Радиоприемные устройства - Баркан В.Ф.
Скачать (прямая ссылка):
Подставим оптимальное значение а в формулу мощности усилителя
Р =1—*-
8/?
(3.4)
При выводе оптимального значения а мы полагали постоянство амплитуды сеточного напряжения и его независимость от величины а. Такое предположение было чисто условным.
Величина допустимого сеточного напряжения находится в тесной связи с сопротивлением анодной нагрузки. Как известно, изме-
58
з1сние анодного тока в рабочем режиме происходит не по статической, а по динамической характеристике лампы. Протяженность ^цнейной части динамической характеристики зависит от величины сопротивления анодной нагрузки. Чем больше сопротивление анодной нагрузки, тем больше протяженность прямолинейного участка динамической характеристики и тем значительнее величина допустимого значения сеточного напряжения. Последнее обстоятельство особенно важно для усилителей, работающих в классе А без сеточных токов.
Фиг. 3. 7. Идеализированные характеристики лампы.
Рабочая область характеристики в этом режиме ограничивается «пиль ее частью, лежащей в области отрицательных напряжений сетке лампы.
Однако следует отметить и противоречивость этого процесса. (- \величснием сопротивления анодной нагрузки уменьшается Г1,[литуда первой гармоники тока, в результате чего полезная чинность усилителя при ограниченном значении напряжения ?а ,ч'і очника питания также может оказаться меньше ожидаемой величины.
Приведенные выше положения позволяют сделать вывод, что 'Фи возможности изменения амплитуды сеточного напряжения Нмовия получения наибольшей мощности в анодной цепи лампы становятся иными. Определим наивыгоднейшее значение сопротив-1еппя анодной нагрузки для такого случая.
Для упрощения анализа воспользуемся идеализированными Ламповыми характеристиками, введенными в технический расчет акад. М. В. Шулейкиным.
Принцип идеализации реальных характеристик приведен на фиг з. 7
59
Введем следующие условные обозначения:
?а0 —напряжение на аноде триода, при котором идеализированная характеристика /а = /(^) проходит через начало координат;
/Г^-—величина отрезка, отсекаемого идеализированной характеристикой іа = на оси сеточного напряжения при данном напряжении на аноде лампы#
Будем считать, что при работе лампы в оптимальном режиме изменения анодного тока происходят в пределах от нуля до максимального значения /тах, определяемого напряжением на сетке, равным нулю, т. е. когда используется вся левая часть анодно-се-точной характеристики.
Определим /„ах.
Из треугольника АВ'В видно, что
¦ тах
/шах- "Ш\ 30 ¦ (3.5)
Сир^зим значение минимального напряжения на аноде лампы ?ат1п через постоянное напряжение Е& на аноде лампы и амплитуду напряжения ил на сопротивлении анодной нагрузки:
^а т1п = ^а~^а'
Подставляя значение ?ат1п в формулу (3.5), получим
/ _ ^а и а. ^аО /о сч
/тах===-^-•
Из треугольника СВ'В
(3-7)
Да
Приравняем правые части формул (3. 6) и (3. 7).
?а — Ц& — ?а0 _2^7 а
(3.8)
Выразим амплитуду напряжения на анодной нагрузке через сопротивление Я& и амплитуду переменной составляющей анодного тока и подставим в уравнение (3. 8)
° -2Л.
•/і^?«~?а0_2/і/?.
Яі #а
Решая это уравнение относительно 1и получим
р нашем случае амплитуда тока Л численно равна току покоя /0, поэтому
г Ел-Ев0
° /?/(«+2) 1 '
Определим полезную мощность, создаваемую в анодной цепи лампы.
Подставим в формулу для мощности (3. 1) значение 1\. Тогда
2 1/г,(«+2)]
1 (?а-?ао)2
2 /11 (а+ 2)2
Приравняв нулю производную Р' по а, получим оптимальное значение а = 2, при котором Р приобретает максимальное значение. Величина максимальной полезной мощности при этом будет равна
р = (?а — ?ар)2
16/?/ '
Оценим величину к. п. д. усилителя, работающего в оптимальном режиме.
Коэффициент полезного действия г\ определяется отношением
„_ Ртах
Величина мощности, потребляемая от источника анодного напряжения, равна
P0=EJ0=E3
Е& ?а()
'#,(2 + «)
Подставив значение Ртах и Р0 в формулу для к. п. д., получим
1 (?а-?а0)2 а___Е Еа-Е,
-аО
Я0 2 /?, (а+ 2)2 "Я, (а+2)
Произведя необходимые упрощения, получим
1 ?a — ?ао ct
^1 =
При а=2
Так как
то
2^, ?а a + 2
_ 1 ?а ^аО
~~ 4 ?а
^а ^аО ^ ^ai
т]<0,25-
61
Обычно постоянная составляющая анодного тока несколько боль-ше амплитуды переменной составляющей тока
/о=Л(1+Р).
(3.10)
Величина коэффициента Р, характеризующего минимальное зна~ чение анодного тока лампы, обычно лежит в пределах 0,15—0,2. Увеличение постоянной составляющей в + раз приводит к уменьшению к. п. д. усилителя до 18—20'%.
В режиме покоя вся мощность, отдаваемая источником анодно-го питания, расходуется на нагрев анода лампы
Р0 = Ра = ^ = (5-^6)Р.
(3.11)
8 оС
Фиг. 3.8. Зависимость коэффициента нелинейных искажений от а для триода.
Это соотношение обычно используется для выбора типа усилительной лампы.
В заключение рассмотрим влияние сопротивления анодной нагрузки на величину коэффициента нелинейных искажений.
Выше было указано, что возрастание сопротивления анодной нагрузки вызывает удлинение линейной части динамической характеристики лам-пы, что, в свою очередь, приводит к уменьшению нелинейных искажений.
