3.10 Порядок расчета коллекторной цепи гвв в недонапряженном и критическом режимах

В качестве исходных данных для расчета необходимо задать:

- Параметры идеализированных характеристик АЭ : Sкр;S; E_у^/

- Угол отсечки в пределах 70⁰ – 90⁰ и найти по таблицам коэффициенты

разложения Берга α1, α0.

- Колебательную мощность (Р1) и выбрать активный элемент с Р1N ≥ Р1. По справочным данным выбрать напряжение источника коллекторного питания Ек,

Расчет ведется в следующем порядке:

1. Определяется коэффициент ξкр

2. Если режим критический ξ= ξкр. Для недонапряженного режима

ξ = (0,95 – 0,98) ξкр

Значительное уменьшение ξ приведет к снижению к.п.д. генератора.

3. Амплитуда коллекторного напряжения

Uк = ξ·Ек

4. Амплитуда тока первой гармоники

5. Импульс коллекторного тока

6. Постоянная составляющая коллекторного тока

Iко = iкмакс · αо

6. Сопротивление коллекторной нагрузки

6. Мощность потребляемая от источника коллекторного питания

Ро = Ек·Iко

6. Мощность тепловых потерь на коллекторе

Рк = Ро – Р1 ≤ Рк доп

Здесь Рк доп – допустимая мощность тепловых потерь на коллекторе АЭ ( определяется по справочным данным АЭ).

6. Амплитуда возбуждения (3.21)

7. Напряжение смещения (3.19) E_у =E_у^/ - U_у cosθ

11. Расчет входной цепи гвв

При определенных условиях, которые будут оговорены ниже, выходная цепь ГВВ может быть рассчитана независимо от типа используемого АЭ, согласно п.п. 3.10. Аналогичное обобщение для входных цепей выполнить не удается. Поэтому рассмотрим процессы во входной цепи генераторной лампы, полевого и биполярного транзисторов отдельно с учетом их особенностей.

1. Расчет сеточных цепей генераторного тетрода

У генераторных тетродов ток управляющей (первой) сетки в номинальном режиме обычно отсутствует. Однако при максимальном использовании по мощности и в форсированном режиме, потери на управляющей сетке могут быть близки к предельно допустимым и становятся ограничивающим фактором использования лампы.

Типичное семейство статических характеристик тока управляющей сетки представлено на рисунке 3.13.

Рисунок 3.13 – Динамическая характеристика сеточного тока

Согласно рисунку 3.5 увеличению напряжения на сетке (ес) соответствует уменьшение анодного напряжения (еа). В свою очередь сеточный ток увеличивается при снижении еа. В результате динамическая характеристика сеточного тока имеет крутизну больше чем крутизна статических и существенно нелинейна (жирная кривая на рисунке 3.13). Поэтому импульс реального сеточного тока имеет форму существенно отличающуюся от косинусоидальной. Косинусоидальный импульс, построенный по линейной динамической характеристике, показан на рисунке 3.13 пунктирной линией.

Угол отсечки сеточного тока определяется выражением

(3.35)

Импульс сеточного тока (icмакс) определяется по координатам

ес макс =Ec+Uc

еа мин = Еа+Ua

Для этого могут быть использованы и выходные статические характеристики (рисунок 3.14)

Рисунок 3.14 – К определению импульса сеточного тока

В справочниках на выходных статических характеристиках сеточный ток отсутствует за линией, соответствующей ес = еа, т.к. снять эту область невозможно из-за предельного теплового режима сетки. Поэтому приходится интерполировать характеристику в область за линией ес = еа так, как показано на рисунке 3.14.

Определив коэффициенты разложения косинусоидального импульса по углу θс (αос α1с), составляющие реального импульса найдем по формулам

Ico = icмакс· αос·кос (3.36)

Ic1 = icмакс· α1c·к1с (3.37)

кос, к1с - эмпирические коэффициенты, учитывающие, что реальный импульс имеет существенно меньшую площадь, чем косинусоидальный и, следовательно, меньше составляющие Ico, Ic1.

Опытным путем установлено, что коэффициенты кос, к1с мало зависят от типа генераторной лампы и ее режима. Их усредненные значения определены [3] и составляют

кос = 0,67; к1с = 0,75

Следует иметь в виду, что расчет режима управляющей сетки имеет смысл лишь при ес > 0, т.к. при ес ≤ 0 тока управляющей сетки нет.

При ес > 0 определяется мощность возбуждения

Рв = 0,5Uc· Ic1

Мощность потребляемая источником смещения

Рос = Ico·|Ec|

Мощность рассеиваемая на управляющей сетке

Рс = Рв – Рос (3.38)

На частотах выше 20 МГц необходимо учитывать дополнительный разогрев сетки емкостными составляющими входного и проходного тока [3], который может составлять до 25% от общей мощности тепловых потерь на сетке. Поэтому при проверке теплового режима сетки по формуле (3.38) необходимо иметь соответствующий запас по допустимой мощности потерь.

Рс ≤ 0,75 Рс доп (3.39)

Здесь Рс доп – допустимая мощность потерь на сетке, которая является справочным параметром лампы.

В тетроде есть еще экранирующая сетка, на которой при включении лампы по схеме с общим катодом (ОК) присутствует только постоянное напряжение Ес2 (для этого сетка блокируется емкостью большой величины).

Динамическая характеристика тока экранирующей сетки подобна характеристики тока управляющей сетки (рисунок 3.15)

Рисунок 3.15 – К определению импульса тока экранирующей сетки

Поэтому для расчета режима экранирующей сетки можно воспользоваться выражениями подобными (3.36, 3.37)

Ic2o = ic2макс· αо2·кос

Ic11 = ic2макс· α12·к1с

Здесь αо2 и α12 - определяются по углу отсечки тока экранирующей сетки, который ориентировочно принимается равным

θ2 = (0,5 – 0,7)θ

где θ – угол отсечки анодного тока.

Расчет режима экранирующей сетки заключается в определении мощности тепловых потерь. В схеме с ОК вся мощность потребляемая от источника питания рассеивается на экранирующей сетке, поэтому

Рс2 = Ес2· Ic2o < Рс2доп

Рс2доп – допустимая мощность тепловых потерь, определяемая справочными данными лампы.

В схеме генератора с общими сетками (ОС) на экранирующей сетке присутствует напряжение возбуждения Uc, поэтому

Рс2 = Ес2· Ic2o + 0,5 Ic11· Uc < Рс2доп

На частотах выше 20 МГц следует учитывать дополнительный разогрев сетки емкостными токами аналогично (3.39).