Файл: Клейнер, Э. Ю. Основы теории электронных ламп учебное пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 164
Скачиваний: 0
Зависимость = / (RJRj) дана на рис. 3.88. Кривая имеет мак симум, который, как легко определить из условия
—— -----------= 0,
d(RJRt)
лежит |
при |
Ra = |
R t. Физически наличие максимума в |
этой |
точке |
|||||||
объясняется |
известным положением |
из электротехники, |
что |
генера |
||||||||
тор отдает во внешнюю цепь |
|
|
|
|
||||||||
максимальную мощность, |
когда |
|
|
|
|
|||||||
его |
внутреннее |
сопротивление |
|
|
|
|
||||||
равно |
сопротивлению |
нагрузки. |
|
|
|
|
||||||
Роль генератора в данном |
случае |
|
|
|
|
|||||||
играет лампа. |
Полагая |
Ra = R h |
|
|
|
|
||||||
находим |
из |
|
(3.265) для наиболь |
|
|
|
|
|||||
шей мощности, которую можно |
|
|
|
|
||||||||
получить |
на |
нагрузке |
в |
опреде |
|
|
|
|
||||
ленной |
рабочей точке |
при |
задан |
|
|
|
|
|||||
ной амплитуде сеточного напря |
|
|
|
|
||||||||
жения, |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3.88. |
Зависимость выходной |
|||
P~.ma, = ~ |
S ^ Uln- |
(3.266) |
||||||||||
мощности |
от отношения |
R j R t |
Исходя из этой величины определяются параметры, служащие для оценки эффективности каскада схемы как усилителя мощности. Раз личают два параметра, в зависимости от того, расходуется ли мощ ность в цепи сетки или нет. Когда здесь не расходуется мощность, т.е. лампа работает без сеточных токов, для оценки пользуются поня тием чувствительности каскада по мощности kpu, определяемой как
kpu = |
V Р**- шах |
(3.267) |
U cm |
|
Квадратный корень в числителе введен для учета квадратичной зависимости Р~тах от Ucm. Подставляя сюда (3.266), получаем
<3-2ев)
Когда в сеточной цепи расходуется мощность (это имеет место при работе ламп в области СВЧ или когда сеточные напряжения за ходят в область положительных значений), основным рабочим пара метром лампы становится коэффициент усиления по мощности kp,
определяемый как отношение максимально возможной выходной
МОЩНОСТИ Рцыхтах к ВХОДНОЙ Р вх
kp = - |
°ыхтах-. |
(3.269) |
||
|
R вх |
|
|
|
При схеме с общим катодом |
1 |
Ulm |
|
|
Рвх = |
(3.270) |
|||
4 - |
~ , |
207
где |
R i0 — внутреннее |
сопротивление |
пространства сетка — катод. |
||||||||||||||
Подставляя в (3.269) для мощностей |
|
выражения |
(3.266) и (3.270) |
||||||||||||||
и учитывая, |
что р = S R it |
получаем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
^ - S * R t R ic. |
|
|
|
|
|
(3.271) |
||||||
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Часто kp указывают не просто в относительных единицах, |
а.в |
де |
|||||||||||||||
цибелах |
|
|
|
kp (дб) = |
|
10 lg kp. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.272) |
||||||
В усилителях мощности во многих случаях интересует не рас |
|||||||||||||||||
смотренная |
выше максимальная |
мощность при заданных рабочей |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
точке и амплитуде |
сигнала, |
а |
наи |
|||||||||
|
|
|
|
|
большая |
|
возможная |
мощность |
при |
||||||||
|
|
|
|
|
заданном |
напряжении |
|
источника |
|||||||||
|
|
|
|
|
анодного |
питания |
и |
|
достаточно |
||||||||
|
|
|
|
|
малых нелинейных искажениях, т. е. |
||||||||||||
|
|
|
|
|
без |
|
захода |
сеточного |
напряжения |
||||||||
|
|
|
|
|
в область |
положительных |
значений. |
||||||||||
|
|
|
|
|
Сеточное |
смещение |
и |
наибольшая |
|||||||||
|
|
|
|
|
допустимая |
амплитуда |
переменного |
||||||||||
|
|
|
|
|
сеточного |
напряжения |
|
при |
этом |
||||||||
|
|
|
|
|
не |
задаются, |
а |
подбираются |
так, |
||||||||
|
|
|
|
|
чтобы |
выполнялись |
поставленные |
||||||||||
|
|
|
|
|
условия. |
Из |
рис. |
3.89 |
|
видно, |
т. |
что |
|||||
|
|
|
|
|
размах |
сеточного напряжения, |
е. |
||||||||||
|
|
|
|
|
его |
удвоенная |
амплитуда, |
должны |
|||||||||
Рис. |
3.89. |
К |
вычислению |
на |
быть не |
более |
напряжения |
запира |
|||||||||
ибольшей |
неискаженной |
вы |
ния |
лампы, |
чтобы оставаться в |
об |
|||||||||||
|
ходной |
мощности |
|
ласти |
отрицательных |
потенциалов |
|||||||||||
|
|
|
|
|
сетки. Отсюда следует, что амп |
||||||||||||
литуда сеточного напряжения Ucm и сеточное |
смещение Ес в |
опти |
|||||||||||||||
мальном случае должны составлять половину |
напряжения |
запирания |
|||||||||||||||
|
|
|
|
Ec = Ucm = -^ D E a. |
|
|
|
|
|
(3.273) |
Подставляя это значение Ucm в (3.266), наибольшую неискаженную мощность можно записать в виде
|
Р ш а х = ^ г |
— El. |
- |
_ |
(3.274) |
|
|
|
32 |
р. |
|
|
|
Следует обратить внимание на то, |
что в (3,266) р стоит в числителе, |
|||||
а в (3.274) |
— в знаменателе. По общим соображениям |
очевидно, |
||||
должно увеличиваться с ростом р |
и Uст. Это и соответствует действи |
|||||
тельности, |
когда выбор значения |
Ucm не зависит от значения р, как |
это имеет место в случае уравнения (3.266). В случае (3.274), однако, значения Ucm и р для уменьшения нелинейных искажений должны подчиняться условию (3.273), согласно которому большое Ucm можно
208
подавать на сетку только тогда, когда проницаемость лампы D велика, т. е. р мало. Чем больше подаваемое на лампу сеточное напряжение, тем левее, чтобы избежать положительных значений Uc, согласно рис. 3.89 должна быть характеристика лампы, т. е. тем меньше ц.
Параметры 5 р и /е„, а также выходную мощность можно определить графически по семейству статических анодных характеристик и на
грузочной прямой (рис. 3.90). Для |
этого в |
рабочей |
точке |
(точка О) |
|||||||||
нужно |
построить |
|
прямоуголь |
|
|
|
|
|
|||||
ный |
треугольник, |
|
гипотенуза |
|
|
|
|
|
|||||
которого |
совпадала |
|
бы с поло |
|
|
|
|
|
|||||
виной используемого при задан |
|
|
|
|
|
||||||||
ном сеточном напряжении участ |
|
|
|
|
|
||||||||
ка |
нагрузочной |
прямой |
(отре |
|
|
|
|
|
|||||
зок ОА или ОВ), |
а катеты были |
|
|
|
|
|
|||||||
бы параллельны осям коорди |
|
|
|
|
|
||||||||
нат. |
Из сравнения с |
рис. |
3.79 |
|
|
|
|
|
|||||
следует, что в таком треуголь |
|
|
|
|
|
||||||||
нике вертикальный |
|
катет |
{АС) |
|
|
|
|
|
|||||
равен |
амплитуде |
|
переменной |
|
|
|
|
|
|||||
составляющей |
анодного |
тока, |
Рис. 3.90. |
Графическое |
определе |
||||||||
а горизонтальный |
|
(СО) — амп |
ние рабочих |
параметров: |
|||||||||
литуде |
переменной |
|
составляю |
ОАС — характеристический треугольник для |
|||||||||
|
рабочих параметров; |
ODE — характеристи |
|||||||||||
щей анодного напряжения. |
Беря |
ческий треугольник для статических пара |
|||||||||||
отношение этих величин к задан |
|
метров |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
ной амплитуде £/с, |
получают па |
|
|
|
|
|
|||||||
раметры Sp и ka. Площадь |
|
|
|
|
|
||||||||
треугольника ОАС, вычисляе |
|
|
|
|
|
||||||||
мая |
как |
половина |
|
произведе |
|
|
|
|
|
||||
ния |
катетов, |
равна |
соответст |
|
|
|
|
|
|||||
венно — 17а,пUam |
|
и |
представ |
|
|
|
|
|
|||||
ляет собой таким образом мощ |
|
|
|
|
|
||||||||
ность переменного тока, вы |
|
|
|
|
|
||||||||
деляющуюся на нагрузке. Для |
|
|
|
|
|
||||||||
сравнения |
на рис. |
3.90 пункти |
Р ис. 3.91. |
К выводу коэффициента |
|||||||||
ром |
|
показан |
|
треугольник, |
усиления по напряжению |
при |
схеме |
||||||
по которому определяются |
ста |
|
с общей |
сеткой |
|
|
|||||||
тические |
параметры. |
|
|
|
|
|
к схе |
||||||
Выведенные выражения для рабочих параметров относятся |
ме с общим катодом. Для того чтобы показать, что рабочие параметры зависят от схемы включения лампы, в качестве примера найдем вы ражение для коэффициента усиления по напряжению при общей сетке. Как видно из рис. 3.91, передача напряжения от каскада к кас каду происходит в этом случае без переворачивания фазы. Поэтому ka в соответствии с общим определением (3.259) здесь можно записать как
к а = ЬтЯ± |
(3.275) |
Ucm |
|
Для того чтобы выразить 1ги через статические параметры лампы, установим связь между изменениями £/с, Uй и / аДа, при схеме с об
8 —286 |
209 |
щей сеткой. Так как с ростом Uc падение напряжения / а Ra тоже растет, a Uа уменьшается, то, применяя закон Кирхгофа для контура анодного тока, согласно рис. 3.91 получаем
dUt = dUQ- d ( I M .
Подставляя это выражение в (3.234) и выделяя |
d /a, находим |
|
dJ = |
S + \IRi dU |
( 3 . 2 7 6 ) |
|
i + RJRi |
|
Если заменить приращения тока и напряжения их переменными, составляющими, то (3.276) легко привести к виду
/ а mRa |
_ |
SRj+ 1 |
|
Ucm |
|
\ + R ilRa ' |
|
Используя (3.275) и (3.236), |
окончательно |
получаем |
|
К = |
— — — ' |
(3.277) |
|
" |
|
1+ Дг/Яа |
|
Результат отличается от выражения (3.262), выведенного для схе мы с общим катодом, на единицу в числителе.
3.13.6. Эквивалентные схемы электронных ламп
В общем случае расчет радиотехнических цепей, содержащих электронные лампы, довольно сложен, так как электронные лампы представляют собой нелинейные элементы. Однако когда амплитуды переменных составляющих токов и напряжений настолько малы, что в их пределах характеристики ламп можно считать линейными, то возникает возможность заменить лампу при рассмотрении цепей пе ременного тока эквивалентной схемой, легко охватываемой расче тами.
Найдем эквивалентную схему анодной цепи триода. Существует два вида эквивалентных схем:
1)эквивалентная схема с генератором напряжения*,
2)эквивалентная схема с генератором тока**.
Исходное уравнение для построения эквивалентной схемы с гене ратором напряжения получается, если (3.257) умножить на R it за менить SRi на ц и выделить член, содержащий Ucm,
1 ^ ст = Л т (Я « + |
Я|)- |
(3-278) |
|
Этому уравнению соответствует схема, |
содержащая генератор |
пе |
|
ременного напряжения с э.д.с., равной |xUc, работающий на |
цепь |
из |
|
последовательно включенных сопротивлений R t .и Ra (рис. |
3.92,а). |
*Под генератором напряжения понимают источник переменного напря жения, не обладающий внутренним сопротивлением.
**Под генератором тока понимают источник переменного тока с бесконечно
большим внутренним сопротивлением.
210