Лекция Режимы работы генераторов с внешнем возбуждением

Учебные вопросы:

1Определение токов и напряжений в ламповом ГВВ

2Режимы работы в ламповом ГВВ по напряжённости

1Определение токов и напряжений в ламповом ГВВ

Рассмотрим режим работы ГВВ класса В, при котором выходной ток существует в течении половины периода напряжения возбуждения , т. е. представляет собой последовательность импульсов , которую можно записать :

ia(wt)=iamax cos wt

Как известно, периодическую последовательность можно разложить на простые составляющие

γ – коэф-т пропорциональности между составляющими Ia1,…Ian импульса тока и управляющим напряжением Uc-DUa умноженным на S ( крутизна)

2Режимы работы в ламповом ГВВ по напряжённости

Динамическая характеристика ВЧ генератора состоит из двух отрезков прямых линий.

Каждый период колебаний рабочая точка, характеризуемая координатами iа = Ф(еa), «пробегает» по ней: полпериода по одной ветви, полпериода — по другой. Построим динамическую характеристику на плоскости статических вольт-амперных характеристик .

Одна ветвь этой характеристики (iа = 0) проходит по оси абсцисс правее координаты еа = Еа и неизменна, а вторая располагается на плоскости под углом:

ψ = anctg1/α R1= arctg2/R1,

где при θ= 90° коэффициент α1= 0,5.

При изменении сопротивления анодной нагрузки R1 меняется угол наклона ψ динамической характеристики: от 90° при R1 = 0 (режим короткого замыкании) до 0° при R1 = (режим холостого хода). До тех пор пока динамическая характеристика не пересекает линию граничного режима случаи( 1 и 2), форма импульса анодного тока остаётся практически неизменной — косинусоидальной. При возрастании значения R1 и соответственно амплитуды анодного напряжения Uам в динамической характеристике происходит второй излом и появляется третий участок, проходящий по линии граничною режима, а в импульсе анодного тока появляется провал (случай 3). И результате в ламповом ВЧ генераторе с внешним возбуждением возможны три режима работы:

граничный, при котором динамическая характеристика касается линии граничного режима, ему соответствует значение сопротивления анодной нагрузки R1= R1 гр амплитуда ВЧ напряжения Uам= Uам гр, импульс тока имеет косинусоидальную форму (случай 2); , недонапряженный, при котором динамическая характеристика не доходит до линии граничного режима, ему соответствуем значение сопротивления анодной нагрузки R1<R1 гр и амплитуда ВЧ напряжения Uam< Uam гp, импульс тока имеет косинусоидальную форму (случай 1);

перенапряженный, при котором динамическая характеристика пересекает линию граничного режима и далее с ней совпадает, этому режиму соответствует значение сопротивления анодной нагрузки R1>R1 гр и амплитуда ВЧ напряжения Uам > Uам гр, импульс тока имеет косинусоидальную форму с провалом посередине.

Физическое объяснение возникновения провала в импульсе анодного тока связано с тем, что при возрастании амплитуды Uam уменьшается остаточное напряжение на аноде лампы еа мин = Еа – Uam, которое становится соизмеримым с максимальным значением напряжения на управляющей сетке ес макс. Вследствие этого поток электронов, идущий от катода к аноду «перехватывается» управляющей сеткой, ток которой резко возрастает, а в анодном токе при этом происходит провал. В перенапряженном режиме с увеличением сопротивления R1 провал в импульсе тока возрастает, что может даже привести к «расщеплению» импульса, как показано на рис.

Определим параметры ВЧ лампового генератора в граничном режиме, обратившись к рис

Из геометрических построении, выполненных на рис. 6.11, следует

где Sгр = tgʹβ — крутизна линии граничного режима ξ гр = Uam гр/Ea — коэффициент использования анодного напряжения в граничном режиме работы.

Мощность 1-й гармоники сигнала в граничном режиме с учетом (6.37) запишется в виде

Решив квадратное уравнение (6.38), для коэффициента использования анодного напряжения в граничном режиме работы получим

При ξ < ξгр режим работы ВЧ генератора является недонапряжённым, при ξ > ξгр — перенапряженным. Наиболее часто ВЧ генератор работает в граничном режиме, который обеспечивает максимальный КПД, и только в особых случаях, например при амплитудной модуляции, выбираются два других режима работы.