Файл: Лапицкий Е.Г. Радиопередающие устройства. Основы теории нелинейных цепей [учебное пособие].pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.04.2024

Просмотров: 66

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

тик, протекающий через него, уменьшается, т. е. если вольт

амперная характеристика имеет

падающий

участок

< 6

Поскольку

в транзитронном

автогенераторе напряжения на

третьей и экранирующей сетках синфазны,

а при

увеличении

напряжения на третьей сетке (а сле­

 

 

довательно,

и, на экранирующей)

 

 

ток

уменьшается,

то зависимость

 

 

iei / (ug2) (рис.. 3.26)

имеет „падаю­

 

 

щий-

участок, т. е. обладает отри­

 

 

цательным

сопротивлением (—/?).

 

 

Отрицательное

сопротивление,

в

 

 

отличие от обычного сопротивления,

 

 

можно рассматривать как сопротив­

Рис. 3.27.

ление,

не поглощающее энергию, а

 

 

поставляющее ее. Поэтому, если отрицательное сопротивление (—R) подключить параллельно колебательному контуру, имею­ щему сопротивление потерь г (рис. 3.27),

r<( —R),

 

в контуре возникнут незатухающие колебания.

схемы

Следует отметить, что все рассмотренные ранее

также можно трактовать как схемы с отрицательным

сопро­

тивлением. которое создается за счет обратной связи.

 

Понятия обратной связи и отрицательного сопротивления это две формы одних и тех же соотношений, и в зависимости от того, какая из них удобнее, ту и применяют.

В частности, при рассмотрении так называемого динатронного автогенератора, в котором падающая характеристика ia= ~fi,na) (рис. 3.28) получается за счет вторичной эмиссии элек­ тронов с анода (динатронный эффект), целесообразно исполь­ зовать понятие отрицательного сопротивления. Дишггронным эффектом в большей степени обладают тетроды, если Eg2 > E a.

На

рис. 3.29 изображена схема динатронпого автогенератора

па

тетроде.

§ 3.6. Автогенераторы с инерционной нелинейностью

До сих пор рассматривались автогенераторы, в которых рост амплитуды колебаний ограничивался нелинейностью ха­ рактеристики лампы ia—f ( uу п р ) - Так как зависимость анодного тока от управляющего напряжения нелинейна, то даже при синусоидальной форме последнего (иупр) анодный ток будет несинусоидален. Тем не менее во всех наших''рассуждениях мы предполагали, что переменная составляющая анодного тока синусоидальна. Основанием для такого допущения является высокая фильтрующая способность колебательного контура, обеспечивающая практически синусоидальное напряжение на нем. Нелинейность в автоколебательной системе принципиально необходима. Эта нелинейность может обеспечиваться не только характеристикой самой лампы, но и включением специальных нелинейных элементов, параметры которых зависят не от мгновенных значений напряжений и токов, приложенных к ним, а от действующих или. амплитудных значений. Элементы, обладающие свойством реагировать не на мгновенное значение напряжения или тока, а на действующее или амплитудное, называются инерционной нелинейностью. Примером инерцион­ ной нелинейности может служить термосопротивление (терми­ стор), т. е. такой нелинейный элемент, сопротивление которого зависит от температуры. При увеличении амплитуды тока, про­ текающего через термистор, последний нагревается и его со­

противление

изменяется.

Если нагрев термистора происходит

за счет

высокочастотного

тока, то его сопротивление в тече­

ние периода

колебаний не меняется, так как

температура из­

мениться

мгновенно не может (инерционность

сопротивления).

Таким образом, термистор является элементом, нелинейность

которого зависит

не от

мгновенных значений тока,

протекаю­

щего через него,

а от

амплитудных.

Включение

инерцион­

ной нелинейности

в автоколебательную

систему обеспечивает

ограничение и постоянство амплитуды в установившемся ре­ жиме, если даже характеристика лампы линейна (используется линейный участок). При этом форма колебаний будет синусо­

идальна с высокой

степенью точности. Применение инерцион­

ной нелинейности

особенно, желательно в тех автогенераторах,

в которых колебательный контур обладает малой доброт­

ностью или вообще отсутствует, например, в автогенераторах синусоидальных колебаний RC, к рассмотрению которых мы переходим.

В § 3.3 были выведены условия, при выполнении которых в ламповом автогенераторе возможно существование незату­ хающих колебаний. Таких условий два: амплитудные условия, определяемые балансом амплитуд

(A—D )5 cpz9 = 1,

96

и фазовые,

определяемые балансом фаз

 

 

 

 

 

®s-r

2^я.

Последнее

условие

говорит о

том, что сдвиг фаз между

напряжением

на аноде

и на сетке

должен быть 2т.п (2т: при

п 1), а отношение амплитуд этих

напряжений должно удов­

летворять

первому условию.

в общем случае, нет необ­

Для выполнения этих условий,

ходимости в колебательном контуре LC. Если, например, в

обычном

 

двухкаскадном

 

усилителе

переменного

на­

 

пряжения

на

сопротивле­

 

ниях выход второго каскада

 

соединить

с

управляющей

 

сеткой

первого

каскада

 

(рис. 3.30),

го при соответ­

 

ствующем выборе сопротив­

 

лений нагрузки будет вы­

 

полнено

условие

баланса

 

амплитуд.

 

время

в такой

 

В то же

 

схеме выполняется и условие

 

баланса фаз. Так как каждая лампа дает поворот по фазе между входным и выходным напряжением в 180°, то две лампы дадут сдвиг фазы, равный 2^. Ввиду того, что лампа изменяет фазу переменного напряжения на 180° независимо от частоты, усло­

вие баланса фаз (если пренебречь изменением

фазы в цепоч­

ках

RgCp, что имеет

место

при

* =RgCp-> ■»)

выполняется не

для

одной частоты,

а для

любой, т. е. для многих частот.

В силу этого форма

колебаний

резко отличается от синусо­

идальной. Такие генераторы называются мультивибраторами. Для того чтобы в подобном автогенераторе генерировались колебания только одной определенной частоты, необходимо выполнить фазовые условия (баланс фаз) только для одной частоты.

Это достигается включением в цепь обратной связи (напри­ мер, между каскадами в схеме рис. 3.30) частотно-зависимых фазовращающих цепочек. Иногда в качестве фазовращателей

применяется последовательное

 

соединение цепочек

RC

(рис. 3.31). Разность фаз между

выходным

и входным

напря­

жением в такой цепи зависит

как

от параметров С и

R,

так

и от частоты.

коэффициент

 

передачи

четырехполюсника

Действительно,

 

(рис. 3.31) равен:

 

 

 

 

 

 

 

д- _^вых_

IR

 

R

е

mCK— \K \ew,

 

и к " R п ъ

R2- >*С-

 

 

 

7 Зак. 32.

97

•и сдвиг фазы выходного напряжения относительно напряжения на входе

' 8 ? = - ^

(К »)

зависит от постоянной времени цени

t~ R C и частоты.

При изменении частоты от О до

сс (фаза изменяется от О

до

Вели включить последовательно несколько таких цепочек, то можно получить любое требуемое значение сдвига фазы. Это позволяет выполнить

генератор RC однолампо­ вым. В качестве примера рассмотрим схему одно-

и.

к

и.

 

Лг

 

б ы х

 

Рис. 3.31.

 

 

лампового RC

автогенератора, изображенного на рис. 3.32,

и определим,

при

каких условиях

в данной схеме возможен

режим автоколебаний.

\

Используя обозначения, принятые на схеме (рис. 3.32), на­ пишем уравнения Кирхгофа для четырехполюсника abed, вклю­ ченного в цепь обратной связи. При этом сделаем допущение, что все емкости и сопротивления, образующие четырехполюс­

ник, имеют одинаковую величину,

a Rak R . Тогда

 

1 \

и а

 

4 й -T ic )

 

 

 

i , R r h

I3R: ■0;

(13!)

Полученная система уравнений позволяет определить неиз­

вестные токи 1и /2 и /3. В частности, выражение для тока /3 имеет вид:

'.-г

(132)

W

’t>0 ) 2 ( 0 C {6R2~ Ш2С2

9 8 ’

Выразим коэффициент обратной связи через

параметры

четы рехпол юсника :

 

 

 

 

 

 

 

k-

U,

 

и к

L -R

(133)

UH

 

п

 

п

 

 

в х

 

 

н

 

1- /

и

в х

 

Подставляя в (133) значение

7,

из (132), будем

иметь:

k-

 

 

- Я *

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R:<- 5 ^ , - V h7

 

fб/?2 -

— ~

 

 

о

/

 

сиС \

ш'С2

 

 

 

Я8

 

= = = e ~ - ,f*. (134)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(О2 С2

 

 

 

б/?2 -

J L

 

 

где

 

 

 

 

(О2 С2/

 

(135)

 

ад2 С2

 

я

5Я_\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

” и>---С2 /

 

 

 

 

 

 

 

Полагая среднюю крутизну вещественной и учитывая, что сопротивление нагрузки Ra чисто активное, условие баланса фаз запишем так:

 

 

9/;---2тп,

 

 

 

 

при п--0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«*=0

или tgcpft=0.

 

 

 

Подставив сюда значение

 

®Л из (135),

получим

выражение

для частоты, на

которой

выполняются фазовые условия, т. е.

выражения для частоты

генерируемых колебаний:

 

 

б/?2—

 

*

— 0.

 

 

 

 

Отсюда

 

 

 

О)2С2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

Ш =

—

—

 

 

 

(136)

 

 

----------

 

 

 

или

 

 

 

/ б я с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f ~ 2 т. у т с '

 

 

 

(137)

 

 

 

 

 

Найдем выражение для модуля коэффициента обратной

связи. Из (134)

имеем

 

 

 

 

Rя

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

2

'

 

R

 

\2 ;

1

 

 

 

R3

 

бR2

 

 

2С2

 

 

иРС*}

1 Ш2С2

 

 

 

 

 

 

99

Смотрите также файлы