Alma38.ru

Электро Свет
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

УСИЛИТЕЛЬ НА ЭЛЕКТРОННОЙ ЛАМПЕ

УСИЛИТЕЛЬ НА ЭЛЕКТРОННОЙ ЛАМПЕ

Любой ламповый усилитель состоит из радиолампы, источников питания и нагрузки, включенной в анодную цепь радиолампы. Принцип работы лампового усилителя проще всего рассмотреть на примере работы усилителя с трехэлектродной лампой, нагрузкой которой является активное сопротивление Rа (рис. 70,а).

Динамическая характеристика лампы. Перед тем как рассмотреть сам принцип усиления, познакомимся с так называемыми динамическими характеристиками

Рис. 70. Схемы усилителей: а, б — на радиолампе; в — на транзисторе

лампы. Они отличаются от статических тем, что снимаются с лампы при включенном в ее анодную цепь активном сопротивлении.

Включение в анодную цепь лампы активного сопротивления приводит к тому, что напряжение на аноде лампы становится меньше напряжения анодной батареи, так как анодный ток /а, проходя через сопротивление R а, вызывает на нем падение напряжения, равное Ur = IaRа– А поэтому анодный ток лампы будет меньше, чем при отсутствии сопротивления На рис. 71 для сравнения приведены статическая сеточная характеристика (Ra=0) лампы типа 6Н2П, снятая при напряжении источника анодного питания 250 в и динамическая сеточная характеристика этой лампы, снятая при #а = 50 ком и том же напряжении источника питания. Сравнивая эти характеристики, можно заметить, что динамическая сеточная характеристика идет более полого, чем статическая, т. е. имеет меньшую крутизну. Кроме того, динамическая характеристика более прямолинейна. Чем больше величина сопротивления Rа, тем сильнее уменьшается крутизна сеточной характеристики и тем прямолинейнее характеристика..

Простейший усилитель. Рассмотрим теперь, как же работает простейший усилитель, схема которого приведена на рис. 70,а. В усилителе используется один триод лампы типа 6Н2П.

Выберем R а равным 50 ком, напряжение анодной батареи Еа 250 в, а напряжение сеточной батареи Uc = —1,5 в. Напряжение между сеткой и катодом лампы, которое в нашем случае равно напряжению батареи £с, называется напряжением смещения лампы, или, просто, смещением. Тогда, воспользовавшись се« точной динамической характеристикой, снятой приRа = 50 ком и £=250 в (рис. 71), можно найти значение тока черев лампу и сопротивление Rа. Этот ток, который называется током покоя /а0, оказывается равным 1 ма. При этом токе падение напряжения на сопротивлении равно 50 в, а напряжение между анодом и катодом лампы: Uz = Ea—U я=250 е- —50 в = 200 в.

Включим последовательно с батареей Ес схемы рис. 70 источник переменного синусоидального напряжения с амплитудой 0,5 в. Из точки А (рис. 71) на динамической характеристике, соответствующей выбранному значению напряжения смещения (1,5 в), проведем вниз вертикальную линию (ось времени t) и построим на ней график изменения переменного напряжения . Тогда напряжение между сеткой и катодом лампы будет являться суммой двух напряжений: постоянного—1,5 в и переменного с амплитудой 0,5 в и будет изменяться с частотой подводимого переменного напряжения от —1 до —2,0 в (рис. 71).

Благодаря управляющему действию сетки триода анодный ток также начнет изменяться в такт с изменениями напряжения между сеткой и катодом. При положительной полуволне переменного напряжения (от момента времени t до момента времени U) отрицательное напряжение между сеткой и катодом уменьшается и анодный ток лампы возрастает по сравнению с током покоя (график изменения анодного тока показан на рис. 71). При отрицательной полуволне переменного напряжения (от момента времени tz до момента времени /5) отрицательное напряжение между сеткой и катодом возрастает, а анодный ток лампы уменьшается по сравнению с током покоя. В те моменты времени, когда переменное напряжение, подводимое к сетке, проходит через нуль (а напряжение между сеткой и катодом становится равным —1,5 в), анодный ток становится равным току покоя (т. е. 1 ма).

Из рис. 71 видно, что изменение напряжения на сетке на 0,5 в вызывает изменение анодного тока лампы на ±0,5 ма от значения тока покоя. При этом маскимальное значение анодного тока /а = = 1,5 ма.

По закону Ома нетрудно подсчитать, что максимальное и минимальное значение падений напряжений на сопротивлении равны соответственно 75 и 25 в. Напряжение между анодом и катодом лампы всегда равно разности между напряжениями £а и Ur и изменяется от 175 до 225 в (см. рис. 72).

Форма напряжения на аноде имеет вид, показанный на рис. 72. Напряжение такой формы называется пульсирующим и может быть представлено в виде суммы двух напряжений, или, как обычно говорят, двух составляющих: постоянной составляющей 1/= (рис. 72,в) и переменной составляющей (рис. 72,г). В нащем случае постоянная составляющая напряжения на аноде лампы равна 200 в, а переменная 25 е. Обычно слово «составляющая» не употребляют, а говорят просто переменное и постоянное напряжение на аноде лампы. Таким образом, переменное напряжение на аноде лампы, т. е. выходе каскада, получилось в 50 раз больше, чем напряжение на входе, т. е. между сеткой и катодом. Разделение переменной и постоянной составляющей производится с помощью конденсатора Ср (см. рис. 70,6). Число, показывающее, во сколько раз напряжение на выходе каскада Umx больше напряжения на его входе f/BX, носит название коэффициента усиления К и вычисляется по формуле:

В нашем примере

Читайте так же:
Определите мощность тока потребляемую второй лампой рис 126 если

Коэффициент усиления каскада К может быть определен по формуле:

где i —статический коэффициент усиления лампы;

Rа — сопротивление нагрузки, ком;

Rt — внутреннее сопротивление лампы, ком.

Чем больше сопротивление нагрузки и коэффициент лампы, тем больше коэффициент усиления каскада. Обычно для усилителей на триодах сопротивление Rа берут равным (З-ь-5)Rl лампы, а для^ пентодов Rа выбирают в пределах (0,1 -г-0,3)R,. Однако поскольку |л пентодов во много раз больше х триодов, коэффициент усиления каскада на пентоде обычно равен 100—250, а для триодов 20—70.

Анализируя графики’ рис. 72, можно сделать два следующих важных вывода:

1. Форма напряжения на выходе каскада та же, что и переменного напряжения, которое мы подвели к сетке лампы. Из графиков также видно, что в тот момент времени, когда переменное напряжение на сетке достигает своего максимального положительного значения (в момент времени t2 на рис. 72), переменное напряжение на выходе каскада достигает своего максимального отрицательного значения и наоборот. Таким образом, характер изменения напряжения на сетке противоположен характеру изменения переменного напряжения на выходе каскада. В таких случаях говорят, что эти напряжения изменяются в противофазе.

2. Напряжение на выходе каскада противофазно напряжению на входе каскада, или, как принято говорить, что один каскад усиления «переворачивает» фазу усиливаемого напряжения.

Рабочая точка. Важным понятием в технике применения электронных ламп и транзисторов является рабочая точка. Под рабочей точкой понимают точку на характеристике лампы, которая связывает между собой величину напряжения на сетке и анодный ток лампы при отсутствии переменного напряжения на сетке лампы, т. е. в режиме покоя. На характеристике рис. 71 рабочая точка лампы соответствует точке Л. Когда говорят о рабочей точке лампы, имеют в виду не точку на характеристике, а величину напряжения смещения на управляющей сетке лампы (в нашем случае это напряжение равно—1,5 в).

Чтобы усилитель работал без искажений, рабочая точка в нем должна выбираться на прямолинейном участке сеточной характеристики, а амплитуда переменного напряжения на сетке должна быть такой, чтобы напряжение на ней не выходило за пределы прямолинейного участка характеристики.

В случае применения ламп в качестве детектора, ограничителя, генератора, преобразователя частоты и т. д. рабочая точка почти всегда выбирается на криволинейных участках сеточной характеристики, с тем, чтобы специально получить в анодной цепи напряжения, отличающиеся по форме от сеточного напряжения.

Практическая схема усилителя. Практическая схема усилителя низкой частоты на триоде приведена на рис. 70Д Она отличается от схемы рис. 70,а наличием трех элементов: сопротивлений Rс и RK и конденсатора Ск.

В схеме рис. 70,а для создания отрицательного напряжения смещений на сетке лампы использовалась батарея Ес. Необходимость в специальной батарее смещения (или отдельного выпрямителя в сетевой радиоаппаратуре) усложняет аппаратуру, поэтому такой способ создания смещения используется весьма редко. Как мы уже указывали, под напряжением смещения понимают величину напряжения между сеткой и катодом лампы. В большинстве случаев напряжение на сетке должно быть отрицательным по отношению к катоду лампы. А раз напряжение на сетке отрицательно по отношению к катоду, то, в свою очередь, катод положителен по отношению к сетке (см. рис. 70,а).

Поэтому на практике поступают следующим образом: напряжение на сетке делают равным нулю, а на катоде создают постоянное положительное напряжение за счет падения напряжения на сопротивлении ??к. В этом случае напряжение на сетке будет отрицательно по отношению к катоду, т. е. мы получим то, что нам необходимо. Действительно, пусть нам необходимо иметь напряжение смещения на сетке— 2 в. Очевидно, что в схеме с батареей (см. рис. 70,а) напряжение на катоде относительно сетки будет равно +2 е. А раз так, то, сделав напряжение на сетке равным нулю и создав на катоде напряжение +2 в, мы и получим в результате отрицательное напряжение —2 в между сеткой и катодом.

Для того чтобы сетка имела нулевой потенциал, она соединяется с общим проводом питания («землей») через сопротивление Rc, которое часто называют сопротивлением утечки. Если это сопротивление не включить, то электроны, которые оседают на витках сетки при прохождении через лампу анодного тока, будут накапливаться на ней. Поэтому через небольшой промежуток времени отрицательное напряжение на сетке, образуемое за счет этих электронов, возрастет настолько, что анодный ток через лампу прекратится (или, как говорят, лампа «запрется») и лампа перестанет работать. При наличии же сопротивления утечки электроны стекают по нему и накопления их на сетке не происходит. Ток, образуемый этими электронами, весьма мал и составляет всего сотые доли миллиампера.

Выясним теперь роль конденсатора Ск. Под действием входного напряжения в анодной цепи лампы начнет протекать и переменная составляющая анодного тока. Эта составляющая создает на сопротивлении RK напряжение с частотой сигнала, что уменьшает коэффициент усиления каскада.

Для того чтобы коэффициент усиления каскада не уменьшался при включении сопротивления, последний шунтируют конденсатором Ск.: Если емкость конденсатора С к выбрать такой, чтобы емкостное сопротивление конденсатора было для переменной составляющей много меньше, чем сопротивление RKt то переменное напряжение UK на цепочке RKCK будет мало. Поэтому напряжение U с_к будет почти равно напряжению UBX и уменьшение коэффициента усиления будет незначительным.

Читайте так же:
Настольные лампы с сенсорными выключателями

Поскольку емкостное сопротивление конденсатора зависит от частоты, то для усилителей различных диапазонов частот емкость конденсатора оказывается различной. В усилителях высокой и промежуточной частоты емкость конденсатора обычно лежит в пределах 0,05—0,1 мкф, а в усилителях низкой частоты в пределах 10—100 мкф.

Назначения конденсаторов Сс и Ср в схеме рис. 70,6 одинаковы: конденсатор Ср предохраняет сетку лампы следующего каскада от попадания на нее постоянного напряжения, имеющегося на аноде лампы, а конденсатор Сс предохраняет сетку лампы данного каскада. Кроме того, конденсаторы Сс и Ср должны пропускать без заметного ослабления напряжение усиливаемого сигнала. Поскольку конденсаторы Сс и Ср пропускают переменное напряжение и не пропускают постоянное напряжение, они называются разделительными.

Работа лампы с токами сетки

Закончив монтаж конструкции, начинающий радиолюбитель не может заставить ее работать потому что не может установить режим радиоламп

Под термином "режим лампы" принято понимать совокупность всех постоянных напряжений на электродах и токов в цепях лампы в конкретной работающей схеме. На рис. 1 показана схема резистивного каскада усиления напряжения НЧ, собранного на пентоде. К точкам, обозначенных на схеме , присоединена обмотка накала силового трансформатора. Напряжение на нити накала можно измерить вольтметром переменного тока, включив его между точками 1 и 2. Ток в цепи накала измеряют амперметром переменного тока, который можно включить в разрыв цепи в точке 2.

Источник питания анода и экранирующей сетки включен между точками, обозначенными +Ea и -Ea. Напряжение источника питания Ea измеряют вольтметром постоянного тока, включенным между точками 3 (сюда присоединяется плюсовой провод вольтметра) и 1 (минусовой провод). Принято все напряжения на электродах ламп (кроме нити накала) определять по отношению к катоду лампы. Поэтому напряжение на аноде лампы Ua измеряется между точками 4 и 5, а напряжение на экранирующей сетке — между точками 6 и 5.

Рис. 1

Если мы разорвем цепь в точке 3 и в разрыв включим миллиамперметр постоянного тока плюсом к зажиму +Ea, минусом к выводу резистора анодной нагрузки Ra, то прибор покажет анодный ток лампы Ia. Тот же ток покажет прибор и при включении в разрыв цепи в точке 4. Лучше, однако, измерять анодный ток в точке 3, так как при этом меньше нарушается работа цепей переменого тока, которые мы здесь не рассматриваем. Аналогично в точках 7 или 6 измеряется ток экранирующей сетки . Оба эти тока, Ia и , в сумме составляют общий катодный ток лампы .

Током в цепи управляющей сетки при определении катодного тока можно пренебречь, так как он в большинстве случаев равен нулю (кроме генераторных схем). Катодный ток лампы можно измерить в точке 5. Плюсовой провод миллиамперметра присоединяется при этом к катоду, минусовый — к выводу резистора .

Каким прибором измерять режимы ламп?

Вольтметр, которым измеряют напряжения в цепях усилителей или приемников, должен быть высокоомным. Это означает, что его внутреннее сопротивление должно быть значительным. Обычно определяют его в пересчете на один вольт. Хорошие высокоомные вольтметры имеют внутреннее сопротивление порядка 20000 Ом на вольт. Например, вольтметр со шкалой до 300 вольт имеет внутренне сопротивление 20000 х 300 = 6 МОм. Следовательно, к точкам, между которыми измеряется напряжение, параллельно подключается дополнительное сопротивление 6 МОм. Допустимо ли это, нужно решать, исходя из данных схемы.

Например, если сопротивление резистора ( рис. 1 ) равно 300 кОм и по нему течет ток 0,5 мА, создающий напряжение между точками 6 и 7 — 150 В, а напряжение Ea равно 250 В, то напряжение на экранирующей сетке будет:

250 — 150 = 100 В

Падением напряжения на резисторе ввиду его малости пренебрегаем. При подключении вольтметра между точками 6-1 суммарное сопротивление участка экранирующая сетка — точка 1 изменится. Если раньше оно было равно:

Uэ / Iэ = 100 / 0,5 = 200 кОм

то при подключении вольтметра станет равным:

(6 МОм х 0,2 МОм) / (6 МОм + 0,2 МОм) = 193 кОм

Значит, общее сопротивление цепи экранирующей сетки составит:

300 + 193 кОм = 493 кОм

а ток, проходящий по сопротивлению будет равен частному от деления напряжения источника питания на сопротивление 493 кОм, то есть:

250 / 493 = 0,508 мА

Этот ток создаст на сопротивлении падение напряжения:

0,508 х 300 = 152,4 В

и напряжение на экранирующей сетке уже будет не 100 В, а

250 — 152,4 = 97,6 В

Следовательно, прибор покажет напряжение меньше истинного на 2,4%. С этим примириться еще можно. Если же мы применим вольтметр с внутренним сопротивлением 1000 Ом на вольт, то погрешность будет еще больше, и ошибка может стать недопустимой. Поэтому рекомендуется применять для измерения режима ламп только высокоомные вольтметры и следить, чтобы внутреннее сопротивление прибора, включенного на соответствующую шкалу, было раз в 20-30 больше сопротивлений резисторов в проверяемых цепях.

Как измерить смещение на сетке?

Катодный ток, являющийся суммой токов анода и экранирующей сетки, протекает через резистор . При этом на резисторе возникает напряжение, плюс которого приложен к катоду (точка 5), а минус — к общему проводу (точка 1). Управляющая сетка лампы через резистор соединена с общим проводом. Так как ток по резистору не течет, то падения напряжения на нем нет и потенциал обоих его концов одинаков. Следовательно, между управляющей сеткой и катодом приложено напряжение, снимаемое с резистора . Оно и является напряжением смещения на управляющей сетке, так как смещает рабочую точку в нужное место характеристики лампы. Как же его измерить?

Читайте так же:
Проводник электрического тока лампа

Включим вольтметр между управляющей сеткой (точка 8) и катодом (точка 5). При этом параллельно резистору , на котором имеется напряжение, окажется включенной цепочка из двух сопротивлений — внутреннего сопротивления вольтметра и сопротивления резистора Rc. Они включены последовательно и образуют делитель напряжения, к которому присоединена управляющая сетка. Если сопротивление вольтметра меньше сопротивления Rc или соизмеримо с ним, то напряжение, показанное вольтметром, будет значительно меньше истинного смещения на сетке.

Чтобы ошибка измерений была малой, необходимо и здесь применить вольтметр с высоким внутренним сопротивлением, раз в 20-30 больше сопротивления резистора Rc. А так как последнее обычно равно 0,5-1,0 МОм, то приходится применять вольтметры с сопротивлением порядка 10-20 МОм. Измеряемое напряжение здесь составляет обычно несколько вольт; поэтому необходим вольтметр с сопротивлением не ниже 1-2 МОм на вольт. Простой стрелочный прибор магнитоэлектрического типа здесь уже не подходит. Поэтому для измерения смещения в точках 5 и 8 применяют ламповые вольтметры постоянного тока с входным сопротивлением порядка 20-50 МОм (на любой шкале).

Значительно удобнее измерять напряжение смещения в показанной на рис. 1 схеме не непосредственно на сетке лампы, а в точках его возникновения — на концах резистора . Так как сопротивление этого резистора невелико, всего несколько сотен Ом, то в этом случае можно применить почти любой, даже сравнительно низкоомный вольтметр, присоединяя его к точкам 5 и 1. Этот способ измерения пригоден только в том случае, когда смещение на управляющую сетку подается с катодного сопротивления. В других случаях способ измерения будет иным.

Часто для простоты измеряют анодное напряжение и напряжение на экранирующей сетке не по отношению к катоду, а по отношению к шасси, соединенному с общим проводом. Получающаяся при этом способе измерений неточность в определении Ua и составляет несколько процентов (не учитывается падение напряжения на катодном резисторе ).

При проверке неисправной радиоаппаратуры рекомендуется измерять не только напряжения на электродах ламп, но также и падения напряжений на резисторах Ra, Rэ. Если оно равно нулю, то это значит, что тока в данной цепи нет (например, вышла из строя лампа).

Автор: КТН Ю. Прозоровский. «Радио» №5/1966 год

Вас может заинтересовать:

  1. Испытатели радиоламп
  2. Прибор для испытания усилителей. "ЗР"
  3. Ламповый вольтметр
  4. Гетеродинный индикатор резонанса. В.Шилов
  5. Как измерить режимы лампы?

Комментарии к статьям на сайте временно отключены по причине огромного количества спама.

Электроника для «чайников»: как работает радиолампа и зачем она нужна

Сейчас мы привыкли к компактным электронным устройствам и сверхтонким ноутбукам. А чуть больше ста лет назад появился девайс, который сделал это реальностью и произвел настоящую революцию в развитии электроники. Речь идет о радиолампе.

Ламповое вступление

В схемотехнике раньше повсеместно использовались лампы, первые электронные приборы были построены именно с их использованием. Золотое время радиоламп пришлось на первую половину 20 века. Для наших дедов и прадедов гораздо привычнее были гигантские ЭВМ, занимавшие целое помещение и греющиеся как адское пекло. На такой машине сериальчик не посмотришь.

Потом еще было время, когда советские микросхемы стали самыми большими в мире. Но это уже другая история, которая началась после появления полупроводниковых приборов. Как вы поняли, эта статья о работе электронной лампы и ее современном использовании.

Вакуумные приборы

Вакуум – это отсутствие материи. Точнее, практически полное ее отсутствие. В физике разделяют высокий, средний и низкий вакуум. Понятно, что электрического тока в вакууме быть не может, так как ток – это направленное движение (частиц) носителей заряда, которым в вакууме взяться неоткуда.

Но так уж и неоткуда? Металлы при нагревании испускают электроны. Это так называемая термоэлектронная эмиссия. На ней и основана работа электронных вакуумных приборов.

Термоэлектронную эмиссию открыл Томас Эдисон. Точнее ученый выяснил, что при нагреве нити и наличия в вакуумной колбе второго электрода вакуум проводит ток. Тогда Эдисон не в полной мере оценил значение своего открытия, но на всякий случай запатентовал его. Вывод: в любой непонятной ситуации патентуйте!

Вакуумные приборы – герметично запаянные баллоны с электродами внутри. Баллоны делают из стекла, металла или керамики, предварительно откачав из них воздух.

Помимо электронных ламп есть следующие вакуумные приборы:

  • приборы СВЧ, магнетроны, клистроны;
  • кинескопы, электронно-лучевые трубки;
  • рентгеновские трубки.

Принцип работы электронной лампы

Электронная лампа – это электронный вакуумный прибор, который работает за счет управления интенсивностью потока электронов между электродами.

Простейший тип лампы – диод. Вместо того чтобы читать определения, лучше посмотрим на нее.

В любой лампе есть катод, с которого электроны вылетают, и анод, на который они летят. Если на катод подать «минус», а на анод «плюс», электроны, вылетевшие из раскаленного катода, начнут двигаться к аноду. В лампе потечет ток.

Читайте так же:
Ограничения тока для светодиодных ламп

Кстати! Если вам нужно произвести расчет усилителя на диодах, для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Диод обладает односторонней проводимостью. Это значит, что если на катод подать плюс, а на анод минус, тока в цепи уже не будет.

Помимо этих двух электродов в лампах могут быть и другие.

Все названия электронных ламп связаны с количеством электродов. Диод – два, триод – три, тетрод – четыре, пентод – пять и т.д.

Возьмем триод. Это диод, в который добавлен дополнительный электрод — управляющая сетка. Такая лампа с тремя электродами уже может работать как усилитель тока.

Если на сетке есть небольшое отрицательное напряжение, она будет задерживать часть электронов, летящих к аноду, и ток уменьшится. При большом отрицательном напряжении сетка «запрет» лампу, и ток в ней прекратится. А если подать на сетку положительное напряжение, анодный ток будет усиливаться.

Небольшое изменение напряжения на сетке, которая устанавливается рядом с катодом, существенно влияет на ток между катодом и анодом. На этом и строится принцип усиления.

Применение электронных ламп

Почти везде лампу вытеснил полупроводниковый транзистор. Однако в некоторых отраслях лампы заняли свое место и остаются незаменимыми.

Например, в космосе. Ламповое оборудование выдерживает больший диапазон температур и радиационный фон, поэтому используется в производстве космических аппаратов.

Лампы с воздушным или водяным охлаждением также находят применение в мощных радиопередатчиках.

Конечно, сложно представить современное музыкальное оборудование без ламповых схем.

Ламповый звук: правда или вымысел?

Усилители низкой частоты или просто усилители звука – самое известное современное применение радиоламп, которое к тому же вызывает много споров.

Доходит вплоть до «холиваров» между адептами лампового и транзисторного звука. Ламповый звук, как говорят, более «душевный» и «мягкий», его приятно слушать. В то время как транзисторный звук – «бездушный» и «холодный».

Чтобы дальше лучше понимать то, о чем тут написано, мы рекомендуем прочесть тематическую статью про звуки и их влияние на наши мозги.

Ничего не бывает просто так, и вряд ли такие споры и мнения возникали на пустом месте. В свое время вопросом, действительно ли ламповый звук приятнее для слуха, заинтересовались ученые. Было проведено довольно много исследований на тему отличий лампы от транзистора.

По данным одного из них, ламповые усилители добавляют в сигнал четные гармоники, которые субъективно воспринимаются людьми как «теплые», «приятные» и «уютные». Правда, сколько людей, столько и мнений, поэтому споры до сих пор ведутся.

Часто спор – пустая трата времени. А вот студенческий сервис, наоборот, поможет сохранить ценные человеко-часы. Обращайтесь к нашим специалистам за качественной помощью в любой области знаний.

  • Контрольная работа от 1 дня / от 120 р. Узнать стоимость
  • Дипломная работа от 7 дней / от 9540 р. Узнать стоимость
  • Курсовая работа 5 дней / от 2160 р. Узнать стоимость
  • Реферат от 1 дня / от 840 р. Узнать стоимость

Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.

Работа лампы с токами сетки

В этой заметке не будут приводиться намоточные данные катушек и значения ёмкостей входных П-контуров для каждого диапазона. Этой информации достаточно в сети. Например, можно воспользоваться готовыми расчётами от UR5MD для различных ламп и схем их включения. Я же хочу здесь упомянуть о том, в чём различие между одним и тем же схемным решением (два конденсатора и одна индуктивность) для схем с общим катодом (ОК) и общими сетками (ОС). Если сравнить приведённые данные номиналов элементов П-контуров для одних и тех же ламп на одни и те же диапазоны но в разных схемах включения, то будет заметно, что имеются существенные отличия. Связано это с тем, что входные П-контура выполняют различные задачи в каждом из этих случаев.

В схеме с ОК (для тетродов и пентодов) входной П-контур нагружен на постоянный резистор в цепи сетки, имеющий фиксированное значение. Главное требование к данному резистору — безиндуктивность. Так же, по мощности рассеивания он выбирается исходя из мощности подаваемого на вход сигнала. Зная амплитуду входного сигнала и сопротивление нагрузки — получаем значение необходимой мощности рассеивания по формуле: P рассеиваемая = U эффективное x U эффективное / R нагрузки , где U эффективное = U амплитудное / √ 2 , R нагузки — сопротивление сеточного резистора. За U амплитудное можно принять напряжение смещения (по модулю), т.к. мы планируем работать без тока управляющей сетки. В этом случае, расчётная рассеиваемая мощность сеточного резистора будет максимальной.

Конструктивно, сеточный резистор рекомендуется включать ближе к сетке лампы при минимально возможной длине контактов. Чем больше сопротивление резистора — тем легче получить заданную амплитуду на сетке лампы, т.к. понадобится меньшая мощность от передатчика. Благодаря этому обстоятельству удаётся получить высокий коэффициент усиления по мощности. Однако, увеличение сопротивления сеточного резистора ведёт в повышению вероятности нестабильной работы усилителя. На практике, применяются значения от 50Ом до 2кОм. Когда говорят, что потребляемая мощность по входу усилителя равна нулю — имеется в виду отсутствие сеточных токов (когда амплитуда положительного полупериода входного сигнала на сеточном резисторе не превышает величину отрицательного значения напряжения смещения по модулю) в нормальном режиме работы лампы. Усилитель работает в классе AB1 или B1, в зависимости от выбранной рабочей точки лампы, задаваемой величиной отрицательного напряжения смещения на управляющей сетке.

Читайте так же:
Регулировка тока покоя кв лампового усилителя

Главная задача входного П-контура усилителя мощности по схеме с ОК — трансформация сопротивлений между выходом передатчика и входным сопротивлением лампы, коим будет являться выбранный номинал сеточного резистора. Для точной подстройки элементов П-контура желательно иметь подстроечные ёмкости. Добротность (Q) П-контура выбирается, как правило, не более 10-ти. Настроить П-контур проще всего антенным анализатором. При этом, напряжения на электроды лампы можно не подавать. Достаточно будет перевести входное реле в режим передачи, если вся коммутация в усилителе уже распаяна.

В схеме с ОС (для триодов, тетродов/пентодов с заземлёнными сетками по ВЧ, тетродов/пентодов в псевдо триодном включении) входной П-контур выполняет несколько иные функции. За счёт своей способности поддерживать затухающие колебания в течение некоторого промежутка времени, тем самым, он создаёт для выходного каскада передатчика более-менее постоянную нагрузку на положительном полупериоде сигнала, когда лампа заперта и её входное сопротивление стремится к бесконечности. Здесь, П-контур работает по принципу маятника. Причём, способность достраивать недостающую часть синусоидального сигнала, тем выше — чем выше добротность входного П-контура усилителя мощности. На практике, её имеет смысл выбирать не меньше, чем для схем с ОК.

Дело в том, что лампа в схеме с ОС, в зависимости от выбранного тока покоя лампы, открывается на части положительного полупериода (класс AB1 при амплитуде входного сигнала не превышающем напряжение смещения либо класс AB2 при амплитуде входного сигнала, превышающей напряжение смещения), далее, в течение отрицательного полупериода сигнала, либо только в течение большей части отрицательного полупериода сигнала (класс B2). При этом, входное сопротивление лампы изменяется в меньшую сторону и становится минимальным на отрицательном пике синусоиды. Его величина равна приблизительно 1/s (обратна крутизне лампы). На положительном же полупериоде входного синусоидального сигнала положительное напряжение смещения увеличивается и достигает максимального значения на пике положительного полупериода. Лампа запирается ещё больше, ток через лампу практически не течёт, а входное сопротивление лампы (сетка-катод) стремится к бесконечности. Если не принимать никаких мер для согласования передатчика по входу усилителя, то в сигнале с передатчика возникает асимметрия (положительный полупериод будет иметь большую амплитуду, нежели отрицательный), что приводит к искажению сигнала уже на выходе самого источника/передатчика и невозможности подстроиться, например, с использованием автоматического встроенного или внешнего антенного тюнера.

Ситуация с согласованием в случае со схемой с ОС усложняется тем, что входное сопротивление изменяется и от уровня/мощности входного сигнала и зависит от частоты входного сигнала. Поэтому, финальную настройку входного П-контура в усилителе с ОС необходимо проводить при расчётной мощности входного сигнала, при настроенном выходном П-контуре на середине выбранного диапазона. Здесь уже не поможет антенный анализатор, т.к. он не сможет обеспечить достаточную мощность входного сигнала. В целом, в момент настройки ориентироваться можно по минимальным показаниям КСВ-метра трансивера.

Необходимо учесть для схемы с ОС, что ёмкость соединительного коаксиального кабеля передатчик-усилитель (≈ 60пФ на 1м) будет входить в суммарную ёмкость первого конденсатора П-контура, а ёмкость монтажа и ёмкость участка сетка-катод — в суммарную ёмкость второго конденсатора. При точной настройке входного П-контура при КСВ, близким к единице, в схеме с ОК длина соединительного кабеля не имеет значения (следует из теории и проверено на практике). Разумеется, волновое сопротивление кабеля должно совпадать со входным сопротивлением контура.

Входные П-контура и в схеме с ОК и в схеме с ОС производят определённую фильтрацию гармоник полезного сигнала. Однако, данная функция является, по большей части, вторичной. Как правило, с нормального передатчика/трансивера уже выходит достаточно чистый и отфильтрованный сигнал. Тем не менее, необходимо понимать, что подавая с трансивера 5-10Вт на раскачку усилителя с ОК, изначально мы имеем более линейный сигнал, нежели подавая все 100Вт на вход усилителя с ОС с того же трансивера, если речь идёт о получении одной и то же выходной мощности.

Считается, что усилитель по схеме с ОС имеет меньший уровень побочных излучений за счёт присутствующей отрицательной обратной связи (ООС) по току (при условии хорошего согласования по входу). Однако, если вы изначально подаёте на усилитель с низким коэффициентом усиления более мощный сигнал с меньшей линейностью, то никакая обратная связь ситуацию не улучшит. Кроме того, как правило, ток сетки в этих усилителях никто не контролирует, а он (согласно источникам) не должен превышать приблизительно четверть тока анода (значение подтверждено на практике) и максимально допустимую мощность рассеивания на управляющей сетке. В противном случае, сетка быстро превращается в генератор гармоник в широком спектре частот.

Доп.литература по настройке входных цепей УМ с различными схемами включения ламп.

Пример настройки входного П-контура на диапазон 80м с сеточным резистором 1кОм в схеме с ОК:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector