Расчёт генераторов с самовозбуждением
Пример 1 . Требуется рассчитать генератор с самовозбуждением по схеме с автотрансформаторной обратной связью, предназначенный для работы в диапазоне частот от ƒ мин = 1 Мгц до ƒ макс = 2 Мгц. Мощность, расходуемая на возбуждение следующего каскада, Р с = 0,4 вт при напряжении возбуждения U mв = 100 в. Входное сопротивление и емкость следующего каскада соответственно равны:
Z вх. л2 =5 ком, С вх. л2 = 10 пф
Выбор лампы генератор с самовозбуждением производим по заданной мощности возбуждения следующего каскада. Принимая коэффициент полезного действия контура η к = 0,05÷0,15, определяем полезную колебательную мощность
По справочнику выбираем генераторный пентод 12П17Л, который обеспечивает в нагрузке номинальную мощность Р ном = 4,4 вт.
Параметры лампы 12П17Л: Е а = 200 в; Е с2 = 150 в; Е с3 = 0; S = 7 ма/в; S кр = 4.0 ма/в; ƒм акс = 120 Мгц; Е' с = -11 в; P а.доп = 2.5 вт; P с2 доп = 2.5 вт; С вх = 10 пф; С вых = 8.5 пф.
Расчет ведем в критическом режиме, исходя из полученной полезной мощности. Задаемся углом отсечки θ = 90°, тогда α 0 = α 1 = 0,5, β = 0,5, γ= α 1 /α 0 = 1,57.
Рассчитываем критический коэффициент использования анодного напряжения
Амплитуда колебательного напряжения на контуре
U mк =ζ кр Е а = 0,94·250 = 234 в
Амплитуда первой гармоники анодного тока
Максимальное значение импульса анодного тока
Постоянная составляющая импульса анодного тока
I а0 = i а. макс α 0 = 0.068·0,318 = 0,021 а.
Р 0 =I а0 E а =0,021·250 = 5,2 вт.
Мощность, рассеиваемая на аноде,
Р а = Р 0 — P = 5,25 — 4 = 1,26 вт.
Коэффициент полезного действия анодной цепи
Сопротивление анодной нагрузки
Амплитуда напряжения возбуждения
Здесь S — крутизна анодно-сеточной характеристики, которую определяем по характеристикам при
е а. мин =Е а —U mк = 250 - 234=16 в
и напряжении смещения
E с = 1,1E' с – U mс cosθ= -12 в.
Коэффициент 1,1 учитывает удлиненную характеристику лампы. Коэффициент обратной связи
Следовательно, условие самовозбуждения Kβ>Kβмин выполняется. Переходим к расчету цепи управляющей сетки. Угол отсечки тока управляющей сетки
Определяем коэффициенты разложения импульса сеточного тока:
α 0с = 0,074; α 1с = 0,146; γ с =1.97.
Составляющие тока управляющей сетки определяем по приближенным формулам:
I с0 = (0,05÷0,1) I а0 = 0,05·21 = 1,06 ма;I с1 = γ с ·I с0 = 1,97·1,06 = 2,1 ма.
Мощность, расходуемая в цепи управляющей сетки,
Сопротивление автоматического сеточного смещения
Максимальное значение импульса тока экранной сетки следует определить по характеристикам I с2 = φ (Ua) при е а = е а мин = 16 в и Е с. макс = Е с +U m с = -12+12.8=0,8 в, откуда i с2макс = 45 ма.
Угол отсечки тока экранной сетки обычно незначительно отличается от угла отсечки анодного тока. В нашем случае
Постоянная составляющая тока экранной сетки
I с2 0 = α 0 i с2 макс =0,318·45 =14,3 ма.
Мощность, рассеиваемая на экранной сетке,
Р с2 =E с2 ·I с2 0 = 14,3·150·10 -3 = 2,14 вт.
Гасящее сопротивление в цепи экранной сетки
Переходим к расчету параметров контура ( рис. 169, а ).
Рис. 169. К расчету контуров генераторов с автотрансформаторной (а) и емкостной (б) обратной связью.
Определяем минимальную емкость контура:
С 0 = С мин +С кат +С м + С тр + С л
где С мин — минимальная емкость переменного конденсатора, 10— 30 пф; С кат — емкость контурной катушки, 10—20 пф; С м — емкость монтажа, 10—30 пф; С тр — емкость подстроечного конденсатора (триммера), 10—50 пф; С л — емкость лампы, 15—40 пф.
Отсюда С 0 = 20 + 10 + 20 + 30 + 20 = 100 пф.
Коэффициент перекрытия диапазона
Максимальная емкость контура
Выбираем емкость переменного конденсатора: С макс = 320 пф, С мин = 20 пф.
Коэффициент включения контура определяем из условия
Сопротивлением потерь R в контуре задаемся в пределах 3—10 ом.
Индуктивность участка анод—катод контура
L ак = рL = 0,60·63 = 37.8 мкгн.
Индуктивность участка сетка—катод
L ск = КβL ак = 0,05·37,8 = 1,9 мкгн.
Индуктивность контурной катушки, с которой следует снять напряжение возбуждения для подачи на следующий каскад,
Пример 2 . Требуется рассчитать генератор с самовозбуждением по схеме с емкостной обратной связью в соответствии с заданием предыдущего примера. Последовательность расчета режима работы генератора и формулы остаются прежними, но при определении минимальной емкости контура следует задаться также и величиной емкости емкостного потенциометра С п ( рис. 169, б ), которая обычно лежит в пределах от нескольких пикофарад до 10—20 пф:
С 0 =С мин +С кат +С монт +С тр +С л +С п
Зададимся емкостью С п = 10 пф и будем считать, что С 0 по-прежнему равно 100 пф. Тогда неизменными остаются С макс и L контура ( рис. 169. б ).
Рассчитываем амплитуду контурного тока
Ток, протекающий через емкостный потенциометр,
Емкость цепи обратной связи
Емкость цепи связи с усилителем
Емкость участка анод—катод
Общая емкость последовательно соединенных конденсаторов С св (С 3 ), С 2 и С о. с (С 4 ):
В последовательную цепь емкостного потенциометра необходимо включить еще дополнительный конденсатор, чтобы общая емкость потенциометра была 10 пф: