_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра РТЭ

отчет

по лабораторной работе №4

по дисциплине «Вакуумная и плазменная электроника»

1. Тема: исследование процесса преобразования энергии электронного потока в ламповых усилителях

Студенты гр. 4209		Хабибулин А.Р.
Преподаватель		Тупицын А.Д.

Санкт-Петербург

2016

Цель работы.

Изучение режимов преобразования энергии модулированного электронного потока; определение основных параметров, характеризующих эти режимы; изучение особенностей работы лампы с колебательным контуром в анодной цепи.

Основные теоретические положения.

Преобразование энергии электронного потока в энергию выходного сигнала является последним из основных физических процессов, составляющих принципы действия различных по назначению электронных приборов и устройств. В ламповых усилителях этот процесс основан на взаимодействии электронного потока с электромагнитным полем и осуществляется в специальных преобразующих устройствах. В простейшем случае преобразующее устройство состоит из диодного вакуумного промежутка (или пространства) взаимодействия и подключенной к этому промежутку внешней цепи с нагрузочным (анодным) сопротивлением того или иного типа (резистором или колебательным контуром). На рис. 1 представлена схема одного из таких устройств, в котором электроды промежутка взаимодействия и имеют одинаковые потенциалы; в качестве нагрузочного сопротивления используется колебательный контур, настроенный в резонанс на частоту управляющего напряжения, к которому через трансформаторную связь с помощью клемм может быть подключен потребитель энергии выходного сигнала.

Рис. 1

В зависимости от соотношения различают три режима работы преобразующего устройства:

1) недонапряженный, характеризующийся неравенством, при котором лампа в течение всего периода управляющего напряжения работает в режиме прямого перехвата (РП), когда;

2) критический, для которого характерно соотношение и лампа по-прежнему работает в режиме перехвата –;

3) перенапряженный, характеризующийся неравенством, при котором лампа в течение части периода работает в режиме возврата (РВ) и поэтому ток соизмерим с током.

Из приведенных данных следует, что с энергетической точки зрения наиболее предпочтительным режимом является критический, в котором анодный ток достигает максимального значения при относительно небольших значениях тока экранирующей сетки. При этом напряжение на колебательном контуре будет также максимальным.

Схемы измерений.

Электрическая схема, изображенная на рис. 2, включает в себя пентод, источники питания анодной цепи и цепи экранной сетки, источник смещения в цепи управляющей сетки и измерители постоянных составляющих анодного и экранного токов. В цепь управляющей сетки включен ГНЧ. В анодную цепь лампы включается либо колебательный контур, состоящий из емкости и индуктивности, либо диссипативное сопротивление, равное эквивалентному сопротивлению колебательного контура на резонансной его частоте. Вблизи катода в анодной цепи располагается сопротивление, с помощью которого по осциллографу определяются значение и форма анодного тока. Переменное напряжение в цепи управляющей сетки измеряется также с помощью осциллографа. С помощью ключа поочередно подключаются либо колебательный контур, либо диссипативное сопротивление в анодную цепь лампы.

Рис. 2

Справочные данные пентода 6Ж2П:

Параметр	Значение
Напряжение накала, В	6,3
Напряжение на аноде, В	120
Напряжение на второй сетке, В	120
Напряжение на третьей сетке, В	0
Сопротивление в цепи катода для автоматического смещения, Ом	200
Ток накала, мА	175

Таблица 1

Обработка результатов эксперимента.

1. Определим добротность и характеристическое сопротивление колебательного контура, а также из этих данных найдем индуктивность и емкость:

Частоты, при которых уровень выходного напряжения на колебательном контуре понижается до 0,707 от его максимального значения (U_R~=90 B): f₁=0,945 кГц; f₂=0,776 кГц

2. Построим графики измеренных зависимостей:

Таблица 2 Таблица 3

Uc0=-2,8 B
Uc1~, B	Ur~, B	Ia0, мА	Ic20, мА
3,75	110	3,2	6,7
3	102,5	2,8	4,6
2	95	2,5	1,6
1	40	1,4	0,9
0,5	12,5	0,9	0,8

Uc10=-2,3 B
Uc1~, B		Ur~, B		Ia0, мА	Ic20, мА
3,6		48		2,1	8,5
2		48		1,6	5,7
0,58		35		1,5	1,1
0,29		18		0,8	0,7
0,145		8		0,6	0,6

Колебательный контур

Резистивная нагрузка

Рис. 3. Зависимость напряжения на нагрузке от напряжения в цепи управляющей сетки

Рис. 4. Зависимость анодного тока от напряжения в цепи управляющей сетки

Рис. 5. Зависимость сеточного тока от напряжения в цепи управляющей сетки

3. Построим графики рассчитанных зависимостей колебательной мощности P_~ , средней мощности электронного потока P₀ , КПД преобразования энергии , мощности рассеяния на аноде P_A и коэффициента использования анодного напряжения ξ от амплитуды переменного напряжения в цепи управляющей сетки U_CR

1. Расчет амплитуды первой гармоники анодного тока:

При включении в цепь колебательного контура (Rэ=32,727кОм):

Таблица 4

Ur~, B	110	102,5	95	40	12,5
Ia1, мА	3,361139	3,131971	2,902802	1,222232	0,381948

При включении в цепь резистивного элемента (R=33кОм):

Таблица 5

Ur~, B	48	48	35	18	8
Ia1, мА	1,454545	1,454545	1,060606	0,545455	0,242424

2. Расчет колебательной мощности:

При включении в цепь колебательного контура:

Таблица 6

Uc1~, B	3,75	3	2	1	0,5
P~, мВт	184,8627	160,5135	137,8831	24,44465	2,387173

При включении в цепь резистивного элемента:

Таблица 7

Uc1~, B	3,6	2	0,58	0,29	0,145
P~, мВт	34,90909	34,90909	18,56061	4,909091	0,969697

Рис. 6. Зависимость колебательной мощности от напряжения в цепи сетки