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: 139

Скачиваний: 0

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

ваются

друг на друга, называется

с м е с и т е л е м , а часть

схемы,

охватывающая смеситель и гетеродин — п р е о б р а з о в а ­

т е л е м

(рис. 5.6). Для того чтобы в кривой напряжения на выходе

смесителя содержалась гармоническая

составляющая,

не имевшаяся

в кривых напряжений, подаваемых на вход, необходимо,

чтобы преоб­

разование, которому подвергается сигнал в преобразователе, было нелинейным. Так как электронные лампы имеют нелинейные характе­ ристики, их можно использовать для преобразования частоты. Это относится не только к многоэлектродным лампам, но и к диодам и триодам.

В зависимости от количества электродов используемых ламп на­ пряжения сигнала и гетеродина подаются оба на один и тот же электрод или на разные электроды. Механизм преобразования в обоих случаях несколько различен.

I. При использовании диода в качестве смесителя напряжения сигнала и гетеродина включаются последовательно в цепь анода лампы,

при

использовании

 

триода — в

цепь

управляющей

сетки.

Такое

преобразование соответственно называется д и о д н ы м

или о д н о -

с е т о ч н ы м .

 

При

включении

обоих

управляющих

напряжений

в цепь одного

 

 

 

 

 

 

и того же электрода

они

 

 

 

 

 

 

одновременно

воздейству­

 

 

 

 

 

 

ют на каждый

слой

 

пото­

 

 

 

 

 

 

ка электронов, проходя­

 

 

 

 

 

 

щего по лампе. Для того

 

 

 

 

 

 

чтобы при этом на выхо­

 

 

 

 

 

 

де смесителя могла полу­

 

 

 

 

 

 

читься гармоника

новой

 

 

 

 

 

 

частоты, необходимо рабо­

 

 

 

 

 

 

тать на нелинейном участке

 

 

 

 

 

 

соответствующей характе­

 

 

 

 

 

 

ристики лампы.

 

 

 

Рнс.

5.6.

Функциональная

схема

каска­

2.

При

использовании

 

да

преобразования

частоты

 

в

качестве

смесителя

 

 

 

 

 

 

многоэлектроднон

лампы

гетеродина

можно подавать

на

различ­

напряжения

сигнала

и

ные сетки системы электродов. Такой вид преобразования называется д в у х с е т о ч н ы м . В этом случае оба управляющих напряжения воздействуют на один и тот же слой потока электронов в лампе не одновременно, а одно за другим; их действия на электронный поток здесь не складываются, как в первом случае, а перемножаются. Так как перемножение даже линейных функций дает уже нелинейную зависимость (ах-Ьхсх2),.то здесь отпадает необходимость работать на нелинейных участках характеристик. Поэтому при двухсеточном преобразовании возможен более рациональный выбор рабочей точки лампы и тем самым более эффективное преобразование.

Преобразование частоты является промежуточным этапом обра­ ботки сигнала в приемнике и получаемая при этом разностная частота соответственно называется п р о м е ж у т о ч н о й (/пР). Так как

267


частота гетеродина /у делается обычно выше частоты сигнала /с, то

/пр ~ t r /с-

Название «промежуточная» не характеризует «высоту» получен­ ной разностной частоты. Частота fnV всегда является высокой и может быть даже выше, чем fc. Поэтому смесительные лампы должны обла­ дать всеми особенностями ламп, предназначенных для работы на вы­ соких частотах.

Теперь рассмотрим более подробно, как при двухсеточном преобра­ зовании в анодной цепи лампы получается ток промежуточной часто­ ты. В качестве смесительной лампы используем пентод. Пусть напря­ жение сигнала ис будет подано на первую сетку лампы, напряжение гетеродина иР— на третью сетку (рис. 5.7). Пусть напряжение сме-

Рис. 5.7. Принципиальная схема включения пентода как двухсеточного смесителя

щения в цепи первой сетки будет £ С1, в цепи третьей — Есз. В резуль­ тате напряжения первой и третьей сеток будут

uCi = Ес1 Ч- ис,

исз = ЕсЯ ир.

Тогда ток в анодной цепи будет представлять собой функцию не­ зависимых переменных мС1 и «сз;

Ч = / (U«. ^сз)-

 

 

 

Разложим теперь эту функцию

в ряд, используя для этого ряд

Тэйлора для функций двух переменных.

 

 

 

/ (х + Л, у k) — / (х, у) 4- дЦ х, у)

h | df(x,

у) к )

1 Гб>2/

(х, у)

дх

ду

 

2

дх2

+ 2 т ь л кк + д2[ (х, у)

j

 

 

дх ду

ду2

 

 

 

где h и k — приращения переменных

х и у. Полагая х — £01, h — ис,

у = Есз и k = uv, получим для га:

 

 

 

 

1а — / {Еа , Есз) 4* дПЕсг, Есз) Up 4" д/ (fia, £сз)

«г4-

 

дЕ,С1

 

дЕгъ

 

 

268


1

д-f (Ecj, Ec3)

j

(Eci, Et3)

 

 

1

d»f (Ea , £ C3)

2

4--------------------- 5--------

it - --------------------U. «г 4------- • ----------- =------и

4- ...

2

ЭЕ®,

c

d£c, dEa

 

c

2

c>£23

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5-5)

В этом ряде выражение /

ZTcrs)

представлет собой анодный ток

в рабочей точке / а0,

д/ (Е

Е

)

 

 

анодного тока по напря-

91:—— — крутизну

 

 

дЕа

 

 

 

 

 

 

 

женшо

г,

д! ( Е п , Егч)

 

 

 

 

первой сетки

6 ас„

— — —— — крутизну анодного тока по

 

 

 

 

дЕа

 

 

 

 

 

 

напряжений третьей

сетки

5

с3, —-

-С1 ’■ — — коэсрфнциент двойного

 

 

 

 

д£С] дЕсз

 

 

 

 

управления £д.у. Подставляя эти величины в (5.5), получаем

 

 

h — Aio + ^ aci ис +

^асз ur +

1

d S aci

,2

-f- ^ д .у Uf, UT -{-

 

 

 

 

 

2

d£Cj

 

 

 

 

 

 

+ Д - -^2£L u2 + ... .

 

 

 

(5.6)

 

 

 

2

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полагая для упрощения выкладок,

 

что ис и иг чисто синусоидаль­

ны,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«с = UzmCOSmc(,

 

 

 

 

 

 

 

 

UpmCOS Шр t,

 

 

 

 

где юс и «)г — соответственно круговая

частота напряжений

сигнала

и гетеродина, (5.6) можно представить в виде

 

 

 

 

';а = /ао + Sacl ^cm COS о>с t +

Sacb UrmCOS 0)г/ +

- i6-

(7£j£|

COS2 (0C* + ,

4- *д.у Ucm UrmCOS Mc/ COS COrf + -i- .

 

lj\mCOS2 «0Г/ + ... .

(5.7)

Учитывая, что по правилам тригонометрии

 

 

 

 

 

cos2 а =

-i- (] -}- cos 2а),

 

 

(5.8)

 

cos a cos р = -i- cos (а -f Р) -j—

cos (а — P),

 

(5.9)

переменные составляющие анодного тока, согласно (5.7), все будут иметь частоту или сигнала, или гетеродина, или им кратные, за исклю­ чением члена k ^yucuv, содержащего произведение ысиг. Его согласно (5.9) можно разложить на член с суммарной частотой ((вг + шс) и член с разностной частотой (шг — и>с). Последний и представлет собой ток промежуточной частоты

*лр ~ "7р" ^д.у Ucm Upm COS (lOr №c) t.

(5. 10)

2 6 9


Его амплитуда равна

 

 

(пр m

2 ^Л-У т ^гт-

(5.11)

Она определяется как амплитудами напряжений сигнала и гетеродина, так и величиной коэффициента двойного управления и зависит от ре­ жима работы лампы.

Для того чтобы выделить из анодного тока лампы составляющую промежуточной частоты и получить на выходе смесителя соответст­ вующее переменное напряжение, в ее анодную цепь включается коле­ бательный контур, настроенный на частоту /пр (рис. 5.7).

Для оценки эффективности процесса преобразования вводится специальный параметр, называемый крутизной преобразования и определяемый как отношение амплитуды тока промежуточной частоты к амплитуде напряжения сигнала

1П р ГТ1

(5.12)

5Пр — Uст

Она указывается, как обычно параметры вида крутизны, в мА/В. Если для / крт подставить (5.11), то SnP можно представить в виде

 

Sup — 1' ^' д.у Urmг' -

 

 

 

 

 

 

 

(5.13)

Из этого уравнения следует,

что для

увеличения

5 пр

напряжение

гетеродина нужно делать побольше.

Однако это имеет смысл

только

до определенного

предела:

при

дальнейшем

 

увеличении

 

Uvm

 

 

 

значение

/ прт

перестает

расти

 

 

 

и может даже падать. Это свя­

 

 

 

зано

с нелинейностью

зависи­

 

 

 

мости

 

5 аС1

=

f (UC3)

[Л.5.1 ].

 

 

 

У,

большинства

смесительных

 

 

 

ламп

предел

для значения

(Угт

 

 

 

лежит около 10 В.

меньше ста­

 

 

 

 

Величина

 

5 пР

 

 

 

тической

крутизны

Sacl.

 

Для

 

 

 

ориентировочной

оценки их от­

 

 

 

ношения предположим, что за­

 

 

 

висимость SaCl =

/ (UC3),

кото­

 

 

 

рая была представлена на рис.

 

 

 

5.4,

линейна

(рис. 5.8). Коэф­

 

 

 

фициент

двойного

управления,

 

 

 

равный

тангенсу

угла

наклона

Рис. 5.8. К оценке

величины

кру­

этой прямой,

 

тогда можно

оп­

ределить как

 

 

 

 

 

 

 

тизны преобразования

 

 

 

 

 

 

 

 

kл.у

'Sacю

8 зап

 

где Saolo — значение Sa01 при Дсз = 0, т. е. значение Saci при ис-

270