Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в усилителях на электронных приборах с частично или. полностью встроенными внутрь вакуумной оболочки колебательными системами.
Известен способ получения электрических колебаний, основанный на подаче этих колебаний на управляемый активный элемент, например электронную лампу, с последующим выделением усиленных колебаний ма нагрузке при условии протекания тока усиливаемых колебаний через активный элемент и нагрузку И
Однако известный способ не позволяет повысить коэффициент уси ления по мощности за счет уменьше1нияпри неизменности тока возбужде-. ния и переменного напряжения на управляющем электроде.
Цель изобретения - увеличение . коэффициента усиления по мощности подводимых колебаний при сохранении устойчивости работы активного элемента.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу усиления электрических колебаний, основанному на подаче этих колебаний на управляемый активный элемент, например электронную лампу, с последующим вь1делением усиленных колебаний на на-. грузке при условии протекания тока усиливаемых колебаний через активный элемент и нагрузку, формируют компен сационное напряжение, синфазное с усиливаемыми колебаниями, и до подачи усиливаемых колебаний на активный элемент суммируют их с компенсационным напряжением при условии независимости тока усиливаемых колебаний от их напряжения.
На фиг.1 приведена эквивалентная схема усилителя с общей сеткой, бсуществляющего способ; на фиг.2 - эквивалентная схема усилителя с общей сеткой, поясняющая одно из возможных направлений реализации предлагаемого способа /тетродный вариант).
Устройство для реализации предлал гаемого способа содержит активный элемент 1, возбудитель 2, нагрузку 3 эквивалентное сопротивление входной колебательной цепи , источник 5 компенсационного напряжения.
Способ осуществляют следующим образом.
При усилении мощности электрических сигналов при помощи управляемого активного элемента, например, элект ронной лампы, включающем подачу питающих напряжений на электроды активного элемента 1, подачу усиливаемого сигнала от возбудителя 2 между управляющим и эмиттирующим электродами активного элемента 1, пропускание
тока активного элемента 1 через нагрузку 3 и одновременное пропускание через нагрузку 3 по меньшей мере части тока возбуждения, одновременно с подачей усиливаемого сигнала между
управляющим электродом и цепью связи
возбудителя 2 с нагрузкой 3 прикладыг вают компенсационное переменное нап пряжение, составляющее в сумме с переменным напряжением на управляющем электроде величину, меньше переменного напряжения на управляющем электроде.
Компенсационное напряжение повторяет характер изменения напряжения на управляющем электроде ив общем случае противофазно ему.
При этом напряжение возбуждения, развиваемое на клеммах возбудителя 2, в отличие от обычной схемы с общей сеткой, представляет собой алгебраическую сумму компенсационного напряжения и напряжения, действующего между управляющим электродом / и катодом.
В силу этого мощность возбуждения, необходимая для получения одинаковых значений анодного тока и, следовательно, одинаковой по сравнению -с известным усилителем по
схеме с общей сеткой выходной мощности в нагрузке 3, оказывается меньшей во столько раз, во сколько алгебраическая сумма компенсационного напряжения и напряжения, действующего между управляющим электродом и катодом, меньше напряжения между управляющим электродом и катодом.
Таким образом, за счет уменьшения мощности возбуждения во много раз повышается коэффициент усиления усилителя по мощности при сохранении общего .принципа работы усилителя.
В устройстве осуществляющем способ (фиг.1) между управляющей сеткой 6 активного элемента 1 и цепью связи . входа устройства (точка С) с нагрузкой 3 ( 2 о) прикладывают переменное компенсационное напряжение , сое3тавляющее в сумме с переменным напр жением UA,{ на управляющей сетке G величину, меньше переменного напряV v на сетке G и.и.и,. (/) При этом напряжение возбуждения, развиваемое на выходных клеммах воЗ О/дителя 2, равно . + ., а мощность возбу)йдения Р определяется по формуле ()- f) устройстве колёбатель В известном ное напряжение Ua,j, действующе Wrtk. действующее между анодом А и катодом К активного элемента равно алгеб{}аической сумме напряжений (af иЦ, Действующих между анодом А и управляющей сеткой Q , между управляющей сеткой Q и катодом К . В отличие от эУого в устройстве осуществляющем предлагаемый способ при введении компенсационного напряжения U (фиг. 1) , напряжение Од, действующее между анодом А и яато-/ дом К активного элемента 1, представ ляет алгебраическую сумму напряжений.
Чи.и1
где U - напряжение на нагрузке 3 (z;). Из основного условия 41V предла. гаемого способа понятно, что U сдви нуто по 1фазе (противофазно) относительно . . Соответственно сравнивая эквивалентные схемы усилителей напряже ния между анодом и катодом активных элементов в устрс)йствах по предлагаел мому и известному способах и принимая
аг OZ ч
Соответственно равны и колебатель40ные напряжения на этих нагрузках
или
г/з;
, 94 полумаем, Mto U{x, Uc,, , т.е. высо(кочастотное напряжение, лействующее между анодом А и катодом К в устройстве больше соответствую1Ц эго напряжения в известном устройстве при равных прочих параметрах активного элемента, колебательных систем и нагрузки.. Рассмотрим влияние переменного компенсационного напряжения Иi на энергетический баланс колебательных мощностей между активным элементом 1 и возбудителем 2 при условии, что 8 ) , W ,Ug Ugic, т.е. токи I g; г возбудителей 2,токи анода tа ; 1 управляющие напряжения Ug, U активного элемента I а raimtfTnan o-rnu uarnuanv 77 . g также параметры нагрузок 32а %/ Za и входных колебательных цепей X,j, Х, идентичны для известного устройства и устройства, реализующего предлагаемый способ. . При выполнении условия С) мощность Р( j выделяемая в нагрузке Z известного устройства,равна мощности Рц, выделяемой в нагрузке 2д устройства, осуществляемого предлагаемый способ, (фиг.) Р ,-1т 7 Н 2 С « р . ifr 7« Н- а причем о«, ), соответственно (
де P.. - колебательная мощность,
выделяемая в нагрузке (традиционная схема устройства с общей сеткой по известному способу);5 Рцц - колебательная мощность, отдаваемая активным элементом в известном способе; Pg - колебательная мощность, от даваемая возбудителем 2 в
известном способе . Аналогично.
p;4iaC44C4i3(.,,
или
.
де PU - колебательная мощность,выделяемая 8 нагрузке (усилитель, реализующий предлагаемый способ (фиг.1); нч олебательная мощность, отдаваемая активным .элементом 1 (фиг.1);25 р- - колебательная мощность, отдаваемая возбудителем 2 (фиг.1).
В обоих случаях мощности, выделямые в нагрузках 2io и Za .складываются из мощностей , PHIJ , отдаваемых активным элементом 1 , и мощностей Pg, PQ возбудителя 2.
Введение компенсационного напряения УК противофазного напряжению 35 и по условию (3), увеличивает мощность, выделяемую активным элементом 1 в нагрузке 2д и уменьшает мощность, выделяемую в этой нагрузке возбудите-, лем 2 за счет увеличения Уду; по срав- 40 нению cUqj,.
Рассмотрим зависимость коэффициента усиления по мощности устройства в зависимости от величины и знака компенсационного напряжения UK при 45 неизме ности тока возбудителя 1 .
Если компенсационное UK равно и противоположно по знаку напряжению идк. ТО мощность возбуждения Р в соответствий с выражением JQ (3) равна нулю,(ив 0) ,аРн-Р,,
В случае, если компенсационное напряжение Ujt протиаофазно напряжению на управляющем электроде 55 и превышает его по абсолютной величине, напряжение возбудителя 2 Ug становится отрицательным.
В этом случае возбудитель 2 не отдает мощность, а потребляет ее от устройства, так как.мощность Р,, активного элемента 1 превышает мощность Рц , выделяемую в нагрузке 7.Д устройства.
Эта мощность рассеивается в возбудителе 2 (например, на аноде электронного прибора, развязывающих цепяхвентиле, циркуляторе) .
Следует отметить, что ток IB возбудителя 2 остается неизменным для поддержания Vgj, /, что обеспечивает заданный режим работы устройства .
В случае, если компенсационное напряжение /, противофазно напряжению на управляющем электродеУл и меньше его по абсолютной величине, то мощность возбуждения оказывается во столько раз меньше мощности возбуждения аналогичного известного устройства (достроенного по схеме с общей сеткой), во сколько раз алгебраическая сумма напряжений на управляющем электроде Vgjj и компенсационного J меньше напряжения Vg,, на управляющем Электроде.
Во всех рассмотренных случаях коэффициент усиления устройства Кр определяется (также, как и в устройствах с общей сеткой) как отнЬшение мощности Рц в нагрузке 3 Zg устройства к мощности возбу)кдения . о1
k
р
, где Кр - коэффициент усиления устройства, реализующего предлагаемый способ.
При этом коэффицент усиления Кр увеличивается во столько раз, во сколько уменьшается мощность возбуждения.
Как следует из схемы устройства (фиг.и при неизменном токе возбудителя Ig при изменении величины напряжения О g на выходных клеммах возбудителя 2 не возникает никаких дополнительных обратных связей между входными и выходными цепями по сравнению с известной схемой с общей сеткой и в обоих случаях обратная связь между входными и выходными цепями усилителя определяется междуэлектродной емкостью активного элемента. Таким (Образом, с точки зрения величины обратной связи устройство по схеме с общей сеткой и устройство, реализую щее предлагаемый способ, идентичны. Получено экспериментальное подтверждение эффекта повышения коэффи циента усиления (фиг.2). В усилителе компенсационное напряжение появляется между точками т, п источника конпенсацмонного напряжения пассивного многополюсни ка 5 при протекании по его элементам тока Ig возбуждения, состоящего из алгебраической суммы токов: экранной сетки Irf,, управляющего Электрода , тока, протекающего через входную колебательную цепь tlgy,, и тока нагрузки 2lq усилителя ,. . В результате испытания усилителя мощность возбудителя Рд при неизмен ных значениях тока Ig возбуждения (roKalo, нагрузки токов, сеток , и входной колебательной цепи Ц 6 полезной колебательной мощное ти на сопротивлении нагрузки 32 анодной цепи усилителя снижена в 20 раз. При этом значение коэффициента усиления усилителя по мощности согласно предлагаемому способу сос тавляе т 25 (при коэффициенте 30 уси ления контрольного усилителя,построенного по традиционной схеме с общей сет|;сой на том же активном элементе;. Предлагаемый способ может быть реализован практически в любом усили теле, построенном по схеме с общей сеткой и выполненном на электронном приборе любого типа (триод, тет род и т.п.)а также и в усилителе, построенном на полупроводниковом приборе . (транзисторе или т.п.) , например, по схеме с общей базой. Используемый термин управляющий электрод имеет широкое значение, охватывающее управляющую сетку электронной лампы, базу транзистора и т.п. а термин эмиттерующий электрод соответствует понятиям ка тод, эмиттер и т.п. Общим обязательным условием для усилителей, реализующих предлагаемый способ,, является протекание по меньшей мере масти тока возбуждения через нагрузку усилителя. 69В При этом подача компенсационного напряжения возможна любым известным методом прИпомощи любых известных для этих целей средств, например, от внешнего Синхронизированного с возбудителем источника (генератора) или, что является наиболее целеоообразньм и перспективным, при помощи встраиваемых в усилитель пассивных элементов (в частности, пассивного многополюсника, как показано на фиг.2). Цепь связи входа усилителя с яагрузкой, которая в традиционных усилителях образована обычно кабелем или линией передачи, в усилителе, реализующем способ, может быть выполнена также на основе кабеля или линии передачи в случае использования внешнего источника компенсационного напряжения или может быть образована элементами формирующего компенсационное напряжение пассивного многополюсника или т.п. Конкретное, конструктивное оформление способа может быть самым различным на основе известных средств и не представляет серьезных трудностей для специалистов. Преимущества усилителей, реализующих предлагаемый способ, заключаются в том, что коэффициент усиления по мощности по сравнению с традиционными усилителями, собранными по схеме с общей сеткой может быть увеличен,как показали расчетные даннь1е и результа ты экспериментальной проверки, на порядок и более. Использование предлагаемого способа по построении усилителей мощности на электровакуумных приборах или транзисторах позволит уменьшить число усилительных каскадов, увеличить надежность и промышленный КПД, э также снизить себестоимость радиоустройств широкого применения и соответственно упростить их эксплуатацию. Кроме того, при современном уровне полупроводниковых приборов предлагаемый способ в значительной мере упро|Дает задачу Непосредственной стыковки оконечных каскадов мощныхусилителей на электровакуумных приборах с предварительными каскадами на транзисторах.
/;
r
% I b;
ift
4f
«
i
f I
ОЯ
r
ir/.
ji
1/7
Vx
V
T V
фш,2
СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСН КИХ КОЛЕБАНИЙ, основанный на подаче этих колебаний на управляемый актива; ный элемент, например, электронную лампу, с последующим выделением усиленных колебаний на нагрузке при условии протекания тока усиливаемых колебаний через активный элемент и нагрузку, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента усиления по мощности за счет уменьшения мощности подводимых колебаний при сохранении устойчивости работы активного элемента, формируют компенсационное напряжение, синфазное .с усиливаемы1«4 колебаниями, и до,подачи усиливаемых юэлебаний на активный элемент суммируют их с компенсационным напряжением при условии независимости тока усиливаемых колебаний от их напряжения. (Л с / QJt/f.f
