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

ваемый реактивностью анодной нагрузки; при этом tp=tp! - 9», где f, - фазовый угол нагрузки, а ср2 - фазовый угол, создаваемый нагрузкой совместно с внутренним сопротивлением лампы Выражения (3-40) и (3-41) применимы в случае отсутствия в усилителе отрицательной обратной связи как из цепи катода, так и из цепи экранирующей сетки.

В случае резонансного триодного усилителя возможно самовозбуждение на той частоте, при которой нагрузка принимает индуктивный характер, если отдаваемая во внешнюю цепь сетки мощность достаточна для самовозбуждения. Во избежание этого применяют нейтрализацию, т. е. создают дополнительную цепь между выходом и входом с таким расчетом, чтобы протекающий по ней ток компенсировал вредное действие тока, прошедшего в цепь сетки через междуэлектродную емкость. Пример 3-7

Найти активную и емкостную составляющие входного сопротивления триодного усилителя, имеющего следующие данные:

ц = 20; Сс. к = 3 пф;

Я, = 8 ООО ом; Сс. а = 4 пф.

Анодная нагрузка состоит из последовательно соединенных активного сопротивления в 12 ООО ом и индуктивности в 2,5 мгн.

1. Находят XL:

XL = 2xfZ = 6,28-2-10е • 2,5- КГ8 = 31 400 ом.

2. Находят ZL:

ZL=RL + \XL = 12 000 + /31 400 = = 33 600/69,1° ом.

3. Определяют К: )xZL 20-33 600/69,1°

Rx =

Rt+2L 8000 + (12 000 +уЗ1400) = - 18,l/J+6° .

4. По формуле (3-40) определяют Rx: 1

6,28-2 • 10е • 4 • 10-12 • 18,1 • 0.201 = - 5 460 ом.

5 Из выражения (3-41) определяют Свх: Свх = 3 + 4 [1 + (18,1 • 0,98)] = 78 пф.

3-8г. Влияние времени пролета электрона на входное сопротивление. В электронной лампе поток электронов, движущийся под воздействием приложенного к сетке напряжения от катода к аноду, при своем движении наводит в цепи сетки ток. Электроны, приближающиеся внутри лампы от катода к сетке, вызывают во внешней цепи сетки движение электронов от сетки к катоду, а электроны, движущиеся внутри лампы от сетки к аноду, вызывают во внешней цепи сетки движение электронов от катода к сетке. На низких и средних частотах наведенный сеточный ток создает преимущественно емкостную нагрузку для источника входного сигнала. При повышении частоты

входного сигнала время пролета электронов в лампе, выражаемое в долях периода подаваемого на вход сигнала, увеличивается. Это приводит к тому, что характер входного сопротивления усилителя приближается к чисто активному, а величина этого сопротивления становится очень малой, так что оно сильно нагружает источник входного сигнала. Как было показано Левиллином, входное сопротивление усилителя, определяемое временем пролета электрона, изменяется обратно пропорционально квадрату частоты 1.

Это сопротивление можно определить по формуле

вх- пр KSfat*

(3-42)

где RBX пр- входное сопротивление лампы, определяемое временем пролета электронов;

/( - постоянная, являющаяся функцией времени пролета электронов в промежутках между катодом и сеткой и между сеткой и анодом;

S - крутизна, мо (а/в);

f - частота, гц;

t - время пролета электронов между катодом и сеткой, сек.

У обычных ламп, применяемых для усиления напряжения, рассмотренное влияние времени пролета электронов обычно становится заметным на частоте 10 Мгц и выше. На частоте 50 Мгц и выше это влияние создает уже очень значительную нагрузку для источника, сигнала. Для работы в диапазоне частот по- рядка 3 000 Мгц и выше были сконструированы специальные лампы, например маячковые, которые имеют плоские электроды, расположеиные-очень близко друг от друга.

На рис. 7-34 приведены типичные значения входного сопротивления некоторых ламп на частоте 100 Мгц. Эти значения учитывают также влияние индуктивности катодного ввода на величину входного сопротивления.

3-8д. Влияние крутизны на входную емкость. Входная емкость лампы возрастает также при увеличении крутизны вследствие приближения пространственного заряда к сетке.

Приращение входной емкости ДС при переходе от «холодной» лампы к «горячей» характеризует совместное влияние времени пролета электронов и крутизны лампы на величину входной емкости. Можно осуществить полную компенсацию этого влияния путем включения в цепь катода незаблокированного емкостью сопротивления RK, величина которого определяется из формулы

Rk = ~о7~т- 10м1 (для тетрода

или пентода) (3-43)

Rk = -ft*-i0M] (для триода),

°>с. к

где ДС - приращение входной емкости лампы-при переходе от холодной лампы к горячей, пф;

1 F. В. Llewellyn, Electron inertia effects, Cambridge University Piess, New York, 1941.



> S - крутизна в рабочей точке, мо; Сс. к- емкость сетка - катод холодной

1 1 лампы, пф;

-<> /а - анодный ток;

( /к - ток в цепи катода.

3-8е. Влияние индуктивности катодного ввода на входную емкость лампы. На высоких частотах переменная составляющая анодного тока, протекая по распределенной индуктивности катодного ввода, создает на ней заметное падение напряжения, которое опережает по фазе напряжение входного сигнала. Вследствие такого фазового соотношения между приложенным к сетке напряжением и напряжением на катодном вводе ток, проходящий через емкость сетка - катод, имеет составляющую синфазную с напряжением на сетке. Величина входного сопротивления лампы, определяемая влиянием индуктивности катодного ввода, вычисляется по формуле

вх. н -

SLKC,

(3-44)

где #вх. „ - входное сопротивление лампы, ом, определяемое влиянием индуктивно-сти катодного ввода; S- крутизна лампы, мо; „ <й=2[-круговая частота; /„".Х-в -индуктивность катодного ввода,гк; Сс. к- емкость сетка - катод, ф. Значение индуктивности катодного ввода для большинства миниатюрных приемных ламп лежит в пределах 0,01-0,02 мкгн. Уравнение (3-44) основано на допущении, что реактивное сопротивление катодного ввода мало по сравнению с реактивным сопротивлением емкости катод-сетка. Метод компенсации влияния индуктивности катодного ввода описан в § 7-4з.

3-9. ПРОИЗВЕДЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА

УСИЛЕНИЯ НА ШИРИНУ ПОЛОСЫ ПРОПУСКАНИЯ. ВРЕМЯ НАРАСТАНИЯ ИМПУЛЬСА. ВЫБОР ЛАМПЫ ДЛЯ ШИРОКОПОЛОСНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ.

В этом параграфе приведены основные соображения по выбору электронных ламп для широкополосных усилителей; формулы для определения произведения коэффициента усиления на ширину полосы пропускания и для определения времени установления импульса, а также дана таблица значений показателей качества для некоторых ламп.

3-9а. Произведение коэффициента усиления на ширину полосы пропускания для усилителя с резистивнсй нагрузкой. Коэффициент усиления усилителя с резистивной нагрузкой определяется формулой (3-14). На верхней граничной частоте fB активное сопротивление схемы, измеренное между анодом лампы и землей [RtRJ(Ri + Ra)], равно реактивному сопротивлению шунтирующей емкости С0дщ. Из этих двух ссстнлнений можно получить абсолютное значение коэффициента усиления на средних частотах:

m=2-db:- (3-45)

Емкость С05щ включает в себя паразитные емкости монтажа, выходную емкость лампы и входную емкость следующей лампы. Из уравнения (3-45) видно, что произведение К \ на fB, т. е. произведение коэффициента усиления на ширину полосы пропускания, зависит только от параметров лампы и от общей шунтирующей емкости схемы. Это утверждение справедливо при допущении, что fB значительно больше fu). Таким образом:

усиление X ширина полосы пропускания = = 11/в = оГ7-• (3-46)

Из выражения (3-46) видно, что большему коэффициенту усиления соответствует малая ширина полосы пропускания, и наоборот. Произведение коэффициента усиления на ширину полосы пропускания может быть увеличено применением последовательной или параллельной схем высокочастотной коррекции, позволяющих осуществить подъем амплитудно-частотной характеристики в области высших-частот. Применение схем коррекции, использующих обратные связи, не позволяет получить увеличение этого произведения.

3-96. Показатель качества тетродов и пентодов. Для сравнительной оценки ламп, предназначаемых для работы в широкополосных усилителях, независимо от вида схемы введен показатель качества Fm. у, который определяется следующим выражением:

S (3-47)

р -

ш. у -

где Fm,y - показатель качества широкополосной усилительной лампы;

Свх - входная емкость лампы, пф;

Свых - выходная емкость лампы, пф;

S - крутизна лампы, мкмо.

Следует помнить, что в выражение показателя качества входят значения входной и выходной емкостей одной и той же лампы и поэтому показатель качества нельзя непосредственно пересчитывать в значение произведения коэффициента усиления на ширину полосы пропускания, если только в усилителе не используются два или более каскадов на одинаковых лампах В табл. 3-1 приведены значения показателя качества для ряда усилительных ламп.

Таблица 3-1

Тип лампы

S, мкмо

СВХ пф

Гш. у.

6AG5

6АН6

9 000

10,0

3,6 *

6АК5

5 000

28 *

6СВ6

6 200

6AU6

5 000

6 000

12,0

8 500

14,5

* С экраном.

i Так как в триоде С

зависит от коэффициента

усиления каскада, то показатель качества для триода установить нельзя.



Если в усилителе требуется получить одновременно широкую полосу пропускания и значительное выходное напряжение, то при выборе лампы следует принимать во внимание различные соображения. Так, для получения на низкоомной нагрузке напряжения с большой амплитудой необходимо обеспечить большую амплитуду анодного тока; для того чтобы положительный и отрицательный размахи его были симметричными, необходимо иметь большую постоянную составляющую анодного тока. Она должна быть равна или больше частного отделения максимальной амплитуды выходного напряжения на сопротивление Ra.

Основными требованиями к лампе, предназначенной для работы в широкополосном усилителе, при желании получить от нее большое выходное напряжение, являются требования максимального значения анодного тока и малой выходной емкости. Эти требования сформулированы с учетом того, что в данном случае S и Свх имеют менее важное значение, так как их влияние может быть учтено надлежащим выбором источника входного сигнала. При этом условии показатель качества FB, Л выходной лампы можно определить по формуле

(3-48)

р макс. ср

г в. л - у

" RI-.TY

акс. ср

показатель качества выходной лампы;

максимально возможная величина среднего значения анодного тока для требуемой анодной нагрузки. Для данного типа лампы величина FB л не является постоянной, а изменяется в зависимости от величины анодной нагрузки. Однако она позволяет сравнивать между собой различные типы ламп Практические соображения при выборе источника выходного сигнала для такого каскада обычно требуют, чтобы лампа выбиралась с наиболее выгодными значениями S и Свх Поэтому окончательное решение должно быть компромиссным с учетом значений F и F

1 ш. у п в. л-

3-9в. Время установления (импульса) как функция ширины полосы пропускания. В некоторых случаях от усилителя требуется усиление импульсных сигналов или других переходных процессов При таком использовании усилителя приходится принимать во внимание не столько его частотные характеристики, сколько максимальную скорость установления выходного напряжения. Время установления определяется как время, необходимое для возрастания выходного напряжения от 10 до 90% его максимального значения при подаче на вход усилителя сигнала в виде ступенчатой функции 1 Уравнение (3-49) определяет время установления для усилителя с резистивной нагрузкой без коррекции в зависимости от параметров схемы:

время нарастания, секя= 2,2RaC0$m

2,2А£7общ

~ S

(3-49)

1 Применительно к входному сигналу ступенчатой функцией является мгновенное изменение от одного значения постоянного напряжения к другому.

Уравнение (3-50) устанавливает зависимость между шириной полосы пропускания и временем установления одиночного каскада без коррекции:

время нарастания, сек

035

«а-. (3-50)

ширина полосы пропускания, гц

Общее время установления многокаскадного усилителя определяется как корень квадратный из суммы квадратов значений времени установления отдельных каскадов. Это соотношение является верным при условии, что отдельные каскады не имеют выбросов переходных характеристик, превышающих несколько процентов. Если входные сигналы имеют время нарастания значительно больше, чем время установления усилителя, то можно считать, что усилитель создает пренебрежимо слабые искажения формы переднего фронта импульса. Если же время нарастания входного импульса приближается к времени установления усилителя, то время нарастания выходного импульса будет равно корню квадратному из суммы квадратов времени нарастания входного импульса и времени установления усилителя.

Пример 3-8

Определить максимальный коэффициент усиления каждого каскада на средних частотах и сопротивление нагрузки в анодных цепях усилителя без коррекции на лампах 6АК5, если ширина полосы пропускания каскада должна быть равной 4,25 Мгц, а распределенная емкость монтажа См равна 6 пф на каскад.

Из табл. 3-1 находят: Собщ = Свых + Свх+См = 2,8+4+6 = 12,8 пф. Из выражения (3-45) получают: 5 • Ю-3

ЛГ=2-3,14 -4,25 • 10е • 12,8 10"12 = 14,6"

В данном примере произведение емкости сетка - анод лампы (0,02 пф) на величину (К+1) получается незначительным и им можно пренебречь. В некоторых случаях это произведение нужно прибавлять к общей емкости.

Для определения эквивалентного сопротивления нагрузки Ra используется выражение:

Яа~- = 57кРа-2920 ом

(при отсутствии отрицательной обратной связи). Пример 3-9

От усилителя отклоняющего напряжения для осциллографа требуется получить на выходе синусоидальное напряжение 110 в (эффективное значение). Применив для этой цели лампу типа 807, определить параметры каскада при требуемой полосе пропускания 2 Мгц, если суммарная емкость отклоняющих пластин и монтажа равна 20 пф.

Согласно заводским данным лампы СВЬ1Х = = 7 пф. Эквивалентное сопротивление анодной нагрузки должно быть равно или меньше

п. -

к* 2*1вСобщ~2.3Л4-2.10в(20+ 7)-10 12 = 2 950 ом.



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



0.0076