Режимы работы генератора с внешним возбуждением

 

В ГВВ с избирательными цепями согласования можно реализовать три возможных режима работы: недонапряженный, критический и перенапряженный. Если напряжение источников питания, смещения и амплитуды возбуждения неизменно, то требуемый режим работы ГВВ достигается подбором нагрузки R_э по выходному электроду. Чтобы разобраться в особенностях работы ГВВ и его активного элемента в перечисленных выше режимах, целесообразно рассмотреть влияние изменения нагрузки R_э на величину и форму импульсов тока выходного и входного электродов и содержание в них первой гармоники и постоянной составляющей. Для простоты рассмотрения будем полагать, что напряжение смещения Е_см взято равным напряжению отсечки . При этом условии угол отсечки q выходных импульсов будет неизменным при любых значениях сопротивления нагрузки R_э и равен . В качестве АЭ ГВВ воспользуемся прибором с малой проницаемостью, например пентодом. Последнее не является принципиальным.

На рис. 3, а показаны статические выходные характеристики пентода и динамические характеристики ГВВ при разных значениях сопротивления анодной нагрузки. Поскольку е_с1 = Е_см + U_{m вх} неизменно, то левый конец динамической характеристики при изменении R_э от 0 до R_{э кр} как бы скользит по статической характеристике, снятой при е_{с макс} = Е_см + U_{m вх}. Форма анодных импульсов при этом не меняется, а высота i_{a макс} уменьшается незначительно (рис. 3, б). Аналогично ведут cебя первая гармоника анодного тока I_m1 = a₁i_{a макс} и постоянная составляющая I₀ = a₀i_{a макс} (рис. 3, в). Вместе с тем амплитуда анодного напряжения, равная U_ma = I_m1R_Э, почти линейно растет по мере увеличения нагрузки (рис. 3, г). Режим работы ГВВ во всем интервале изменения R_э [0, R_{э кр}] остается недонапряженным и только при R_э = R_{э кр} становится критическим.

При дальнейшем увеличении сопротивления нагрузки (когда оно становится больше R_{э кр}) режим работы ГВВ будет перенапряженным. В АЭ начинает осуществляться перераспределение тока между выходным электродом и другими электродами (базой, сеткой, экранной сеткой и т.д.). В пентодах перераспределение приводит прежде всего к увеличению тока экранной сетки и, частично, управляющей сетки; в ламповых триодах и биполярных транзисторах – к увеличению тока управляющего электрода. В импульсной последовательности

тока выходного электрода происходят существенные изменения (рис. 4, а, б). Прежде всего уменьшается высота импульсов и изменяется их форма. В центре импульсов появляется провал. Это приводит к уменьшению первой гармоники и постоянной составляющей тока выходного электрода (рис. 4, в). В импульсной токовой последовательности управляющего электрода наблюдается увеличение высоты импульсов и, соответственно, первой гармоники входного тока. В результате снижаются усилительные свойства АЭ ГВВ, т.е. К_р.

Вместе с тем в перенапряженном режиме остается высокой и мало меняется амплитуда переменного напряжения на выходе (рис. 4, г).

Рассмотренные особенности работы ГВВ в области недонапряженного (ННР) и перенапряженного (ПНР) режимов позволяют сделать следующее заключение: в области ННР АЭ ГВВ ведет себя как источник тока, а в области ПНР – как источник напряжения.

Представляет интерес рассмотреть зависимости основных энергетических показателей ГВВ от сопротивления нагрузки R_э. К ним прежде всего относятся:

колебательная мощность

,

потребляемая от источника питания мощность

,

мощность рассеяния на выходном электроде

,

электронный КПД

,

мощность, требуемая для возбуждения АЭ ГВВ,

,

коэффициент усиления по мощности

.

Графики этих зависимостей показаны на рис. 5, а, б. Как видно из рисунков, наиболее оптимальным следует признать критический режим работы ГВВ. В этом режиме АЭ ГВВ отдает максимальную мощность, имеет малую мощность рассеяния на выходном электроде и достаточно высокие h₀ и К_р. В области ННР увеличивается Р_рас и падает h₀, в области ПНР при сохранении высокого h₀ уменьшаются P_~ и К_р. В связи с указанными недостатками недонапряженный и перенапряженный режимы менее предпочтительны в сравнении с критическим режимом ГВВ.