Схеми лампових генераторів
Схеми лампових генераторів
На рис. 61 показана схема лампового генератора з самозбудженням. Дія її протікає в такий спосіб. Коли замикається ключ К, висока напруга потрапляє на анод лампи через котушку L1 і через лампу починає проходити анодний струм.
Мал. 61. Схема лампового генератора з самозбудженням.
Електрони. утворюють цей струм, не можуть прийти в рух миттєво з багатьох причин, зокрема, через те, що їм потрібно проходити через котушку L1. в якій виникає гальмує е. д. з. самоіндукції. Котушки L1 і L2 индуктивно пов'язані між собою таким чином, що при наростанні анодного струму на сітці наводиться позитивний потенціал, що сприяє подальшого наростання анодного струму. Процес цей, проте, не може тривати до нескінченності, навпаки, він дуже швидко змінює свій характер або через досягнення насичення, або через неминуче появи сіткового струму, що перетворює прискорене наростання струму анода в уповільнене. Як тільки це відбудеться, анодний струм спочатку зовсім перестане наростати, а потім почне і зменшуватися, посилено підганяли дією сітки, на якій тепер вже индуктируется форсовано замикає лампу негативний потенціал. Цей зворотний процес в залежності від зв'язку між L1 і L2 може тривати або до повного замикання лампи, або до переміщення робочої точки характеристики за ділянку нижнього згину, коли швидкість зміни струму зробиться значно меншою і її вже не вистачить для подальшого збільшення негативного потенціалу на сітці. Зменшення анодного струму при цьому спочатку сповільниться, а потім внаслідок почалася убутку сіткового потенціалу зміниться його новим наростанням. Далі весь процес буде повторюватися.
Мал. 62. Схеми генераторів з різними способами подачі анодної напруги.
У контурі L1 C, через котушку якого проходять швидко змінюються струми, обов'язково виникають коливання, частота яких визначається даними С і L1. а амплітуда наростає до тих пір, поки не настане рівність між енергією, що витрачається на збудження контуру, і енергією всіх втрат, збільшуються у міру посилення коливань. Енергія збудження черпається з анодної батареї, а втрати в генераторі складаються з витрачання енергії коливального струму на подолання омічного опору котушки L1 і сполучних проводів, а також на освіту згаданого сіткового струму. Якщо до генератора приєднати антену, до суми втрат додадуться втрати в антені і витрата енергії на випромінювання, і амплітуда коливань дещо зменшиться.
Анодну батарею можна включати і так, як показано на рис. 62 а, причому від цієї схеми генератора з трансформаторної зв'язком легко перейти до автотрансформаторной (б), або трехточечной, схемою. Трехточечная схема, або, як її часто називають, "схема Хартлея", "Хартлей-трехточкі" і, нарешті, просто "трехточкі", називається так тому, що коливальний контур включається в схему трьома крапками, позначеними на рис. 62 римськими цифрами. практично використовуються два принципово рівноцінних варіанти трехточечной схеми, позначених в і р Варіант в називається схемою послідовного живлення, тому що створювані лампою імпульси анодного струму, що збуджують коливання в контурі, проходять з батарей через контур і лампу послідовник але. Варіант г називається схемою паралельного харчування, так як коливальний контур тут підключений через розділовий конденсатор Ср до лампи паралельно. Через лампу проходять постійна і високочастотна складають анодного струму, але в точках Д і Е вони поділяються: постійна слагающая не може пройти через Ср і проходить через анодний батарею і дросель, а високочастотна слагающая не може пройти через дросель, який представляє для неї величезна реактивний опір, і проходить через коливальний контур і розділовий конденсат ор Пор.
Схему г можна розглядати і як каскад підсилювача на дроселі, з виходу якого подається сильна позитивний зворотний зв'язок на вхід, причому елементом зв'язку є коливальний контур. Таким же чином можна уявити і схему в. Це каскад підсилювача з коливальним контуром в якості анодного навантаження, між виходом і входом якого здійснюється сильна позитивний зворотний зв'язок, що призводить до стійкого самозбудження.
Обов'язковою умовою дії генераторів з самозбудженням, таким чином, є існування досить великий позитивного зворотного зв'язку між ланцюгами анода і сітки генераторної лампи. Зі сказаного випливає правило, що змінні напруги на сітці і на аноді лампового генератора завжди повинні бути зрушені по фазі відносно один одного на 180 °.
На схемах в і г (рис. 62) пунктиром показано включення блокувального конденсатора СБ. Ця деталь не є обов'язковою для генераторів, що живляться від свіжої батареї анода, і її видалення в цьому випадку не погіршить дії генератора і взагалі не змінить його помітним чином. Однак, якщо у анодної батареї, наприклад, через тривале зберігання підвищиться внутрішній опір, відключення ємності Сб спричинить за собою зменшення амплітуди коливань, що генеруються. Роль конденсатора Сб полягає в тому, що він істотно полегшує умови роботи батареї, накопичуючи заряд в періоди відсутності або мінімуму анодного струму і віддаючи накопичене в моменти, коли анодний струм великий. Струм в анод
ної ланцюга при цьому може бути сильно пульсуючим, але розряд батареї буде відбуватися згладженим струмом майже постійної величини. Це ж явище іноді описують таким чином, що блокувальний конденсатор створює більш легкий замкнутий шлях від катода до анода лампи, крім батареї для змінної слагающей анодного струму, тому підключення такого конденсатора до батареї з підвищеним внутрішнім опором значно покращує дію генератора. Роль блокувального конденсатора при цьому цілком подібна до ролі конденсатора в розв'язують фільтрах.
Конденсатор Сд в схемі в захищає сітку від попадання на неї повної напруги анодної батареї, що вивело б лампу з ладу, а опір RД запобігає повне припинення дії генератора внаслідок накопичення негативного заряду в конденсаторі Сд при роботі генератора, що рівносильно створенню замикаючого потенціалу на сітці. Якщо взяти опір Rд занадто великим, генерація може стати переривчастої через періодичне освіти на сітці замикаючих потенціалів за рахунок зарядів, які не встигають своєчасно стікати на катод через Rд. Якщо замість Rд включити дросель, подібний анодному на схемі г, то постійний зсув на сітці буде завжди близьким до нуля, і анодний струм, а також амплітуда створюваних генератором коливань, зростуть.
Основними величинами, що характеризують роботу кожного генератора, є номінальна частота коливань, їх стабільність протягом великих відрізків часу і потужність. Важливим показником малопотужних генераторів різних систем є також сталість їх частоти протягом коротких відрізків часу, відповідних, наприклад, передачі одного елемента (знака) телеграфної азбуки. Велике значення для загальної стабільності частоти коливань генератора має сталість геометричних розмірів його основних деталей і негігроскопічна застосовуваних ізоляційних матеріалів. До аерологічними передавачів внаслідок їх маломощности жорстких вимог загальної високої стабільності зазвичай не пред'являється, але, тим не менш, ця стабільність вельми корисна і іноді приймають спеціальні заходи для її підвищення. Основним заходом є підвищення вологостійкості, передавачів парафинированием, а також їх теплоізоляція, яка зменшує різницю граничних температур, при яких передавачі можуть перебувати під час роботи.
Необхідна потужність радіопередавачів в більшості випадків досягається за рахунок "лівизни" характеристики застосовуваних ламп. Маючи в своєму розпорядженні достатньо -Ліва лампами, можна застосовувати знижені напруги анодного живлення, що дозволяє отримувати помітну економію загальної ваги аерологічних приладів.
Відомо, що радіолампи з лівими характеристиками повинні мати рідкісну сітку, т. Е. Їх коефіцієнт посилення μ не повинен бути більшим, внаслідок чого повне замикання настане тільки при значних негативних зсувах. Тому в радіопередавачах аерологічних приладів застосовують майже виключно тріоди, причому тріоди з якомога меншими μ. Це дозволяє створювати досить потужні коливання при порівняно малих напругах джерел анодного харчування.
Короткопериодной нестабільність радіопередавачів аерологічних приладів, що виявляється при передачі кодових знаків в тому, що, наприклад, короткі сигнали ( "точки") бувають чутні при одній настройці радіоприймача, а більш тривалі ( "тире") при іншій, має своєю причиною явище подкаліванія нитки напруження мінливих анодним струмом.
Мал. 63. Різні схеми простих генераторів
Нестабільність цього роду усувають вибором способу утворення радіосигналів (або "способу маніпулювання '') і застосуванням режимів, при яких відносні зміни анодного струму під час подачі сигналу і його відсутності були б мінімальними. У зв'язку з цим, поряд з передавачами, в яких маніпулювання здійснюється за допомогою розривів і замикань ланцюга анодного струму, застосовуються схеми відхилення частоти або схеми зриву в. ч. коливань під час передачі пауз, хоча на перший погляд це могло б здатися неправильним по відношенню до ресурсів анодного харчування, які при цьому витрачаються швидше.
Крім трехточечной схеми, в передавачах аерологічних приладів застосовні наступні схеми (рис. 63). Схема а відома в спеціальній літературі під назвою схеми Колпітца, або схеми зі зв'язком через ємнісний дільник високочастотного напруги.
Схему б, історично що є першою з схем лампових генераторів, часто називають схемою Мейсснера, або схемою з індуктивним зв'язком.
Схема в діє з використанням ємнісного зв'язку між анодом і сіткою через конденсатор зв'язку Сс. Іноді цей конденсатор можна і не включати, так як для збудження коливань досить буває наявності междуелектродного ємності анод-сітка всередині лампи. Ця схема відома під назвою схеми Кюна, або Хут-Кюна. Вона трохи складніше інших, тому що тут застосовуються відразу два коливальних контура, налаштованих на одну і ту ж частоту, однак її перевагою є більш висока загальна стабільність частоти коливань, що генеруються в порівнянні з іншими схемами. Генератор на кварці (схема г) є, по суті справи, різновидом схеми Кюна, так як налаштований контур в ланцюзі сітки цієї схеми теж є, але він виконаний в незвичайній формі - у вигляді п'єзоелектричній кварцової пластинки.
Кристали багатьох речовин володіють здатністю змінювати свої розміри під впливом електричного поля подібно до того, як пружини деформуються під дією механічних сил. Пружні деформації вирізаної певним чином з кристала кварцу пластинки відбуваються по її товщині, якщо до обох сторін пластинки прикласти електроди і підвести змінну напругу. При збільшенні частоти прикладеної напруги аж до збігу її з власною частотою механічних коливань кварцовою платівки виникає резонанс і амплітуда коливань кварцу різко зростає. Про такий стан кварцової пластинки кажуть, що вона збудилася.
Електромеханічні коливання порушеної кварцу з енергетичної сторони цілком рівноцінні електромагнітних коливань в звичайному коливальному контурі, складеному з конденсатора і котушки самоіндукції. У звичайному контурі енергія переходить з електричної в магнітну і назад, а у кварцу - з електричною в механічну енергію пружних сил деформацій пластинки і назад. Таким чином, пружні властивості кварцу замінюють індуктивність котушки, і кварц цілком може служити коливальним контуром. Особливістю такого контуру є його величезна добротність, внаслідок чого резонансні криві кварцових платівок надзвичайно вузькі і гострі. Широкому використанню кварцу у всіх генераторах перешкоджає його дорожнеча і неможливість здійснювати плавну настройку генеруються частот.
На рис. 63 д показана двухтактная схема високочастотного генератора (схема "Хартлей-пушпулл"), що є похідною від однотактной "тритонки" і дозволяє найбільш ефективно використовувати дві лампи замість однієї, коли є побоювання, що через важкі умови прийому потужність випромінювання, що забезпечується однією лампою , може виявитися недостатньою. Слід зазначити, що перші в світі радіозонди випускалися саме з дволамповий передавачами по двотактної схемою. Двотактні схеми неодноразово зустрічалися і в зарубіжних конструкціях АЕРОЛА огіческіх приладів.
У двотактний може бути перетворена кожна з різновидів генераторних схем, а не тільки трехточкі. У зв'язку з тим, що однотактний схеми простіше і передавачі виходять дешевшими, а потужність їх при сучасному широкому асортименті радіоламп може бути зроблена будь-якій, двотактні схеми радіопередавачів для аерологічних приладів ніде більше не застосовуються.
Нарешті, на рис. 63 е показана досить часто застосовується схема, відома під назвами "розірвана трьох- точкова", або "розірваний Хартлей", а на рис. 63 ж наведено спрощений варіант її використання в індійському радіозонда, чинному на хвилі 4 м