2. Схемотехника ламповых генераторов

1. Схемы анодной цепи генератора.

Основные элементы анодной цепи генератора – лампа, источник питания и колебательная система могут быть включены параллельно либо последовательно. Соответственно различают параллельную и последовательную схемы питания анодной цепи.

Остановимся подробнее на каждой из этих схем. Вариант схемы последовательного питания анодной цепи приводится на рисунке 4.3а

Рисунок 4.3 – Схемы последовательного питания анодной цепи

Блокировочная емкость в этой схеме (Сбл) должна быть выбрана таким образом, чтобы падение напряжения на ней от токов высокой частоты было незначительным по сравнению с напряжением на контуре. Для этого необходимо выполнить условие

Практически оказывается достаточно обеспечить сопротивление блокировочной емкости в 50-100 раз меньше Rое, т.е.

(4.1)

Это уравнение можно использовать для сравнения блокировочной емкости с емкостью контура; , поэтому полагая , на основании (4.1) получим

Индуктивность блокировочного дросселя выбирается так, чтобы его сопротивление на рабочей частоте было значительно больше сопротивления блокировочного конденсатора

На практике можно ограничиться соотношением

В рассматриваемой схеме анодной цепи источник питания и блокировочные элементы включены в цепь, имеющую нулевой потенциал относительно земли. Поэтому влияние их паразитных емкостей на контур исключается. Это достоинство схемы обусловило ее применение в диапазонах выше 3 МГц. Основной недостаток схемы – наличие высокого напряжения источника питания на элементах контура относительно земли. В результате усложняется конструкция контура, т.к. требуется тщательная изоляция его элементов и органов перестройки от корпуса передатчика.

Если контур перестраивается конденсатором, можно построить схему последовательного питания частично свободную от указанного недостатка (рисунок 4.3б). В этом случае контурный конденсатор заземлен и не требуется изоляция контура от органа настройки. Однако катушка контура должна быть попрежнему тщательно изолирована. Кроме того, появляются другие недостатки. В частности, на контурном конденсаторе кроме переменного напряжения оказывается сосредоточено постоянное напряжение источника питания. Усложняются и условия работы блокировочного конденсатора, т.к. через него теперь протекает контурный ток, который в раз превышает анодный.

На рисунке 4.4а представлен вариант последовательной схемы питания при неполном включении контура. Здесь оба конца контурной катушки находятся под высоким потенциалом, поэтому блокировочный дроссель шунтирует часть контура. Чтобы отвести контурный ток, проникающий через дроссель, от источника питания, непосредственно у контура ставится блокировочный конденсатор Сбл. Сопротивление дросселя должно быть значительно больше сопротивления той части контура, параллельно которой подключен дроссель

Контурные конденсаторы в этой схеме должны быть рассчитаны на сумму переменного и постоянного напряжения источника питания.

В схеме на рисунке 4.4б точка подключения дросселя Lбл выбирается так, чтобы он оказался в диагонали моста, образованного контурными конденсаторами и катушкой индуктивности. При условии L1·C1 =L2·C2

мост сбалансирован и переменного напряжения на дросселе нет.

Рисунок 4.4 –Варианты схем последовательного питания анодной цепи

В связи с этим, величина индуктивности дросселя может быть небольшой. Следует однако иметь ввиду что баланс моста может быть сохранен лишь при сопряженной настройке контура двумя переменными конденсаторами так, как это показано на рисунке 4.4. В этом случае соотношение С1/С2 может оставаться неизменным.

Постоянное напряжение на контурных конденсаторах отсутствует в схеме на рисунке 4.4б. Однако в этом случае требуется два блокировочных дросселя, а колебательный контур оказывается под напряжением источника питания.

Схемы параллельного питания анодной цепи приведены на рисунке 4.5

Здесь постоянной составляющей анодного тока отведена специальная цепь через блокировочный дроссель. Чтобы исключить возможность короткого замыкания источника питания через дроссель и контурную катушку, в цепь переменной составляющей анодного тока введен разделительный конденсатор (Ср). Блокировочный конденсатор (Сбл), который отводит переменный ток от источника питания, выбирается из следующего условия

В схеме параллельного питания блокировочные элементы Lбл и Ср подключены к аноду лампы; при этом контур шунтируется паразитными емкостями блокировочных элементов относительно земли. Это обстоятельство ограничивает область применения схемы диапазонами НЧ и СЧ, где собственная емкость контура достаточно велика.

Рисунок 4.5 – Схемы параллельного питания анодной цепи

Согласно идеальным схемам анодной цепи, индуктивность блокировочного дросселя следует брать по возможности большей величины. Однако рост паразитной емкости с увеличением размеров дросселя заставляет ограничивать величину Lбл. Кроме того, при длине провода дросселя, сравнимой с длиной волны, он ведет себя как отрезок длинной линии с коротким замыканием на заземленном конце (через источник питания; см. рисунок 4.5в). Входное сопротивление такой линии

Z = j W tg(2π lпр/λ),

где W – волновое сопротивление линии;

Lпр – длина провода дросселя.

Очевидно, что при lпр=nλ/2 (n=1,2,3…), входное сопротивление дросселя равно 0 и контур закорочен на землю по высокой частоте. Поэтому длину провода выбирают так, чтобы во всем рабочем диапазоне волн дроссель имел индуктивный характер входного сопротивления

lпр ≤ λмин/4 (4.2)

Здесь λмин – минимальная длина волны рабочего диапазона.

Блокировочный дроссель по высокой частоте включен параллельно индуктивности контура. Чтобы уменьшить шунтирующее действие дросселя, его индуктивность выбирается из условия Lбл>>Lк.

С учетом (4.2), практически берут Lбл = 50Lк.

Емкость разделительного конденсатора выбирают следующим образом

Roe >> 1/ωCp

На практике, с целью уменьшения паразитной емкости разделительного конденсатора, пользуются следующим соотношением

Основное достоинство параллельной схемы питания – отсутствие необходимости изолировать элементы контура от корпуса передатчика. Это достоинство предопределило ее применение в мощных передатчиках диапазона НЧ и СЧ.

Вариант параллельного питания при неполном включении контура приведен на рисунке 4.5б. Особенностью этой схемы является включение дополнительного дросселя L2бл. Этот дроссель закорачивает контурные конденсаторы по постоянному току, в результате чего все напряжение источника питания приложено к разделительному конденсатору, который на это рассчитан.