Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 [31] 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

трансформатора предполагаются равными нулю:

V-Rn

Ri+R

р.П/?/?ш

>ез нагрузки); (3-33) (с нагрузкой); (3-34)

RRuj+RiRm+RRi

**=шМр«-> (без нагрузки); (3"35)

(3-36)

Вариант схемы параллельного питания изображен на рис. 24, б. В этой схеме в цепи по-


Рис. 3-24. Схемы трансформаторного усилителя с параллельным питанием, о - резистивно-трансформаториая; б - дроссельно-трансформаторная.

стоянного тока вместо активного сопротивления использован дроссель. Усиление, даваемое такой схемой на средних частотах, такое же, как и у обычной трансформаторной схемы. Если допустить, что реактивное сопротивление конденсатора Сс пренебрежимо мало, то ход частотной характеристики усилителя в области нижних частот будет определяться величиной параллельно соединенных между собой индук-тивностей Lj и La. Поэтому при использовании формул (3-31) и (3-32) следует заменить в них индуктивность Lt на эквивалентную индуктивность, равную (LtLa)l(Li-{-La).

Иногда в трансформаторных схемах с параллельным питанием емкость разделительного конденсатора Сс выбирается такой чтобы имел место ее разонанс с первичной обмоткой трансформатора в требуемой части диапазона. Если емкость Сс выбирается такой, чтобы резонанс имел место на оптимальной частоте, расположенной несколько ниже частоты fa (нижней граничной частоты), то на этом участке можно получить плоскую характеристику на протяжении почти целой октавы. Если же частоту резонанса выбрать несколько выше частоты fH, то получится некоторый подъем частотной характеристики в области нижних частот. Величина подъема будет зависеть от значения Q - добротности первичной обмотки трансформатора. Если в сердечнике трансформатора отсутствует зазор, то значение Q на нижних частотах бывает порядка единицы или даже меньше (см § 14-1и).

3-7в. Частотная характеристика в области верхних частот. Не существует простого выражения для частотной характеристики в области верхних частот (рис. 14-31, в). Вообще товоря, если трансформатор не нагружен или если он нагружен сопротивлением, значи-

тельно большим, чем выходное сопротивление трансформатора, то частотная характеристика в этой области имеет резко выраженный горб. Появление горба объясняется тем, что внутреннее сопротивление лампы мало по сравнению с реактивностью рассеяния трансформатора на частоте fp. Частота резонанса fp определяется как частота, при которой реактивное сопротивление полной индуктивности рассеяния mLs равно реактивному сопротивлению суммы емкостей первичной и вторичной обмоток эквивалентного трансформатора, имеющего коэффициент трансформации 1:1. На рис. 14-33 - 14-41 (см. § 14-5) представлены характеристики в области верхних частот для нагруженных


Рис. 3-25. Амплитудно-частотные характеристики усилителя с ненагруженным трансформатором на верхних частотах при п~С2> Сг (здесь С2- полная шунтирующая емкость вторичной обмотки; п - коэффициент трансформации Относительно V см. § 13-1 в).

трансформаторов, имеющих различные электрические данные. Следует отметить, что при расчетах следует сначала преобразовать схемы рассматриваемых реальных трансформаторов в эквивалентные схемы с коэффициентом трансформации 1:1. Кривыми рис. 3-25 можно пользоваться для ненагруженных трансформаторов при условии, что в эквивалентной схеме с коэффициентом трансформации 1 : 1 емкость вторичной обмотки значительно больше емкости первичной. В повышающих трансформаторах это обычно имеет место и емкостью первичной обмотки при расчетах пренебрегают. Пример 3-5

Для схемы, изображенной на рис. 3-23, при указанных ниже электрических данных определить коэффициент усиления на средних частотах, предельную частоту fn, частоту резонанса fp и предельную частоту fB: ft = 20; ii = 12 гн\

Ri = 7 ООО; п = 3;

Ls = 0,04 гн (индуктивность рассеяния); Cj = 100 пф (емкость первичной обмотки); С2 = 120 пф (емкость вторичной обмотки); Ri - 300 ом (сопротивление первичной обмотки);

R2 = 1 500 ом (сопротивление вторичной обмотки).



§ 3-8]

Полное входное сопротивление усилителя

. 1. Определяют коэффициент усиления на средних частотах:

К= рл= 20-3= 60.

2. Определяют fH [из уравнения (3-31)]:

7 ООО

fH= «ГТТТТТо = 93 гЦ-

2-3,14-12

3. Определяют /р (рис. 3-25): 1

3-25):

2-3,14 У 0,04 -З2 • 120 • 10~12

= 24 200 гц.

4. Определяют добротность схемы Q (рис.

Xt 2 -3,14 -24 200 -0,04 Ri+Ri ~~ 7 000+300

= 0,833.

5. Определяют fB.

Для кривой с <Э = 0,8 на рис. 3-25 отношение f/fp, соответствующее уменьшению коэффициента усиления на 3 дб (по сравнению с коэффициентом усиления на средних частотах), равно 1,1. Поэтому частота fB равна 1,1-24 200= = 26 600 гц.

3-8. ПОЛНОЕ ВХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ УСИЛИТЕЛЯ

Если между сеткой усилительной лампы и землей включен источник переменного напряжения, то в цепи сетки течет ток. Разделив величину приложенного напряжения на этот ток, получим значение входного сопротивления усилителя. Фазовый угол и величина тока определяют значения активной и реактивной составляющих этого сопротивления.

Факторы, влияющие на величину полного входного сопротивления усилителя, рассматриваются в следующих параграфах. При этом ие принимаются во внимание сопротивления, входящие в сеточную цепь вне лампы.

3-8а. Установившийся сеточный ток при наличии отрицательного сеточного смещения. Величина сеточного тока в режиме покоя (без сигнала) является важным параметром усилителя в тех случаях, когда усилитель присоединен непосредственно к источнику входного сигнала, имеющему очень большое внутреннее сопротивление. Ток, протекающий в сеточной цепи, изменяется в зависимости от величин напряжений на электродах, анодного тока, температуры катода, количества остаточного газа в баллоне лампы и других, менее важных факторов. Величина этого тока сильно отличается у различных экземпляров ламп одного и того же типа и производства, однако для него справедливы некоторые общие правила. Сеточный ток может быть как положительным, так и отрицательным.

Положительный сеточный ток определяется как поток электронов, движущихся от катода к сетке внутри лампы. Этот ток имеет место в том случае, когда электроны, эмитированные катодом, обладают скоростью, достаточной для преодоления ими тормозящего поля и достижения сетки. Распреде-

4 Справочник радиоинженера, т. III

ление начальных скоростей электронов определяется температурой и материалом катода. Снижению величины положительного сеточного тока способствует низкое напряжение накала, большая величина отрицательного сеточного смещения и высокое значение анодного напряжения (напряжения экранирующей сетки в пентодах).

Отрицательный сеточный ток определяется как поток электронов, посылаемых сеткой в общий поток электронов, движущихся в лампе к аноду. В лампах для предварительного усиления этот отрицательный ток обычно бывает меньше положительного сеточного тока, но является более неустойчивым. Основной причиной возникновения этого тока является ионизация остаточного газа в лампе при столкновении его молекул с имеющими большую скорость электронами, движущимися к аноду. Некоторые из ионов, образовавшихся в результате ионизации, направля,-ются к отрицательной сетке, где их заряды нейтрализуются зарядами электронов, приходящих к сетке из внешней сеточной цепи. Возникающий таким образом сеточный ток, проходя через внешнее сопротивление сеточной цепи, создает на нем падение напряжения, которое уменьшает отрицательное напряжение смещения на сетке лампы, что приводит к увеличению анодного тока и, следовательно, к увеличению скорости ионизации. Так как этот процесс является регенеративным, то в сеточной цепи ламп, содержащих остаточный газ, следует использовать внешнее сопротивление минимально допустимой величины или применять автоматическое сеточное смещение из цепн катода.

Описанное явление особенно заметно в мощных лампах вследствие того, что их высокие рабочие температуры способствуют освобождению окклюдированного газа. Ионизация в любой лампе уменьшается при работе ее в режиме пониженных напряжений и токов анода и экранирующей сетки. В усилительных лампах второстепенной причиной появления отрицательного сеточного тока является вторичная эмиссия сетки. Это явление ослабляется путем применения специальных металлических сплавов для изготовления сетки или покрытия ее тонким слоем золота. Вообще у большинства усилительных ламп, работающих при небольших напряжениях, отрицательный сеточный ток бывает значительно меньше 1 мка.

Каждая из двух встречных составляющих сеточного тока становится преобладающей при различных значениях напряжения сеточного смещения. Положительная составляющая преобладает при низких значениях сеточного смещения,- отрицательная составляющая - при высоких значениях. При некоторой промежуточной величине напряжения сеточного смещения общий сеточный ток лампы обращается в нуль. Это значение отрицательного сеточного смещения можно установить для данных рабочих условий путем определения потенциала так называемой «плавающей сетки». Для этого измеряют анодный ток при «плавающей сетке», а затем подают на сетку такое напряжение от регулируемого источника, при котором анодный ток удваивается, и измеряют получив



шееся при этом напряжение смещения. Для триодов с большим (х, работающих при умеренных и повышенных напряжениях на аноде, нулевой сеточный ток обычно получается при смещениях, лежащих в пределах от -1 до -2 в.

3-86. Влияние положительного входного напряжения на входное сопротивление. Положительное напряжение 77с к, приложенное между сеткой и катодом, вызывает появление сеточного тока и, следовательно, создает нагрузку для источника входного сигнала. У большинства приемно-усилительных ламп при подаче на сетку положительного напряжения входное сопротивление имеет величину порядка 500- 1 500 ом. Такая величина входного сопротивления имеет место только в том случае, если положительное напряжение на сетке превышает несколько десятых долей вольта и когда напряжение на экранирующей сетке или на аноде достаточно велико по сравнению с UC.K. По мере уменьшения UCK значение входного сопротивления RC.K растет и, когда напряжение между сеткой и катодом становится равным нулю, 7?с.к достигает обычно значения порядка 1 Мом и выше. Минимальнее значение /?с-к получается в том случае, когда иСшК достигает (или Превышает) значения напряжения на экранирующей сетке (в пентодах) или анодного напряжения (в триодах).

3-8в. Влияние междуэлектродных емкостей на входное полное сопротивление. Угол сдвига фаз между напряжением на сетке и током, проходящим через междуэлектродные емкости, зависит от величины полного сопротивления анодной нагрузки и от ее фазового угла.

1. Усилители, нагруженные активным сопротивлением. В таких усилителях через междуэлектродные емкости, существующие между сеткой и другими электродами, протекают емкостные токи. Если напряжение сигнала, кроме сетки, действует также на каком-нибудь другом электроде, то значение входного (сеточного) тока, появляющегося вследствие наличия емкости между сеткой и этим электродом, будет равно величине разности напряжений на электродах, поделенной на реактивное сопротивление междуэлектродной емкости. Для определения полного входного тока необходимо учитывать все возможные его пути в лампе.

В усилителе с активной нагрузкой действующая входная емкость оказывается больше, чем сумма емкостей: сетка-катод, Сс-К, управляющая сетка-экранирующая сетка, Сс1с2 и сетка-анод, Сс.а. Это явление иногда называют «явление Миллера». Величина входной емкости Свх усилителя с активной нагрузкой и с коэффициентом усиления К вычисляется по формуле

СВх = Сс. к + CelcS + Сс. а (I К I + 1). (3-37)

Эта формула верна для усилителей, у которых отсутствуют напряжения сигнала в цепи катода и в цепи экранирующей сетки. При наличии в усилителе отрицательной обратной связи из цепи катода Свх определяется по •формуле

СВх Сс. к (1 Кс. к) ~Ь Cclc2 -J-

+ Cc.a(lff+1). (3-38)

где К - коэффициент усиления напряжения на аноде по сравнению с напряжением на сетке при наличии отрицательной обратной связи из цепи катода [см. (3-16) и (3-17)]; с. к - коэффициент усиления напряжения на катоде по сравнению с напряжением на сетке. Преимущество пентода по сравнению с триодом очевидно, так как малая проходная емкость Сс. а значительно уменьшает полную входную емкость усилителя и ослабляет ее изменения при изменении коэффициента усиления. Если экранирующая сетка лампы не имеет блокировки емкостью на землю, то входная емкость вычисляется по формулам (3-37) и (3-38), однако в этом случае член уравнения Ccic2 необходимо умножить навыражение (1 + I КС1С2 I), где 7\с1с2 - коэффициент усиления напряжения на экранирующей сетке по сравнению с напряжением на управляющей сетке.

В катодном повторителе, где анод и экранирующая сетка для частоты сигнала имеют потенциал земли, входная емкость вычисляется по формуле

СВх = Сс. к (1 - Ко. к) + Сс1с2 + Сс. а. (3-39) Пример 3-6

Определить входную емкость триодного усилителя с активной анодной нагрузкой и коэффициентом усиления, равным 12; отрицательная обратная связь из цепи катода отсутствует:

Q. а = 4 пф; Сс. к = 3 пф.

Решение

По формуле (3-37)

Свк = 3 + 4(12 + 1) = 55 пф.

2. Усилитель с реактивной нагрузкой. Для усилителя с реактивной нагрузкой угол сдвига по фазе обычно указывают вместе с величиной усиления в виде К/у. При емкостной нагрузке усилителя входное полное сопротивление имеет положительную активную составляющую, при индуктивной нагрузке - отрицательную. Положительный характер входного активного сопротивления показывает, что источник входного сигнала отдает мощность во входную цепь. При отрицательном активном входном сопротивлении, наоборот, усилитель отдает мощность во внешнюю сеточную цепь. Это явление лежит в основе работы многих схем ламповых генераторов.

Полное входное сопротивление усилителя, определяемое междуэлектродными емкостями и реактивным характером нагрузки в анодной цепи, может быть представлено в виде двух составляющих: активной (7?вх) и емкостной (Свх), при этом

#вх = - -я-пгг~--; (3-40)

о>Сс. а \К I sin<f> 4

Свх =СС. к + Сс1с2 + Сс. а(1 + r(cos?), (3-41) где

и = Чж\;

f - угол сдвига фазы выходного напряжения относительно входного, вызы-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 [31] 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.0016