Файл: Клейнер, Э. Ю. Основы теории электронных ламп учебное пособие.pdf

В большинстве случаев усилители переменного тока работают в условиях, в которых амплитуды переменных составляющих токов и напряжений можно считать малыми.

3.13.7. Междуэлектродные емкости

В приведенных выше эквивалентных схемах не учитывались час­ тичные междуэлектродные емкости, т. е. емкости, существующие между электродами попарно и шунтирующие соответствующие между­

кость между выходным и входным электродами.

На рис. 3.94 дана принципиальная схема каскада резонансного усилителя с общей точкой на катоде, в которой обозначены емкости, вносимые в нее лампой.

кость», действительное как для триода, так и для многоэлектродных

в рабочем режиме лампы практически нет переменных потенциалов той частоты, которую имеет переменное напряжение, приложенное'

квходному электроду при заземленном выходном электроде.

2.Выходная емкость. Это соответственно емкость между выход­ ным электродом и теми электродами и деталями лампы, на которых

212

в рабочем .режиме практически нет переменных потенциалов той час­ тоты, которую имеет переменное напряжение на выходном электроде лампы при заземленном входном электроде.

3. Проходная емкость — это емкость между входным и выходны электродами при всех остальных электродах и деталях лампы, соеди­ ненных вместе и заземленных.

Установим теперь на основании данных определений, каким час­ тичным емкостям в триоде соответствуют CDX, СВых и СПр при схемах с общим катодом и общей сеткой. При общем катоде (см.рис. 3.78,а) входным электродом является сетка, выходным — анод, других элект­

"*пр

В одном случае проходной емкостью является частичная емкость Сас, в друсом — Сак.

Учесть влияние Свх и Спых на работу схемы обычно несложно, так как эти емкости просто входят как дополнительный элемент в состав входной или выходной цепей. В схеме рис. 3.94, например, они прямо добавляются к емкостям соответствующих контуров.

Сложнее вопрос о емкости £ пр. При низких частотах электрические процессы во входной и выходной цепях связаны'только через электри­ ческое поле в лампе. При высоких частотах, однако, в эквивалентной схеме рис. 3.93 между точками С и Л необходимо добавить емкость, равную емкости между выходным и входным электродами. За сч_ет этой емкости, как видно на рис. 3.94, возникает электрическая цепь, по которой энергия переменного тока может переходить из выходной цепи во входную и наоборот, минуя междуэлектродные пространства лампы. Отсюда емкость между выходным и входным электродом и называется проходной. За счет этой емкости, таким образом, между выходной и входной цепью лампы возникает связь. Поток энергии нормальным образом идет от входа к выходу. Так как мощность коле­ баний в выходном контуре лампы обычно значительно больше, чем во входном, то поток энергии через С1:р в большинстве случаев идет от выхода к входу, т. е. в направлении, обратном нормальному. Возникающая между выходной и входной цепью связь является, та­ ким образом, обратной. Наличие обратной связи за счет Спр часто может существенно влиять на работу схем, в одних случаях положи­ тельно, в других — отрицательно. Рассмотрим два характерных при­ мера.

213

1. Ламповый генератор. Под ламповым генератором понимают устройство' с электронной лампой, предназначенное для преобразо­ вания энергии постоянного тока в энергию переменного, обычно вы­ сокой частоты. Нагрузкой в анодной цепи лампы служит колебатель­ ный контур, настроенный на желаемую частоту (рис. 3.95). Пусть лампа в начале будет «заперта» и анодная цепь разомкнута (ключ Кл).

ние лампы заключается в том, чтобы обеспечить подвод этой энергии в нужную фазу колебаний. Лампа, таким образом, выполняет только роль регулятора; непосредственного отношения к генерации колеба­ ний она не имеет, так как она происходит в контуре. Чтобы лампа «отпиралась» всегда в одну и ту же фазу, на ее сетку должно подавать­ ся напряжение той же частоты, что и генерируемых колебаний. Если для питания сетки используются посторонние источники переменного напряжения, но меньшей мощности, то такие генераторы называются генераторами с независимым возбуждением. Однако во многих слу­ чаях требуется, чтобы в схеме поддерживались колебания без посто­ роннего возбуждения. Это достигается тем, что между выходной и входной цепями лампы создается обратная связь: энергия, необхо­ димая для управления лампой, берется от анодного контура и через обратную связь подводится к сетке лампы. Такого рода генераторы называются генераторами с самовозбуждением или автогенераторами. Наиболее распространенным видом обратной связи является индук­ тивная (рис. 3.96,а). Но обратную связь можно осуществить и за счет емкости, включенной между выходным и входным электродами (рис. 3.96,6). Роль этой емкости может выполнять проходная емкость лампы.

2. Усилитель напряжения высокой частоты. Если в генераторах емкость Спр может играть положительную роль, то в усилителях напряжения высокой частоты она отрицательна. Рассмотрим схему каскада резонансного усилителя с учетом емкостей, вносимых лам­ пой (см. рис. 3.94). В этой схеме за счет Спр возникает цепь перемен­ ного тока, проходящая в обход лампы от анодного контура по анод­

214

ной цепи, проходной емкости, входному контуру и обратно через ис­ точник Ей. При работе усилителя на анодном контуре возникает переменное напряжение с амплитудой IamR э, где 1ат — амплитуда переменной составляющей анодного тока, R 3 — эквивалентное сопро­ тивление. контура. Под действием этого напряжения по указанной цепи протекает переменный ток, который мы назовем током обратной

Рис. 3.96. Принципиальная схема автогенератора:

а — с индуктивной обратной связью; 6 — с емкостной обрат­ ной связью

связи / обр. Если предположить, что реактивное сопротивление про­ ходной емкости велико по сравнению с эквивалентным сопротивле­ нием входного контура, то

^обр т ^атп Я э ш ^пр-

Используя (3.254а), это уравнение можно переписать в виде

^обр т ~ р R303 ^ п р U ст>

где Ucm — ампли?уда входного напряжения. Ток / обр, проходя по входному контуру, создает на нем падение напряжения — напряже­ ние обратной связи Дсо6р. Если принять эквивалентное сопротивление сеточного контура равным эквивалентному сопротивлению анодного, то

В теории усилителей доказывается, что если отношение напряже­ ния обратной связи становится больше определенной доли напряже­ ния сигнала, то может произойти самовозбуждение схемы [Л.3.14]. Таким образом, для предотвращения самовозбуждения необходимо, чтобы

где А — коэффициент, меньший единицы, зависящий от схемы уси­ лителя. Для однокаскадного резонансного усилителя А = 0,18. Усло­ вие (3.284) на основании (3.283) можно представить в виде

215

Согласно (3.261) для повышения коэффициента усиления по напря­ жению желательно делать сопротивление нагрузки возможно боль­ шим. Однако из (3.285) следует, что во избежание самовозбуждения его нельзя сделать больше, чем

< 3 - 2 8 6 >

Тогда согласно (3.261) наибольший устойчивый коэффициент уси­ ления, т. е. наибольший коэффициент, при котором еще нет опаснос­ ти самовозбуждения схемы, будет

в усилителе ламп, тем большее усиление от него можно получить на заданной частоте, тем выше предельная частота, до которой он может надежно работать. В этих результатах содержится указанное уже ранее обстоятельство (§ 2.9), что пределы частот, в которых может работать лампа, всегда связаны с отношениями типа S/С. Формула (3.288) строго соблюдается только в случае усилителей, в которых использованы многоэлектродные лампы, так как только тогда выпол­ няются предпосылки, что 1/(юСпр) > # э и Ri~^> R a\ при триодах, особенно когда они включены по схеме с общим катодом, эта формула имеет в основном качественный характер.

Реально действующие в работающих схема'х значения Свх и Свых могут существенно отличаться от тех, которые получаются по данным раньше определениям. Это объясняется тем, что в этих определениях было исключено влияние на них проходной емкости и через обратную связь — сопротивления нагрузки. В связи с этим различают два значения Свх и СВых: статические, т. е. без учета влияния Спр и на­ грузки, и рабочие. Разница между ними имеет практическое значение главным образом в случае входной емкости.

Найдем связь между статической входной емкостью ^-вх.стат И рабочей Свх ра6, определяемой из реактивной составляющей входной проводимости

^ в х = §пх вх>

216