Усилители-модуляторы на электронных лампах.

В тех случаях когда необходимо не только преобразовать управляющий сигнал постоянного тока в переменный, но и одновременно усилить его по мощности, модулятор выполняют на электронных лампах.

Рис. XIV.8. Принципиальные схемы однополупериодных усилителей-модуляторов на электронных лампах: а — с реостатно-емкостным выходом; б — с трансформаторным выходом

Усилители-модуляторы используются главным образом в каскадах предварительного усиления и преобразования и, как правило, за ними следует главный усилитель. Поэтому нагрузкой усилителя-модулятора является входное сопротивление главного усилителя, которое можно считать активным.

Усилители-модуляторы могут быть однополупериодными и. двухполупериодными.

На рис. XIV.8, а и б приведены принципиальные схемы усилителей-модуляторов на электронных лампах с реостатно-емкостным и трансформаторным выходами соответственно. В последнем случае параллельно вторичной обмотке выходного трансформатора подключается емкость С для образования колебательного контура, настроенного на частоту опорного напряжения (для выделения первой гармоники из спектра выходного сигнала). Следует заметить, что кроме триодов в схемах модуляторов могут применяться другие типы электронных ламп, например тетроды, пентоды и др.

Рассмотрим принцип работы и методику расчета на примере однопол упер йодного усилителя-модулятора, выполненного на трехэлектродных лампах (рис. XIV.8, а). На аноды обеих ламп подается опорное переменное напряжение

При входном сигнале равном нулю, и при равенстве параметров плеч модулятора по резисторам текут равные по величине, но противоположные по направлению анодные токи покоя ламп, зависящие от величины начального смещения . Эти токи создают равные по величине, но противоположные по знаку падения напряжения на резисторах в результате чего напряжение на выходе модулятора равно нулю.

Если входной сигнал отличен от нуля, то ток одной лампы возрастает, а в другой уменьшается по сравнению с током покоя, и напряжение на выходе модулятора будет пропорционально разности токов в плечах модулятора.

Рис. XIV.9. Идеализированная динамическая вольт-амперная характеристика триода, график анодного напряжения и форма импульса анодной тока

Найдем зависимость выходного напряжения модулятора от параметров схемы и режима работы. Используем известное уравнение идеализированной вольт-амперной характеристики триода [14]:

где — напряжение, действующее между анодом и катодом лампы;

— внутреннее сопротивление лампы;

— статический коэффициент усиления;

— отрезок (в вольтах), отсекаемый на оси абсцисс идеализированной анодной характеристикой лампы при

— напряжение, действующее между сеткой и катодом лампы;

— начальное смещение (от независимого источника постоянного тока).

На рис. XIV.9 приведена идеализированная динамическая вольт-амперная характеристика триода и форма импульса анодного тока

при . В этом случае амплитуда тока первой гармоники имеет вид

— угол отсечки анодного тока, определяемый из соотношения

или

При напряжении угол отсечки анодного тока одной лампы увеличится, а другой уменьшится. Новое значение углов отсечки анодного тока определится из выражения

Изменение угла отсечки анодного тока лампы приведет к изменению амплитуды тока первой гармоники, которая станет равной

Индексы 1, 2 в уравнениях (XIV.8) и (XIV.9) относятся к углам отсечки и анодным токам первой и второй ламп соответственно.

Приращение анодного тока лампы под действием приложенного напряжения датчика найдем, дифференцируя выражение (XIV.9) с учетом соотношения (XIV.8). Проделав необходимые вычисления, получим

Приращение напряжения на выходе модулятора будет равно

или, подставляя выражение (XIV.10), получим

Максимальное значение коэффициента преобразования модулятора найдем из формулы

Выражение (XIV. 12) справедливо лишь для малых значений по сравнению с На рис. XIV. 10 показана зависимость от отношения при углах отсечки анодного тока близким к

Режим работы ламп выбирают таким образом, чтобы угол отсечки анодного тока не был меньше а отношение не превышало 0,5.

При включении в анодные цепи модулятора трансформатора с настроенной на первую гармонику первичной или вторичной обмоткой при вычислении коэффициента преобразования необходимо вместо подставлять резонансное сопротивление контура, пересчитанное в анодную цепь с учетом сопротивления нагрузки.

На рис. XIV.И, а и б приведены принципиальные схемы двухполупериодных модуляторов. Все выводы, сделанные для однополупериодной схемы (рис. XIV.8, а), справедливы и для этих схем, с той лишь разницей, что коэффициент преобразования двухполупериодных модуляторов в 2 раза больше.