому свойствами генератора и не зависящему от начальных условий. й 216. Релаксационные колебания В рассмотренных автоколебательных схемах существенной частью был колебательный контур, содержавший индуктивность и емкость. Такие генераторы (ХС-генераторы) подобны механическим колебательным системам, в которых колебания возникают вследствие наличия массы (индуктивность) и упругости (емкость).
Однако одновременное наличие индуктивности и емкости не обязательно для получения колебаний. На рис. 368а показана колебательная схема, в которой индуктивность не играет никакой роли. Здесь конденсатор С, параллельно которому присоединена неоновая лампа Лт, заряжается от источника постоянного тока через большое сопротивление г. Если бы неоновой лампы не было, то напряжение конденсатора Ун увеличивалось Рис.
358. Релаксационные злектрические колебания бы с течением времени согласно штриховой кривой (рис. 368 б) и стремилось бы асимптотически к ЭДС источника 6. Уравнение этой кривой выражается формулой (74.1), а ее начальную часть приближенно можно представить прямой линией: е 0С= б. гС При наличии неоновой лампы происходит иное. Когда напряжение Ус достигает напряжения зажигания П„в лампе возникает газовый разряд и конденсатор начинает быстро разряжаться (так как сопротивление неоновой лампы значительно меныпе сопротивления г). Когда напряжекие Ус уменьшается до напря- вынужденные кОлеБАния пегеменные токи Гл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
