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

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

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, 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 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