Генератор незатухающих электромагнитных колебаний на вакуумном триоде

Известно, что в реальном колебательном контуре, состоящим из замкнутого друг на друга конденсатора и катушки индуктивности всегда присутствует активное сопротивление. Возбуждённые в контуре электромагнитные колебания быстро затухают из-за выделения энергии на нагревание витков катушки индуктивности. Для создания незатухающих колебаний используется генератор, главной деталью которого является трёхэлектродная электронная лампа. Генератор электромагнитных колебаний представляет собой электронную автоколебательную систему.

Схема генератора изображена на рис. 33

Рис. 33

В состав генератора входят источник энергии (анодная батарея с ЭДС = Е_а), колебательный контур, состоящий из конденсатора ёмкостью С и катушки индуктивности L₁ – это электронный осциллятор, где возбуждаются и поддерживаются незатухающими электромагнитные колебания, а также механизм обратной связи, состоящий из вакуумного триода и катушки обратной связи с индуктивностью L₂.

Рассмотрим принцип действия генератора.

Рис. 34

На рис.34 изображён железный сердечник на который надеты катушка индуктивности колебательного контура L₁ и катушка обратной связи L₂. При замыкании ключа К в анодной цепи возникает анодный ток, возрастающий медленно из-за явления самоиндукции в катушке обратной связи, через которую анодный ток проходит. Возрастающий анодный ток создаёт в железном сердечнике возрастающее магнитное поле. Возрастающий магнитный поток в сердечнике возбуждает ЭДС индукции в катушке колебательного контура, и в колебательном контуре возникнет индукционный ток. Используя правило Ленца, нетрудно убедиться, что этот индукционный ток направлен таким образом, что положительным зарядом, а, следовательно, и положительным потенциалом заряжается верхняя пластина конденсатора, в то время как нижняя пластина заряжается отрицательно. При этом растёт потенциал сетки (такой ж как и на верхней пластине конденсатора). Это приводит к дальнейшему росту анодного тока.

Когда анодный ток достигнет насыщения, конденсатор окажется максимально заряженным, магнитный поток в сердечнике достиг максимального значения, ЭДС индукции стала равным нулю. Теперь заряженный конденсатор начинает разряжаться на катушку индуктивности, и ток в контуре поменяет направление. Это приводит к уменьшению потенциала сетки, а, следовательно, к уменьшению анодного тока и величины магнитного потока в сердечнике. В этом случае индукционный ток поменяет своё направление, которое теперь совпадает с направлением тока разрядки конденсатора. Когда конденсатор полностью разрядится, ток в контуре достигнет максимального значения и начнёт уменьшаться. Потенциал сетки становится отрицательным и убывает до значения запирающего напряжения на сетке. Ток в контуре и анодной цепи убывает и достигает нуля в тот момент, когда триод заперт. При этом конденсатор оказывается заряженным, но при этом заряд и потенциал его пластин поменяли знаки.

Теперь конденсатор контура начнёт разряжаться на катушку индуктивности, ток в контуре будет возрастать, а вместе с ним возрастёт потенциал сетки, что приведёт к увеличению анодного тока и возникновению в контуре индукционного тока, по направлению совпадающего с током разрядки конденсатора.

Далее все описанные выше процессы будут периодически повторяться. Тепловые потери в контуре на активном сопротивлении катушки индуктивности компенсируются индукционными токами, возникающими в контуре при изменении анодного тока за счёт энергии анодной батареи.

Итак, колебания в колебательном контуре возбуждаются и поддерживаются периодически меняющимся по величине анодным током. Изменение анодного тока в свою очередь управляет колебаниями в колебательном контуре через периодически меняющийся потенциал сетки триода.

Из всего вышесказанного следует, что колебания тока и напряжения в колебательном контуре, а также изменение анодного тока происходят с одинаковой частотой, собственной частотой колебательного контура и равной

На рис.35 изображено графическое представление работы триода с помощью его динамической сеточной характеристики.

Рис. 35

Здесь напряжение на сетке, равное напряжению на конденсаторе колебательного контура меняется как показано на рис, где ось времени вертикальна и направлена вниз. Справа показан примерный характер зависимости анодного тока от времени. Так работает генератор незатухающих колебаний по схеме с колебательным контуром в цепи сетки.

Применяется также схема генератора с колебательным контуром в цепи анода. Здесь колебательный контур и катушка обратной связи меняются местами.

Рис. 36

Принцип действия такого генератора аналогичен принципу действия генератора по схеме с колебательным контуром в цепи сетки.

Следует заметить, что направление обмоток катушек контура и обратной связи должно быть одинаковое. Если же оно будет встречным, то в момент замыкания ключа К индукционный ток будет такого направления, при котором потенциал сетки будет отрицательным, что скомпенсирует рост тока в момент замыкания. Индукционного тока в контуре не возникнет и генерации не будет.

Глава II. Свойства полупроводников. Полупроводниковые приборы.

Дата добавления: 2015-05-06