Общие принципы построения схем

Из общей теории генераторов с внешним возбуждением (ГВВ) известно, что в его цепях протекают постоянные токи и переменные токи основной частоты (первой гармоники) и высших гармоник. В связи с этим при составлении схем генераторов необходимо исходить из следующих основных положений:

● Постоянные составляющие токов должны протекать через источник питания и основной потребитель энергии постоянного тока – электронный прибор. Все другие элементы принципиальной схемы, включенные по постоянному току последовательно или параллельно с электронным прибором приведут к дополнительным потерям энергии источника питания.

● Ток первой гармоники, генерируемый электронным прибором, должен протекать через полезную нагрузку. Включение любых элементов схемы (например, источника питания) последовательно или параллельно нагрузке приведет к дополнительным потерям колебательной мощности генератора.

● В схемах, которые будут рассмотрены ниже, для токов высших гармоник желательно обеспечить минимальное сопротивление внешних цепей, так как, создавая падение напряжения на элементах схемы, высшие гармоники могут вызвать существенное изменение режима генератора и, как следствие, уменьшение колебательной мощности и коэффициента полезного действия. Следует однако отметить, что в специальных режимах генератора (бигармоническом, «ключевом») высшие гармоники могут быть использованы и для повышения мощности и к.п.д..

Применяя рассмотренные условия к анодной цепи, можно составить три идеальных схемы по переменному (Ia1,Ian) и постоянному току (Ia0) (рисунок 4.1). Очевидно, что наложение идеальных схем невозможно, поэтому на практике прибегают к помощи «блокировочных» элементов.

Рисунок 4.1 – Идеальные схемы анодной цепи

Такими элементами обычно служат конденсаторы, сопротивление которых на рабочей частоте должно быть минимальным, и катушки индуктивности (дроссели). Дроссель должен иметь максимально возможное сопротивление для переменного тока и минимальное для постоянного.

Блокировочные элементы всегда имеют конечную величину сопротивления, и обеспечить идеальное выполнение приведенных выше условий естественно не удается. Поэтому при выборе блокировочных элементов следует четко представлять с каким сопротивлением схемы надо сопоставлять сопротивление блокировочной емкости или дросселя.

Важное значение имеет правильный выбор места включения блокировочных элементов и источника питания. Рассмотрим две схемы включения источника питания. На рисунке 4.2а источник питания подключен между анодом лампы и контуром. Поскольку ни один из выводов источника питания не имеет заземления, его «паразитная» емкость относительно «земли» Cn оказывается включенной параллельно колебательному контуру. Паразитная емкость источника обычно довольно велика, в результате величина характеристического сопротивления контура и эквивалентное сопротивление контура (Q´- нагруженная добротность ) может оказаться недостаточной для обеспечения заданного режима по напряженности. Очевидно, что влияние паразитной емкости тем сильнее, чем выше частота генератора.

Рисунок 4.2 – Схемы включения источника питания

Исключить влияние емкости источника питания можно путем включения его в разрыв проводника, имеющего нулевой потенциал относительно земли (рисунок 4.2б). Аналогично следует поступать и с блокировочными элементами, которые также могут вносить в схему значительные емкости (вследствие значительных габаритов).