For UR3IQO.
На всякий случай выкладываю как "обзывались" такие (степенные) функции в старину. Если Вы не возражаете, пусть это будет "полукубическая парабола". Если у Вас есть более удачное название для нее, остановимся на нем.
С ув. RV4LK
For UR3IQO.
На всякий случай выкладываю как "обзывались" такие (степенные) функции в старину. Если Вы не возражаете, пусть это будет "полукубическая парабола". Если у Вас есть более удачное название для нее, остановимся на нем.
С ув. RV4LK
For Кукина Николая Николаевича
Выявить, насколько влияют на линейность отклонения АСХ ламп от прямолинейной, или квадратичной характеристики - интересная задача. Сейчас, за ее решение в общем виде, я не возьмусь. Потом - наверное, но до пенсии надо еще дожить. Можно пойти более простым путем: линейность для многих ламп известна, их характеристики имеются. Выявить отклонения их АСХ от идеальных нетрудно, и на основании сравнения полученных данных можно сделать вполне достаточно обоснованные и точные выводы. Время для этого потребуется не так много.
С ув. RV4LK
To RA9YTJ
Сделать усилитель мощности без колебательных контуров, работающий в Классе А можно, если требуемое сопротивление нагрузки для ламп не превышает 500 Ом, иначе широкополосные трансформаторы не получится сделать. Да и вообще, есть предельные соотношения Боде, которые ограничивают ширину полосы пропускания при широкополосном усилении в зависимости от сопротивления нагрузки и величины выходной емкости лампы. Но коэффициент полезного действия каскада работающего в классе А не превышает 25...30%, поэтому при выходной мощности более 30 Вт класс А применяется очень редко.
RV4LK
Как выяснилось, начинать надо с начала. То есть, с принципов работы лампы, влияния анодных характеристик, а не только анодно-сеточных, коэффициента использования анодного напряжения, и т.д.
ВЫЛОЖУ НЕМНОГО НА ЭТУ ТЕМУ. ЖДУ ДОПОЛНЕНИЙ, ВОПРОСОВ.
ЛАМПОВЫЕ УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ
Почему именно ламповые РА - теперь, когда появились новые высококачественные транзисторы, в том числе сборки на одном кристалле?
Ответ очень прост. Ламповый РА гораздо проще, надежнее, легко поддается расчету, может работать на различную нагрузку, в том числе и на рассогласованную. Его легче изготовить и настроить в домашних условиях, он более линеен, имеет меньший уровень TVI. Главных недостатков у него два:
- требуется подогрев катода (нельзя мгновенно включиться в работу),
- высокое анодное напряжение, которого надо бояться (именно!), и при работе с ним надо не забыть принять все меры предосторожности.
Транзисторные РА не имеют этих недостатков, но у них есть свои:
- гораздо меньшая надежность,
- дефицитность,
- и что немаловажно дороговизна транзисторов.
Кроме того, при работе с ними на реальную антенну необходимо согласующее устройство, ручное или автоматическое. Лампы же имеются у многих радиолюбителей, и еще не одно десятилетие будут служить верой и правдой.
Теперь необходимый минимум теории.
При любой схеме включения, в анодную цепь лампы входит колебательный контур. Для эффективной передачи энергии в контур и поддержания в нем наибольших амплитуд колебаний ток в общей цепи, питающей контур, должен протекать периодически в такт с возбуждающими колебаниями. Эту задачу и решает электронная лампа. При помощи нелинейных характеристик ламп очень эффективно происходит процесс преобразования энергии источника анодного питания Еа в энергию электромагнитных колебаний контура. Для эффективного процесса усиления высокочастотных колебаний контур в аноде настроен в резонанс на частоте возбуждающего напряжения, которое подается на сетку, и представляет собой активное сопротивление для первой гормоники (основной) усиленного сигнала. При подачи возбуждающего напряжения на управляющую сетку лампы анодный ток начинает изменяться, увеличиваясь при увеличении напряжения возбуждения и уменьшаясь при уменьшении напряжения возбуждения соответственно. При увеличении анодного тока на контуре увеличивается падение высокочастотного напряжения в соответствии с законом Ома. В данный отрезок времени мгновенная величина анодного напряжения будет изменятся в зависимости от высокочастотного напряжения на аноде:
ea = Ea-Uа · cos2 ft
где Ea - наряжение источника анодного питания,
Uа · cos2 ft - высокочастотное напряжение на аноде
f - частота усиливаемого сигнала,
t - время.
При отрицательной полуволне возбуждающего напряжения на аноде максимально и равно.
ea = Ea+Uа
При положительной полуволне:
ea = Ea-Uа
Анодный ток и анодное напряжение находятся в противофазе, следовательно, максимум анодного тока соответствует минимуму анодного напряжения, и наоборот.
Пропорционально изменению анодного напряжения меняется величина электрического поля внутри лампы, с которым взаимодействуют электроны, летящие от катода к аноду. Из физики известно, что если электроны тормозятся, то они отдают часть своей кинетической энергии источнику торможения - колебательной системе и наоборот, ускоряясь, они забирают часть энергии, запасенной контуром. Когда электроны отдают свою кинетическую энергию, анод при этом сильно разогревается. Большой анодный ток при торможении и малый анодный ток при ускорении электронов при настроенном в резонанас анодном контуре получается автоматически.
Применяются в основном две схемы - с общим катодом и с общими сетками (по наименованию электрода, который соединяется с общим проводом). Схема с общим катодом дает большее усиление по мощности, но схема с общими сетками более устойчива, так как заземленная по высокой частоте сетка является электростатическим экраном между катодом и анодом. В схеме с общим катодом изменения настройки анодной цепи мало влияют на входную цепь. В схеме же с общими сетками существует большая реакция входной цепи на изменения настройки выходного контура (анодной цепи).
Независимо от этого существует два способа подачи анодного напряжения - параллельное и последовательное анодное питание . В схеме с параллельным питанием на элементах контура нет постоянного напряжения, но анодный дроссель по переменному току подключен параллельно выходному контуру в точке с максимальным высокочастотным потенциалом, что уменьшает индуктивность П-контура, увеличивает его начальную емкость, уменьшает добротность, кроме этого параллельно П-контуру подключено и внутреннее сопротивление лампы, которое у триодов невелико. Все это отрицательно сказывается на работе РА. Это особенно заметно на частотах выше 15 Мгц и особенно 25 Мгц, где часто не удается получить оптимальное сопротивление контура. Все это вызывает уменьшение отдававемой мощности на высокочастотных диапазонах.
Схема с последовательным питанием не имеет этих недостатков, но в ней на контуре присутствует постоянное напряжение, что создает неудобство при настройке и эксплуатации РА, требует повышенной электрической прочности элементов выходного каскада.
Рассмотрим режимы работы РА. При его работе на управляющую сетку радиолампы подается высокочастотное напряжение возбуждения и напряжение смещения, что определяет положение рабочей точки усилителя.
Отношение амплитудного напряжения на аноде к напряжению анодного питания называется коэффициентом использования анодного напряжения, или коэффициентом напряженности режима:
= Uаmax/Ea
Обычно равняется 0,6...0,9. Следовательно, напряжение на аноде лампы может достигать почти удвоенного напряжения питания, что надо иметь ввиду при выборе разделительного конденсатора.
От режима работы зависят все энергетические показатели. Режим усилителя определяется формой импульса анодного тока, отношением тока сеток к току анода, коэффициентом напряженности режима, который в свою очередь определяется положением рабочей точки усилителя, напряжением возбуждения, величиной и характером нагрузки.
По режиму работы различают усилители классов А, АB, B и C. В классе А рабочую точку выбирают посередине линейного участка характеристики. Искажения сигнала минимальны и не превышают - 50 дБ, но велик ток покоя, а коэффициент полезного действия (КПД) мал, и составляет 20...30%. Вследствии чего режим А применяется только в предварительных каскадах усиления и когда требуется получить абсолютно линейный сигнал, несмотря на его неэкономичность. Например, в случае, когда РА создает сильные помехи бытовой радиоаппаратуре, от которых иногда не удается избавится другим путем.
Если амплитудное значение напряжения возбуждения равно или меньше напряжения смещения, то сеточного тока нет, и такой режим обозначается индексом 1, например AB1. Если амплитуда возбуждения превышает напряжение возбуждения - появляется сеточный ток, и режим обозначается индексом AB2 или B2. Нелинейные искажения усилителя работающего в классе AB1 не превышают уровень - 40дБ.
Класс B соответствует положению рабочей точки на нижнем сгибе анодно-сеточной характеристики радиолампы. Угол отсечки ( ), равный половине длительности анодного импульса, выраженный в градусах, равен 90 , т.е. половину времени усилитель заперт. Нелинейные искажения в этом случае порядка - 20 дБ.
В классе C усилитель заперт при отсутствии сигнала, ток покоя отсутствует, угол отсечки меньше 90 . В классе С усилитель мощности обычно работает с сеточным током, поэтому индекс 2 не ставится. Нелинейные искажения весьма значительны.
Анодный контур запасая энергию, от пиков анодного тока, отдает ее в течение всего периода колебания, придавая ей синусоидальную форму. Для получения хорошей формы сигнала добротность нагруженного контура Q должна быть не менее 10...20. Обычно принимается равной 12. Для телеграфа наиболее подходит класс С, как самый экономичный. Для SSB подходит класс AB1, т.к. класс С дает сильные искажения огибающей SSB-сигнала. Класс В может применяться для усиления SSB-сигнала, но только в усилителях собранных по схеме с общими сетками, т.к. в этом случае линейность повышается на 6 дБ из-за 100% отрицательной обратной связи. Желательно ее увеличить, включив в цепь катода резистор, равный 10...30 ом, что дополнительно увеличивает линейность на 10...15 дБ. Очень перспективным вариантом для класса В является двухтактная схема, при этом выходной сигнал по качеству приближается к классу А, теоретически отсутствуют вторая и третья гармоники, усилитель очень линеен и экономичен. Это оправдывает определенное усложнение схемы.
Так как в режимах работы AB1, B и C анодный ток носит импульсный характер и протекает через лампу менее периода, коэффициент полезного действия оказывается выше, чем в классе А, и составляет: в классе АВ1 - 50...55%, в классе В - 60...70%, в классе С - 80...90%. Вследствии импульсного характера анодного тока в режимах АВ1 В и С в нем появляются токи высших гармоник. Чем меньше угол отсечки, тем больше в нем токов гармоник и тем больше их амплитуды. Анодный ток состоит из постоянной составляющей и первой (основной) гармоники, а так же второй, третьей гармоники и так далее. Относительные величины амплитуды каждой частотной составляющей спектра выражаются коэффициентами разложения импульса, которые равняются отношению амплитуды данной частотной составляющей к наибольшему значению суммарного импульса анодного тока. Эти коэффициенты разложения импульса анодного тока были выведены в 30-е годы академиком А.И.Бергом. Коэффициент разложения для постоянной составляющей 0. Для первой и последующей гармоник 1, 2, 3, 4 и так далее. В сумме эти коэффициенты равны единице. Эти коэффициенты зависят от угла отсечки, и с его увеличением и повышением номера гармоники эти коэффициенты уменьшаются. В зависимости от угла отсечки, имеются максимумы для токов различных гармоник:
= 120 /n
где n - номер гармоники.
Приведем пример расчета величин токов гармоник для лампы ГУ-74Б, работающей в режиме АВ1. Исходные данные:
угол отсечки равен 120 ,
постоянная составляющая анодного тока при максимальной раскачке I0 = 0,5 A (то, что показывает амперметр включенный в анодную цепь усилителя мощности);
0 = 0,406; 1 = 0,536; 2 = 0,092; 3 = 0,046.
Находим пиковую величину суммарного анодного тока, то есть ток анода в импульсе:
Iamax = Ia0/ 0 = 0,5/0,406 = 1,23 А.
Найдем величину тока первой гармоники усиливаемого (основного) сигнала:
Ia1 = Iamax - 1 = 1,23 · 0,536 = 0,66 A.
После чего определим величину тока второй гармоники:
Ia2 = Iamax - 2 = 1,23 · 0,092 = 0,113 A.
Затем третьей:
Ia3 = Iamax - 3 = 1,23 · 0,046 = 0,057 A.
Режим работы лампы определяется не только углом отсечки, но и степенью напряженности, которая характеризуется коэффициентом использования анодного напряжения . Недонапряженный режим - режим с малыми токами сеток, в этом случае коэффициент использования анодного напряжения лежит в пределах 0,6...0,9. Перенапряженный - режим с большими токами сеток, коэффициент использования анодного напряжения здесь приближается к единице, и для линейного усиления сигналов не применяется. Остаточное напряжение на аноде в перенапряженном режиме сравнимо с положительным напряжением на сетках, поэтому происходит перераспределение токов. Ток анода значительно уменьшается, а токи сеток резко возрастают. У триодов - это ток управляющей сетки, у тетродов и пентодов - ток экранной сетки. Контроль токов сеток очень удобен для всех режимов работы усилителей мощности при настройки П-контура в резонанс. При резонансе токи сеток максимальны. Критический режим - граница между недонапряженным и перенапряженным режимами. Степень напряженности режима можно регулировать, изменяя сопротивления анодной нагрузки, величину анодного напряжения, амплитуду возбуждения и напряжение смещения. У тетродов и пентодов можно еще изменять напряжение на экранной сетке. Настраивая контур в выходном каскаде (П-контур) мы изменяем сопротивление нагрузки, а значит и степень напряженности. Форма импульса анодного тока в зависимости от сопротивления нагрузки (Rн) в сравнении с оптимальным сопротивлением нагрузки (Ro) приведена на рис. 3.
Между КПД, мощностью рассеивания на аноде Ра и мощностью Pant, идущие в антенну существует зависимость:
Pant = Ра · n /(1 - n )
где n - это КПД
Если мы увеличиваем смещение и амплитуду возбуждения, усилитель последовательно переходит в классы AB, B и C.
Величина электронного КПД усилителя мощности или просто КПД зависит от формы импульса анодного тока, характеризуемого коэффициентами разложения Берга, которые, в свою очередь, зависят от угла отсечки анодного тока и от коэффициента использования анодного напряжения .
RV4LK
Очень интересно.
Сам я в лампах начинающий. Но у меня появилась необходимость сделать РА ватт на 50-70. Выбрал на лампах, но только если можно сделать без трансформатора питания с изолированной схемой входа выхода. Есть 2 ГУ50 с панелками.
Короче: что вы думаете об использовании этих лампах с широкополосными трансформаторами на входе и выходе, возможно ли это, и в какие режимы нужно их загнать. Получится ли режим А? Ведь тогда можно не делать П контур, а сразу на согласованную нагрузку.
Что есть в сети по этой теме неоднозначно.
RV4LK
У Вас в Вашем длинном опусе есть всё в кучу на тему "приблизительно о РА", но нет вообще ничего, что говорило бы о теме "Сравнительный анализ характеристик тетродов и пентодов".
И судя по подходу к вопросу и по отдельным фразам, Вы вообще предметом не владеете. И это не такой простой вопрос, чтобы пытаться обьяснить его "на пальцах", даже не приводя вида анодно-сеточных характеристик.
Вы просили мнения - сообщаю своё - Вам продолжать эту тему не стоит.
73! Виктор UA9OC/9, бывший работник бывшей электронной промышленности.
To UA9OC
Виктор, это как бы вводная статья, для начинающих. Пожалуйста, выкладывайте свои материалы. Кто против? Все обхаять, много ума не надо. Вообще, не надо буквально понимать название темы. Здесь может быть все, что касается работы лампового усилителя мощности.
Александр, RV4LK
Одобрянца мне не надо. Выделяйте что Вам не понравилось, приводите свой вариант. Просто я не понимаю, людей, когда те действуют по принципу: и не так борщи готовят, и не так селедку ловят.
RV4LK
Добавлено: Сегодня в 01:01 Заголовок сообщения:
--------------------------------------------------------------------------------
To EX8A
Сергей! В гармонический ряд разлагается импульс анодного тока. А усиленный сигнал, это сигнал первой гармники, то есть, совпадающий по частоте с сигналом, подаваемым на вход РА для усиления, выделяемый при помощи резонансных свойств контура. Все гармоники, постоянная составляющая анодного тока - это все содержит импульс анодного тока. Как определить его величину: например, по проходной характеристике лампы. Откуда берется вторая половина синусоиды на выходе РА ? Она получается за счет энергии, запасенной колебательной системой, для чего требуется ее нагруженная добротность не менее 10..15 единиц, в зависимости от класса работы. Синус конечно, тоже можно разложить в ряд Фурье, математика это позволяет. Но зачем нам это надо? Повторю еще раз, импульс тока говоря попросту, является суммой всех гармоник и постоянной составляющей анодного тока. Ведь ничего не берется из ничего. Колебательный контур, это линейная цепь, не имеющая никакого отношения к образованию гармоник. На входе РА не было же гармонического ряда , да и постоянной составляющей. Это работа лампы. Не знаю, как еще обяснить. Как говорил один преподаватель, ну у меня и студенты, объяснял им раз пять, даже сам понял, а они - никак не поймут.
Александр, RV4LK
P.S. Сергей, я кажется понял причину Вашего искреннего заблуждения. В учебниках пишут, что сигнал на аноде лампы, при достаточной линейности характеристик лампы является косинусоидальным. То есть это синусоидальный сигнал, но имеющих сдвиг относительно ординат на 90 градусов. Но это чисто виртуальный импульс, являющийся суммой всех гармоник и постоянной составляющей. То есть проделано обратное преобразование Фурье. Это представление удобно как математическая модель при рассмотрении например, нагрузочных характеристик, получении величины этого импульса из анодно-сеточных характеристик, расчета режима лампы и т.д. Но на самом деле, никакого импульса косинусоидальной формы на аноде лапмы нет, а есть только его составляющие.
Александр, RV4LK
..а поочему собсно тетроды и пентоды?
Пошто триоды обидели!?
Вы просили мнения. Я Вам своё выложил на лекцию №1. Или Вам нужен только "одобрямс"?Сообщение от rv4lk
А Ваши правки говорят, что где-то Вы со мною согласны:
73! Виктор UA9OC/9
Эту тему просматривают: 1 (пользователей: 0 , гостей: 1)
Ваши права
