МУПЗ-ВиПЭ-4

4. Управление параметрами электронного потока. Системы управления.

Пример 1. Динамическая анодно-сеточная характеристика триода аппроксимирована прямой линией, изображенной на рис. 4.1. Пользуясь этой характеристикой, сравнить эффективность управления плотностью катодного тока в режимах классов А и В, если известно, что в режиме А E_см = –10 В, в режиме В E_см = –20 В, амплитуда входного сигнала U_mc = 20 В и максимальный анодный ток I_{a mах} = 60 мА. Для обоих режимов найти амплитуду первой гармоники анодного тока I_a1; постоянную составляющую анодного тока I_a0.

Рис. 4.1

Решение. Для режима класса А из рис. 4.1 определяем:

I_a0 = 30 мА; I_a1 = I_ma = 30 мА.

Эффективность управления S_д = I_ma/ U_mc = 30/10 = 3 mA/B.

Для режима класса В определяем:

= 0,32; = 0,5.

I_a0 = α₀·I_{a mах} = 0,32·60 = 19,2 мА; I_a1 = α₁·I_{a mах} = 0,5·60 = 30 мА.

Эффективность управления I_a1/ U_mc = S_д·β = S_д· ά₁ ·(1–cosθ) = 3·0,5·(1–cos90°) = 1,5 mA/B.

Пример 2. Система магнитного отклонения имеет две катушки, соединенные последовательно по 4150 витков каждая. На экране видна линия длиной 42 мм. Синусоидальный ток в катушках имеет действующее значение 23 мА. Найти чувствительность системы по отклонению ε_м.

Решение. Общее число витков w = 2·4150 = 8300.

Амплитуда тока в катушках I = 0,023·1,41 = 0,032 А.

Общее число ампер-витков wI = 8300·0,032 = 269.

Максимальное отклонение h = 42/2 = 21 мм.

Чувствительность ε_м = h/ wI = 21/269 = 0,078 мм/А.

Контрольные задачи.

1. Триод имеет следующие параметры: статический коэффициент усиления μ = 66, крутизна анодно-сеточной характеристики S = 4 мА/В. Чему должно быть равно сопротивление резистора нагрузки, чтобы получить коэффициент усиления каскада K = 45?

2. Коэффициент усиления каскада K = 30, крутизна анодно-сеточной характеристики S = 4 мА/В, сопротивление резистора нагрузки в анодной цепи R_a = 20 кОм. Определить статический коэффициент усиления и внутреннее сопротивление триода.

3. Триод имеет в рабочей точке статический коэффициент усиления μ = 100 и внутреннее сопротивление R_i = 50 кОм. Определить сопротивление нагрузки, при котором получается 50-кратное усиление напряжения, и динамическую крутизну.

4. Триод работает в режиме усиления. Сопротивление резистора нагрузки R_a = 100 кОм, динамическая крутизна S_d = 0,6 мА/В. Определить статический коэффициент усиления, внутреннее сопротивление триода и коэффициент усиления каскада К.

5. Триод имеет коэффициент усиления каскада по напряжению, равный 24 при сопротивлении нагрузки 12 кОм и 30 при сопротивлении нагрузки 30 кОм. Определить S, R_i и μ.

6. Два триода работают в режиме усиления. Один триод имеет μ' = 38, R_i '= 6,8 кОм; другой: μ" = 75, R_i" = 3,8 мА/В. В анодные цепи включены резисторы, сопротивления которых равны внутренним сопротивлениям соответствующих ламп. К сеткам обеих ламп подводится одинаковое переменное напряжение амплитудой U_mc = 0,5 В. Определить амплитуды переменного напряжения и полезные мощности на нагрузках. При каком значении сопротивления нагрузки эти лампы будут давать одинаковое усиление напряжения?

7. Высокочастотный пентод с крутизной 2 мА/В работает в усилительном каскаде. Нагрузкой служит резонансный колебательный контур с параметрами: L = 200 мкГн, R = 10 Ом, С = 200 пФ. Определить резонансную частоту контура, его эквивалентное сопротивление и коэффициент усиления каскада на резонансной частоте.

8. Электроны со скоростью, соответствующей 600 В, попадают в электростатическую отклоняющую систему перпендикулярно вектору напряженности электрического поля пластин. Длина пластин см; расстояние между пластинами см; постоянное напряжение сигнала на отклоняющих пластинах В; расстояние от середины пластин до экрана см. Найти линейное отклонение электронов после прохождения пластин и на экране.

9. Определить действующее значение отклоняющего синусоидального напряжения в электростатической отклоняющей системе, если на экране видна светящаяся линия длиной 8 см, а чувствительность по отклонению ε_э = 0,4 мм/В.

10. На отклоняющие пластины подано синусоидальное напряжение. На экране видна прямая линия длиной 5 см. Определить действующее значение отклоняющего напряжения, если чувствительность по отклонению ε_э = 0,4 мм/В.

11. На второй анод электронно-лучевой трубки подано напряжение U_a2 = 1000 В. Определить амплитуду напряжения, поданного на горизонтально отклоняющие пластины, если расстояние от экрана до горизонтально отклоняющих пластин равно 0,3 м, длина пластин 0,02 м, расстояние между ними 0,004 м, а электронный луч вычертил на экране линию длиной в 4 мм.

12. В электронно-лучевой трубке используются отклоняющие пластины длиной 2 см. Расстояние между пластинами 0,5 см. Пластины системы вертикального отклонения удалены от экрана на 49 см, а пластины системы горизонтального отклонения  на 52 см. Какова чувствительность по отклонению пластин вертикального и горизонтального отклонения, если ускоряющее напряжение равно: а) 1000 В; б) 1500 В?

13. Определить напряжение второго анода, при котором электронный луч будет отклоняться от центра экрана на 2 см под действием приложенного к отклоняющим пластинам напряжения 50 В. Расстояние между отклоняющими пластинами 0,4 см, длина отклоняющих пластин 5 см, расстояние от экрана до отклоняющих пластин 16 см.

14. Определить смещение пятна на экране электронно-лучевой трубки, если напряжение второго анода В, отклоняющее напряжение, подаваемое на пластины, В, длина пластин см, расстояние между пластинами см, а расстояние от середины отклоняющих пластин до экрана см.

15. Горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки длиной 1,8 см расположены друг от друга на расстоянии 0,4 см, расстояние от середины пластин до экрана 28 см, напряжение второго анода U_a2 = 1500 В. Определить горизонтальную составляющую скорости луча, время пролета электрона в пространстве между пластинами, вертикальную составляющую скорости луча к моменту выхода из пластин при постоянном отклоняющем напряжении 30 В, минимальное значение постоянного отклоняющего напряжения, при котором луч попадет на пластину.

16. Определить чувствительность электростатической отклоняющей системы электронно-лучевой трубки, если напряжение второго анода В, длина пластин м, расстояние между ними мм, а расстояние от экрана до ближайшего к экрану края пластин м.

17. Для условий, сформулированных в задаче 16, определить предельную частоту отклоняющей системы осциллографической трубки.

18. Для условий, сформулированных в задаче 16, определить изменение чувствительности по отклонению электронно-лучевой трубки, если угол пролета электронов в отклоняющем поле ωτ=π/2; ωτ=π и ωτ=5π. Определить частоты переменных напряжений на отклоняющих пластинах, которые будут соответствовать данным углам пролета. Напряжение второго анода электронно-лучевой трубки U_a2 = 2 кВ.

19. Ускоряющая разность потенциалов электронно-лучевой трубки равна 1000 В. На отклоняющие пластины подано синусоидальное напряжение. Длина пластин вдоль оси трубки равна 2 см. Определить, какова максимальная частота, при которой электрон не будет оставаться в пространстве между пластинами в течение одного полупериода. В течение какой доли периода электроны остаются в промежутке между пластинами, если частота переменного напряжения равна 50 Гц?

20. Напряжение анода электронно-лучевой трубки с магнитной фокусировкой и магнитным отклонением кВ. Электронный луч проходит расстояние 5 см через область поперечного магнитного поля. Определить магнитную индукцию, необходимую для отклонения луча на 17,5^о.

21. На горловину электронно-лучевой трубки надета отклоняющая катушка, имеющая 5000 витков. По катушке протекает ток 40 мА и создает магнитное поле, отклоняющее луч на длину диаметра экрана, равную 135 мм. Определить чувствительность ε_м магнитной отклоняющей системы трубки.

22. Электронно-лучевая трубка имеет чувствительность по отклонению 0,65 мм/А, диаметр экрана 135 мм, число витков отклоняющей катушки 2000. Какой ток следует пропустить через отклоняющую катушку, чтобы луч переместился на расстояние, равное радиусу экрана?

23. Горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки имеют длину 1,5 см, расстояние между ними 0,4 см, расстояние от середины пластин до экрана 18 см и напряжение второго анода U_a2 = 1000 В. Определить отклонение на экране, вызываемое постоянным отклоняющим напряжением 100 В; магнитную индукцию поля, действующего в том же пространстве, необходимую для получения такого же отклонения, что и в предыдущем случае.

24. Провести те же расчеты, что и в задаче 24, при условии U_a2 = 900 В.

25. Рассчитать предельную рабочую частоту электростатического способа управления плотностью катодного тока для диода с z_a = 1 см и U_a = 100 В.

26. Рассчитать постоянную составляющую и амплитуду первой гармоники анодного тока триода, работающего в режиме С при θ = 70°, если амплитуда входного сигнала U_mc = 200 В и S_d = 1 мА/В.

27. Триодное управляющее устройство работает при постоянном анодном напряжении 325 В. Проницаемость сетки D = 0,08. Напряжение, подведенное к сетке, равно U_c = –26 + 19,5 cos ωt. Определить угол отсечки катодного тока θ и каким он станет при уменьшении напряжения смещения до E_см = – 14 В.

28. Рассчитать коэффициент скоростной модуляции в зазоре входного резонатора пролетного клистрона протяженностью 1 мм, если амплитуда входного сигнала U_m = 100 В, частота 500 МГц, ускоряющее напряжение U₀ = 1000 В.

29. Рассчитать кинематический параметр группирования в двухрезонаторном пролетном клистроне, если коэффициент скоростной модуляции ν = 0,1, длина пролетной трубы l = 20 см, частота входного сигнала f = 1 ГГц. Ускоряющее напряжение U₀ = 1000 В.

30. Рассчитать минимальное напряжение, которое надо подать на анод диода с z_a = 0,5 см для реализации электростатического способа управления плотностью катодного тока при f < 100 МГц.