a) Znaleść opór, przy którym lampa modulacyjna Philipsa MC 2/250
Przyjmując najwyższe dopuszczalne napięcie anodowe, a więc
*) T o m I. ry s. 83.
2) Nowosti zagranicznej radjotiecluuki, Nr. 8, str. 59, P. N. Kuksenko, Triod iiipentod.
101
Ua — 2000 V, znajduje się prąd anodowy przy maksymalnem obciążeniu anody:
/ — ---— 0,125 A — 125 mA .250 2000
Prądowi temu, zgodnie z charakterystykami, odpowiada ujemne na
pięcie siatki:
Ut = — 105 F,
co łatwo znaleźć drogą interpolacji. Temsamem ustala się początkowy punkt P pracy lampy. Widać z charakterystyk, że wartość (— Us) j e s t krytyczna i już nieznaczne odchylenie pod tym względem grozi
przecią-Philips MC }/¡¡o
Rys. 61.
4 0 0 0 V
żeniem anody. Jest to następstwo dużego wzmocnienia prądowego lampy *).
Dolne ograniczenie charakterystyk można założyć prowizorycznie,, zgodnie z równaniem (101):
Ja mi« = 0,2 I a = 0,2 . 1 2 5 = 25 m A .
W obec tego kreśli się równoległą z — z' do osi odciętych na w yso
kości odpowiadającej tej wartości prądu.
Można dopuścić wahania napięcia siatki w kierunku dodatnim, do
chodzące do Us = 0, a więc amplituda napięcia wzbudzającego wyniesie:
Vsm = \UĄ — 105 V,
i) Lampy o małero wzmocnieniu prądowem są mniej wrażliwe na w ybór wartości (—US)K
102
wobec tego ujemna amplituda napięcia wzbudzającego dojdzie do:
Vs m m = 2 U s = — 210 V .
Drogą interpolacji znajduje się tę wartość na prostej z—z' w punk
cie H . Następnie kreśli się prostą spadku napięcia od H przez />, aż do przecięcia się z charakterystyką Us = 0 w punkcie G i sprawdza się stosunek odcinków:
IfP 71
— — — = 0,835 > 0 ,8 2 , czemu odpowiada z 0,045.
PG 85
A więc zniekształcenia amplitudy nie przekraczają dopuszczalnej granicy z = 0,05.
Teraz z wykresu rys. 61 można znaleźć wszystkie dane, potrzebne dla obliczenia wzmocnienia, a mianowicie: amplitudę napięcia zmiennego:
y k g m a x k g m in 3180 600 1^90 V
z m ~ 2 ~ 2
i amplitudę prądu zmiennego [wzór (96)]:
t Jamnu Ja m in 245 25 . . _ . Jzm — --- = --- = 110 mA.
2 2
Pod wpływem zniekształcenia średni prąd anodowy wzrasta o war
tość AIa [wzór (100)]:
AIa — z. Jzm = 0,045 .110 — 5 mA , wyniesie więc:
l'a = la + A la = 125 -[- 5 = 130 mA .
Z obliczonych danych znajduje się moc prądu zmiennego (często
tliwości podstawowej):
= = .12 9 0 .0 4 1 ^ 7Q w
Moc doprowadzona, uwzględniając przyrost prądu średniego, wy- niesie*
Pi = Ual'a = 2000.0,130 = 260 W.
Stąd sprawność wzmacniacza:
7n w 0,27.
P2 _ 70 W Ą 260 W W końcu sprawdza się obciążenie anody:
P a = Ą — P3 = 260 — 70 = 190 W,
które, jak się okazuje, je st znacznie mniejsze, niż w spoczynku.
103
W reszcie z nachylenia charakterystyki zewnętrznej znajduje się opór zewnętrzny:
V 1290
Ra = ifS. = ^ 11700 £1,
J z m 0 , 1 1
zaś oporność dynamiczną lampy oblicza się z nachylenia stycznej do charakterystyki Us = — 100 V np. w miejscu la = 125 mA\
5S 1700 Q.
A więc opór zewnętrzny:
11700 Ra = --- p
1700
Jak łatwo sprawdzić, przy napięciu anodowem 2000 V nie można spełnić warunku Ra = 2p, gdyż dopuszczalne obciążenie anody byłoby znacznie przekroczone, jak to je st widoczne z wykresu charakterystyk.
Chcąc przeprowadzić analizę Fourierowską krzywej prądu wzmac
niacza postępuje się w sposób następujący (rys. 62):
R y s. 62.
104
a) kreśli się sinusoidę napięcia wzbudzającego o amplitudzie 105 V obierając jako początek układu Us= — 105 V,
b) na sinusoidzie tej wyznacza się rzędne, odpowiadające punktom przecięcia charakterystyki zewnętrznej z charakterystykami lampy, a więc dla napięć siatkowych: 0 , - 5 0 V, — 100 V, — 150 V, — 200 V, oraz w ar
tościom — 105 i — 210 V,
c) z wykresu rys. 61 odczytuje się odpowiadające tym napięciom wartości prądu anodowego, a więc: 245, 186, 132, 67, 30, 125 i 25 mA, i przy ich pomocy kreśli się krzywą prądu anodow ego1) na tej samej podstawie czasu, co krzywa napięcia siatkowego.
d) wyznacza się nową oś odciętych krzywej prądu na wysokości n P- ^“ .= 135 mA, dzieli się okres na p = 8 części i wyznacza rzędne, odpowiadające punktom podziału: — 10, + 7 4 , + 1 1 0 , + 7 4 , — 10, — 84,
— 110, — 84, — 10 mA.
Następnie oblicza się składową stałą b0 ze w z o ru 2):
1 P
b° = j S lJ = T 1° + 7 4 + 1 1 ° + 74 — 10 — 8 4 — 110 — 84) = 40
W celu obliczenia amplitud składowych sinusoid mnoży się rzędne podane wyżej przez sinAioć, czyli przez sinusy kątów, odpowiadających punktom podziału,^ przyczem obliczenie przeprowadza się z dokładnością do 5 harmonicznej na podstawie wzoru;
ak — — \ y sin /itai . p ¿ -J
o •
W ten sposób otrzymuje się:
2
«j = y (— 10 sin 0° + 74 sin 45° + 110 sin 90° + 74 sin 135° +
— 10 sinl80° — 84 sin 225° — 110 sin 270° — 84 sin 315) =
= ~8~ ^ ^ + 02,3 — 0 + 59,4 + 110 + 59,4) ^ 111.
p
2 V I . „ 2
a2 = y y t y s m 2 c o i = — (0 + 7 4 + 0 — 74 — 0 — 84 — 0 + 84) = 0.
, ł ), K^ y w a ta w danym przykładzie jest niezbyt dokładna ze wzglądu na mała liczbę charakterystyk.
2) P atrz tom I, str. 434.
105
p
« 3 = — y 1 y sin 3o>t = — (O + 52,3 — 110 + 52,3 — O + 59,4 +
p 8
110 + 59,4) = + 0,85.
P
a . = — \ y sin 4 0)1 = — . 0 = 0 .
4 P Z j 8
a5 — — (O — 52,3 + 110 — 52,3 — O — 59,4 + 110 — 59,4) = — 0,85.
8
Amplitudy składowych kosinusoidalnych obliczamy w podobny spo
sób mnożąc odpowiednie rzędne przez cos ku>t i podstawiając je do w zoru;
p
bk = — y cos k to t.
i
Otrzymuje się więc:
bl = — {— 10 cos 0° + 74 cos 45° + 110 cos 0 ° + 74 cos 135° — 10 cos 1 8 0 ° + 8
— 84 cos 225° — 110 cos 270° — 84 cos 315°) = — (— 10 + 52,3 + 0 + 8
— 52,3 + 10 + 59,4 — 0 — 59,4) = 0.
¿2 = A (_ 10 + o — n o + o — 10 — o + n o — o)
5.bt = — ( _ 10 — 52,3 + 0 + 52,3 + 10 — 59,4 — 0 + 59,4) = 0.
8
b4 = — (— 10 — 74 + 110 — 74 - 10 + 84 — 110 + 84) = 0.
8
bt = — (— 10 — 52,3 + 0 + 52,3 + 10 — 59,4 — 0 + 59,4) = 0.2 8
Na podstawie powyższych wyników krzywa będzie wyrażać s ię równaniem:
ia = — 5 + 111 sin tot + 0,85 sin 3 wć — 0,85 sin 5 wt — 5 cos 2 iot.
A zatem przyrost prądu stałego wynosi (dla wykresu):
A I a — — 5 m A .
106
Obniżając oś odciętych o 5 mA otrzymuje się rzeczywisty średni, pobór prądu w czasie pracy lampy:
l'a = la + A Ja = 135 — 5 = 130 mA , co je st zgodne z poprzedniemi obliczeniami.
W spółczynnik chrypienia równa się:
v J‘im -j- Jzm -f- Jim |/25 -(- 0,72 -j- 0,72 ^ fl OAfi
Jzm - 111 ’
2) Lampa malej mocy.
Dane są charakterystyki lampy Philips E 424 IV, (rys. 63), w k tó rej obciążalność anody wynosi 1,5 W. Przy napięciu anodowem 200 V należy dobrać warunki dla maksymalnej mocy nieskażonej.
mA
Rys. 63.
Jak wynika z charakterystyk, przy napięciu Ua = 200 V prąci lao— 17 mA . Stąd, na podstawie równania (88):
l a = — S i 4,5 mA .
107'
Obciążenie anody w Łych warunkach wyniesie 200.0,0045 = 0,9 W.
A więc przy założeniu prostolinijnych charakterystyk powinno być, w myśl równania (87):
W obec tego jednak, że zniekształcenia przekraczają dopuszczalną gran icę, zachowamy wprawdzie ten punkt pracy (dokładniejsze dobiera
nie Us je st niecelowe), lecz bierzemy R a = 30000 i ł . Jak można spraw dzić na wykresie, odpowiadają temu dane:
VZni — 95 V, Jzm= 3,2 m A , P2 = 152 m W , /,/«, = 0,86, •/. = 0,036.
Moc je st teraz coprawda nieco mniejsza (najlepszemu wykorzysta
n iu odpowiadałoby napięcie ujemne nieco większe), lecz zniekształcenia pozostają poniżej granicy tolerancji.
108
i i . P rzesunięcie ch arak terystyk . W spółczynnik am p lifikacji, a moc użyteczna.
Jak wynika z poprzednich ro zw ażań1), moc nieskażona, oddana przez lampę, rośnie ze wzrostem napięcia anodowego Ua . Dzieje się to dzięki temu, że w miarę zwiększania Ua , charakterystyki Ia — f{ U,) prze
suwają się w zakres ujemnych napięć siatki, co pozwala przyłożyć do lampy większą amplitudę napięcia wzbudzenia. Jednakże maksymalne napięcie anodowe dla danej kategorji lamp je s t ograniczone ich wytrzy
małością elektryczną i względami na źródło prądu.
W arunkiem należytego wykorzystania lampy je st więc dostateczne- przesunięcie charakterystyk w zakresie napięć ujemnych. Przesunię- cic to zależy jednak nietylko od napięcia anodowego, lecz i od współ
czynnika amplifikacji lampy. A mianowicie, zgodnie z równaniem (24 a), prąd anodowy je st funkcją napięcia czynnego w płaszczyźnie siatki:
h Jp r us + uay .
i staje się równy zeru, gdy
Stąd wniosek, że przy danem napięciu anodowem charakterystyka je st temwięcej przesunięta w kierunku dodatnich napięć siatki, im większy jest' współczynnik am plifikacji lampy, A więc, im większe je st K , tern mniejsza może być amplituda wzbudzenia Vsm. W miarę ograniczenia tej wielkości maleje moc użyteczna, którą lampa może oddać, czego do
wodzi następujące przeliczenie.
Zgodnie z równaniem (87 a) maksymalna moc użyteczna (/?„ = 2p'l
wynosi: '
= ~ (K y»n f - -~o [K vsmf . (103) Przyjmując przy danem napięciu anodowem Ua wielkość Ii Vsm ja ko stałą dla lamp o różnych współczynnikach amplifikacji, co na pod
stawie wzoru (102) je st oczywiste, dochodzi się do wniosku, że p r z y danych wartościach S i Ua maksymalna moc użyteczna lampy je st odwrot
nie proporcjonalna do j e j współczynnika am plifikacji, lub też, że p rzy da
nem napięciu anodowem maksymalna moc je st odwrotnie proporcjonalną do- opoinosci dynamicznej triody. Zależność tę ilustrują wykresy schem a
tyczne na rys. 64 a i b, na którym przedstawiono warunki maksymalne
go wykorzystania amplitudy wzbudzenia (patrz też rys. 63). W ynika z tego, że dobroć lampy trójelektrodowej jako wzmacniacza mocy typu A je st charakteryzowana przedewszystkiem przez współczynnik wzmocnie
nia prądowego, a nie przez wielkość G z równania (85).
>) P a tr z § 13, ry s . 57.
109-Zważywszy, że S je st wielkością, którą w danej kategorji lamp trudno je st zwiększyć, dochodzi się do wniosku, że dla uzyskania moż- li wie dużej mocy wejściowej bez zniekształceń, należy budować lampy
R y s . 6V .
o niezbyt wielkim współczynniku amplifikacji. W lampach głośniko
wych typów będących obecnie w użyciu wartość K waha się w grani
cach od 4 do 10, zaś w lampach modulacyjnych większej mocy, pracujących przy wysokich napięciach anodowych, wartość jego rzadko przekracza Ib.
Większe K spotyka się jedynie w lampach t. zw. submodulacyj nyc/i, sto
sowanych jako wstępny wzmacniacz mocy (raczej wzmacniacz napięcio
wy ze znacznym zapasem mocy) dla wzbudzenia lampy modulacyjnej Konieczność konstruowania dla wzmacniaczy typu W lamp trójelek- trodowvch o małym współczynniku amplifikacji łączy się również z tern, że lampy o dużem K, zgodnie z równaniem Barkhausena (K — p ó), siłą rzeczy mają znaczną oporność dynamiczną. Utrudnia to zachowa
nie odpowiedniego stosunku Za/p , co je st szczególnie \\ ażne pi zj o icią żeniu indukcyjnem ze względu na mogące wystąpić zniekształcenia czę
stotliwości.