Исследование зависимости режима генератора от угла отсечки

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Исследование зависимости режима генератора с внешним возбуждением от угла отсечки анодного тока при усилении и умножении частоты.

Зависимость режима генератора от угла отсечки анодного тока легко пояснить, используя выражение для гармонических составляющих анодного тока

. Если , то очевидно, что зависимости , , =f(θ) будут повторять зависимости соответствующих коэффициентов Берга , ,

- рис. 15.

Условие можно выполнить, если поддерживать постоянной величину (см. рис.8), изменяя для этого одновременно напряжения и на одинаковую величину.

Необходимо помнить, что коэффициенты Берга справедливы для импульсов тока косинусоидальной формы. Поэтому при исследованиях необходимо поддерживать в генераторе недонапряженный режим, для чего установить соответствующую связь с нагрузкой. Одновременно с уменьшением напряженности режима уменьшается , таким образом уменьшается реакция анода, что способствует постоянству .

В соответствии с рис. 15 следует ожидать, что в режиме усиления и умножения с ростом угла отсечки будет монотонно возрастать . Высокочастотные составляющие будут вести себя по разному. В режиме усиления , , , с ростом угла отсечки до будут нарастать, а затем начнут убывать, т.к. все эти величины связаны с .

В режиме удвоения контур настраивается на вторую гармонику анодного тока , см. эпюры на рис. 16, поэтому указанные токи и напряжения будут вести себя в соответствии с изменением коэффициента .

Максимум этих величин должен наблюдаться при θ= .

Полезная мощность генератора = 0.5 * - при усилении, и

= 0.5 * - при удвоении, определяется при прочих равных условиях величиной и , которые достигают максимума соответственно при θ= и θ= .

Из сравнения графиков для и следует, что при постоянном импульсе тока мощность при оптимальных углах отсечки в режиме усиления в / = 2,2 раза больше, чем при удвоении частоты.

Большинство современных генераторных ламп имеют высокоэффективные катоды, предел использования которых определяется не высотой импульса, а средним значением тока катода. С учетом этого импульс при удвоении обычно выбирают большим, чем в режиме усиления. Полезная мощность при этом уменьшается лишь на 20-30%, а не в два раза, как в случае постоянной величины импульса анодного тока. Увеличение высоты импульса легко получить увеличением величины по сравнению с её значением в режиме усиления.

Зависимость η генератора от угла отсечки определяется выражением

η = = 0.5 = 0.5 * ξ,

Где - мощность полезной гармоники,

- мощность, потребляемая от источника питания,

– коэффициент формы импульсов.

Если бы сделать ξ = , то зависимость повторяла бы зависимость

η =f(θ). Фактически при , , = * меняется с изменением θ, и меняется . Поэтому зависимость η от угла θ приобретает более сложный вид

η = 0.5 ≡ ≡ .

Анализ показывает, что при таких условиях максимальный η должен достигаться в режиме усиления при θ≈ , а в режиме удвоения – при θ≈45 .

На работу умножителя частоты существенное влияние оказывает добротность анодного контура Q = . Действительно, т.к. анодный ток проходит через контур один раз в течение n - периодов колебаний на контуре, то только один из периодов оказывается «активным», а остальное время на аноде существуют свободные колебания

= * ,

причем коэффициент затухания α ≡ 1/Q, определяется добротностью колебательного контура. При сильной связи с нагрузкой в анодный контур вносится большое сопротивление потерь, добротность контура уменьшается, соответственно увеличивается α, и к концу свободных колебаний (к приходу следующего импульса анодного тока) амплитуда колебаний на контуре значительно уменьшается по сравнению с начальной. Для поддержания колебаний на контуре с малым затуханием добротность анодного контура под нагрузкой должна быть достаточно велика. Эпюра напряжения на аноде удвоителя при малой добротности колебательного контура изображена пунктиром на нижнем графике рис. 16.