Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
ДОСЛІДЖЕННЯ РЕЖИМІВ РОБОТИ ГЕНЕРАТОРА З ЗОВНІШНІМ ЗБУДЖЕННЯМ (ламповий каскад).
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2000
Тип роботи:
Методичні вказівки до лабораторної роботи
Предмет:
Методи та пристрої генерування і формування радіосигналів
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
ДОСЛІДЖЕННЯ РЕЖИМІВ
РОБОТИ ГЕНЕРАТОРА
З ЗОВНІШНІМ ЗБУДЖЕННЯМ
(ламповий каскад)
Методичні вказівки
до лабораторної роботи
з дисципліни
“Методи та пристрої генерування
і формування радіосигналів”
Прийняті умовні позначення
Постійні величини напруг і струмів:
ЕА - напруга на аноді;
Еg1 - напруга на керуючій сітці (напруга зміщення);
Еg2 - напруга на екранній сітці;
Еg3 - напруга на антидинатронній сітці;
Ебе - напруга база-емітер;
Еке - напруга колектор-емітер;
ІА - струм анода;
Іg1 - струм керуючої сітки;
Іп2 - струм екранної сітки;
Іа0,Іg10,Ig20 - постійні складові струмів відповідних електродів пентоду;
ІК - струм колектора.
Миттєві значення напруг і струмів позначаються прописними літерами з від-повідними індексами, наприклад:
еа - миттєве значення напруги на аноді;
іа - миттєве значення струму анода.
Амплітудні значення напруг і струмів позначені великими літерами з відпо-відними індексами і номерами гармонік, наприклад:
Ug1 - амплітудне значення напруги збудження на першій сітці лампи.
Інші електричні величини:
Zн, Zсп - комплексні величини опорів навантаження і споживача;
R0e - опір контура на частоті резонансу;
Q - добротність контура;
( - характеристичний опір контура;
( - кут відсічки вихідного струму активного елемент
Мета роботи
Метою роботи є ознайомлення з можливими режимами роботи активного елемента (лампи) в схемі генератора з зовнішнім збудженням їх залежністю від ряду факторів: напруг на електродах і характеристик навантаження.
Теоретичні відомості
Генератором з зовнішнім збудженням (ГЗЗ) називають каскад передавача, в якому енергія джерела живлення перетворюється в енергію високочастотних (ВЧ) коливань, що передається до споживача, при подачі на вхід сигналу збудження (див. рис.1). ГЗЗ складається з (див. рис.2): активного елемента (АЕ), вхідного і вихідного кіл узгодження (КУ), навантаження ГЗЗ Zн.
В радіопередавачах ГЗЗ можуть виконувати різні функції, наприклад:
підсилення потужності ВЧ коливань ( підсилювач );
помноження частоти коливань в ціле число разів ( помножувач );
формування модульованих ВЧ коливань ( модуляторів ).
Функцію АЕ можуть виконувати наступні електронні пристрої:
електронно-вакуумні прилади (діоди, тріоди, тетроди, пентоди тощо);
напівпровідникові прилади (біполярні, польові транзистори, напівпровідни-кові лампи, діоди Ганна, лавинно-прольотні діоди, тунельні діоди тощо).
На рис.3 показані найпростіші схеми транзисторного і лампового ГЗЗ.
Робота АЕ визначається його статичними та динамічними характеристи-ками [2; 12-21]. Статичні характеристики (СХ), отримують при постійних напругах і струмах на електродах, дозволяють визначити струми в колах будь-яких електродів АЕ при довільних комбінаціях напруг між електродами. На рис.4 зображені тонкими лініями статичні прохідні і вихідні характеристики для пентода і біполярного транзистора. Динамічні характеристики (ДХ), отри-мують при ввімкненні АЕ в схему ГЗЗ характеризуються такими функціональ-ними залежностями:
,
де-
Динамічними характеристиками називають геометричне об’єднання робо-чих точок (крива лінія) активного елемента, ввімкненого в схему ГЗЗ, за один період вхідного коливання.
В залежності від форми вихідного струму АЕ розрізняють режими роботи ГЗЗ: І-го роду і ІІ-го роду. В режимі І-го роду вихідний струм за своєю формою повторює вихідну напругу (рис.5). При цьому розмах вхідної напруги не повинен виходити за межі прямолінійної ділянки динамічної прохідної характеристики (ДПХ). В режимі роботи ІІ-го роду вихідний струм не повторює форму вхідної напруги. Напруга зміщення вибрана таким чином, що струм існує на протязі частини періоду напруги збудження (рис.6). Половину тривалості вихідного струму, вираженої в градусах, називають кутом відсічки (.
Згідно рис.5 і 6, режим ІІ-го роду є більш економічним, ніж режим пер-шого роду, оскільки величина постійної складової вихідного струму значно по-нижується, що підвищує к.к.д. генератора. На практиці режим І-го роду засто-совують у малопотужних каскадах, до яких поставлені високі вимоги щодо за-безпечення лінійності, режим коливань ІІ-го роду широко застосовують у ви-хідних підсилювачах потужності радіопередавальних пристроїв.
Застосовуючи Фур‘є-перетворення для імпульсної послідовності вихідно-го струму (режим ІІ-го роду), отримують вираз:
Паралельний коливальний контур (рис.3б) може виконувати роль КУ і роль навантаження для активного елемента. Контур ввімкнений у вихідне коло АЕ, настроєний на першу гармоніку вихідного струму і має великий еквівален-тний опір R0е тільки для струму Івих1. На контурі практично виділяється тільки потужність першої гармоніки:
Струми вищих гармонік по відношенні до яких контур є розстроєний, створюють незначні напруги на ньому і практично потужності в контурі не ви-діляють. На робочій частоті (частоті резонансу) опір контура активний:
,
де (=2(fpLk,
а на гармоніках робочої частоти - ємнісний
,
де n- номер гармоніки (n=2,3,4 . . . ).
Нижче наведено пояснення режимів роботи ГЗЗ побудованого на пенто-ді. СХ і ДХ біполярного транзистора і пентода подібні (рис.4).
На рис.7 наведені апроксимовані статичні характеристики пентода:
вхідна Ig1=f(Eg1), (сіткова);
міжсіткова Ig2=f(Eg1), (екранно-сіткова);
прохідна IA=f(Eg1), (анодно-сіткова);
вихідна IA=f(EA), (анодна);
зворотна Ig2=f(EA), (екранно-анодна);
та динамічні характеристики (товста лінія):
прохідна ia=f(eg1) (анодно-сіткова);
вихідна ia=f(ea) (анодна).
В пентоді (рис.8) мають місце наступні струми: анодний ia, першої (керу-ючої) сітки ig1, другої (екранної) сітки ig2, третьої (антидинатронної) сітки ig3 і сумарний струм iк. При цьому існує просте співвідношення [3., стор.29]:
iк=ia+ig1+ig2+ig3
Оскiльки при еg3=0 i eg2>0 струм екранної сітки значно більший ніж струми керуючої і антидинатронної сіток, приймають:
ik(ia+ig2
Це співвідношення справджується в динамічному режимі роботи генера-тора (тобто при наявності резонансного навантаження і подачі напруги збуд-ження Ug. Злам анодного струму відбувається при напрузі на вхідних електро-дах, коли струм екранної сітки приймає значення ig2>0. Тому при цьому анод-ний струм буде зменшуватись і крутість його ДХ буде змінювати знак на про-тилежний.
З точки зору наявності сіткових струмів і форми імпульсів вихідного (анодного) струму розрізняють наступні режими ІІ-го роду:
буферний (БР);
недонапружений (НР);
критичний (КР);
слабоперенапружений (ПР);
сильноперенапружений (СПР).
Буферний режим - це робота АЕ без струмів керуючої сітки. Робоча ділянка при цьому повинна знаходитись у межах від‘ємних напруг анодно-сіткової характеристики.
Недонапружений режим - це робота АЕ при малих сіткових струмах, які є меншими в порівнянні з анодним струмом і суттєво не спотворюють його форми.
Перенапружений режим - це робота АЕ при великих сіткових струмах, які спотворюють форму анодного струму. В залежності від величини провалу вершини анодного струму розрізняють слабоперенапружений (провал незнач-ний) і сильноперенапружений (провал вершини досягає основи імпульса).
Рис.8
Критичний режим (або граничний режим) розділяє недонапружений і перенапружений режими. Для цього режиму характерне сплющення вершини імпульсу анодного струму (враховуючи реальні характеристики).
Максимальну потужність генератор віддає в критичному режимі, а мак-симальний к.к.д. отримують в слабоперенапруженому режимі.
Отримати кожний із перерахованих режимів можна, змінюючи напруги на будь-якому електроді лампи або при зміні еквівалентного резонансного опору R0е.
Залежність режиму роботи від напруги збудження Ug1
З ростом амплітуди напруги збудження росте напруженість режиму. При перевищенні миттєвим значенням напруги на керуючій сітці критичного зна-чення Eg1кр в імпульсі анодного струму виникає провал (рис.9). Напруга на ке-руючій сітці змінюється згідно з законом:
eg1=Eg1+Ug1*sin((t)
Залежність режиму роботи від напруги зміщення Eg
Закон зміни миттєвого значення напруги описують аналогічно до попе-реднього виразу:
eg1=Eg1+Ug1*sin((t)
Різниця полягає в тому, що в даному випадку Ug1=const, a Eg1=var. Як видно із рис.10 із зростанням Eg1 напруженість режиму зростає. При eg1>Eg1кр в імпульсі анодного струму виникає провал.
Залежність режиму роботи від напруги анодного живлення ЕА
Миттєве значення напруги на аноді змінюється згідно з законом:
ea=EА-Uk*sin((t)
З рис.11 видно, що з ростом ЕА крутість ДПХ зростає і критичне значен-ня напруги Еg1кр також зростає. Тобто провал вершини імпульсу анодного стру-му зникає при Eg1кр ( eg1.
Отже, із збільшенням ЕА напруженість режиму падає.
Залежність режиму роботи від напруги на екранній сітці Eg2
Із рис.12 видно, що при збільшенні напруги Eg2 відбувається зміщення ДПХ анодного струму, причому крутість лінії критичного режиму від‘ємна за знаком.
Провал вершини імпульсу анодного струму виникає, коли Eg1кр < eg1. Отже, із зростанням напруги на екранній сітці напруженість режиму зростає.
Залежність режиму роботи від значення опору навантаження R0e
Із збільшенням значення опору навантаження R0e збільшується напруга Uk, що приводить до зменшення мінімального значення миттєвого значення напруги на аноді еа. А це, як видно із рис.13, приводить до зменшення крутості динамічної прохідної характеристики і зменшення значення Eg1кр. Отже, при збільшенні еквівалентного опору навантаження (контура) R0е напруженість режиму зростає.
3. Порядок виконання роботи.
Після засвоєння теоретичного матеріалу ознайомитись із принциповою електричною схемою лабораторного макету і структурною схемою вимірювань (див. Додаток 1,2).
Приступити до виконання роботи лише за дозволом викладача!
1. Ввімкнути вмикачі, розташовані на передній панелі робочого столу, в нас-тупній послідовності:
«Розжарення» - 2хв пуази - «Анод».
2. У випадку відсутності розжарення повідомити викладача !
2.1. За допомогою потенціометра «Rg1» і розташованого над ним вольтметра виставити початкове значення напруги зміщення Eg1=-27В.
2.2. Встановити перемикач SA1 в положення «1» і за допомогою (першого зліва) потенціометра «RA» виставити напругу живлення аноду ЕА=400В, контролюючи значення напруги вольтметром.
2.3. Встановити перемикач SA1 в положення «2» і за допомогою (другого зліва) потенціометра «Rg2» встановити початкове значення напруги на екран-ній сітці Eg2=150В.
3. Подати сформовані напруги живлення і зміщення на лабораторний макет. Для цього встановити вмикач «Ввімкнено» у верхнє положення.
4. Встановити потенціометром «Частота» (ГЗ-34) частоту коливань 20 кГц.
5. Ручкою регулятора рівня (генератор ГЗ-34) встановити значення напруги збудження таким, щоб на екрані осцилографа отримати форму імпульсу відпо-відно до критичного режиму. Зафіксувати покази вольтметра ВУ-15, який ви-мірює діюче значення напруги збудження Ug1.
6. Змінюючи напругу збудження Ug1, отримати всі можливі режими роботи ГЗЗ, контролюючи одночасно форму сигналу по осцилографу, відповідно до отриманого режиму записати значення напруги збудження.
Примітки. У випадку несиметрії імпульсу (рис.14) здійснити більш точ-не настроювання генератора на резонансну частоту і добитись симетричного розташування провалу відносно країв імпульсу.
7. Повторити п.3. Змінюючи напругу зміщення Eg1, отримати можливі режими роботи ГЗЗ. Зафіксувати відповідні значення напруги Eg1.
8. Повторити п.2.1 (встановити критичний режим). Змінюючи напругу живлен-ня аноду ЕА, отримати можливі режими роботи ГЗЗ. Зафіксувати відповідні значення напруги ЕА.
Повторити п.2.2. (встановити критичний режим!). Змінюючи напругу жив-лення екранної сітки Eg2, отримати можливі режими роботи ГЗЗ. Зафіксувати відповідні значення напруги Eg2. Виконати п.2.3.
Змінюючи місце ввімкнення провідника анодного зв‘язку (при цьому змі-нюється коефіцієнт зв‘язку), отримати можливі режими роботи ГЗЗ.
Примітки. Перед кожною зміною відмикати подачу напруг живлення на макет (п.3)!
Зафіксувати отримані результати.
Отримати на екрані осцилографа динамічну прохідну характеристику. Для цього необхідно подати на вхід «Х» осцилографа напругу, прикладену до керу-ючої сітки лампи ГУ-50. На вертикально відхиляючі пластини (вхід «Y») осци-лографа подається напруга з опору Rвимір (гніздо Г13). Опором Rвимір служить послідовне з’єднання лампи розжарення VL2 і опору RA. Дослідити зміну фор-ми ДПХ.
Рис.14
4. Зміст звіту.
Назва і мета роботи.
Основні теоретичні положення.
Рисунки схем:
принципова електрична схема;
схема вимірювань.
Порядок виконання роботи.
Дані вимірювань згідно пп.6-10 у вигляді таблиць.
Осцилограми струмів для кожного режиму роботи ГЗЗ.
Аналіз отриманих результатів і висновки.
Контрольні запитання
Енергетичні особливості режимів І-го і ІІ-го роду.
Відмінність між статичними і динамічними характеристиками.
Які існують режими роботи ГЗЗ ?
Які форми імпульсів анодного струму властиві кожному з режимів ?
Як впливає зміна напруги:
а) збудження;
б) живлення аноду;
в) зміщення;
г) екранної сітки на режим роботи ГЗЗ ?
6. Як впливає зміна опору навантаження на режим роботи
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора