Стрижневі лампи: особливості застосування

Сьогодні о 11:30
Стрижневі лампи: особливості застосування

Стрижневі лампи: особливості застосування

Ці лампи зручні в переносній акумуляторній апаратурі через їх високу економічність, а також тому, що вони здатні витримати великі ударні навантаження.

Переваги стрижневих ламп у порівнянні зі звичайними сіточними лампами виявляються особливо яскраво при використанні їх у малогабаритній переносній батарейній апаратурі, що працює на УКХ. У статті розглядаються принципи побудови різних елементів схем УКХ апаратури, виконаної на стрижневих лампах. Однак з цього зовсім не випливає, що стрижневі лампи не можуть бути використані в апаратурі, що працює на довгих і середніх хвилях і на низькій частоті. Для посилення
напруги

високої частоти в УКХ діапазоні однаково придатні всі стрижневі радіолампи. Однак в економічній апаратурі доцільно застосовувати лампи 1Ж17Б, 1Ж18Б та 1Ж24Б.

Основна вимога до цих ламп при використанні їх у вхідних каскадах приймальних пристроїв - мінімальний рівень власних шумів. Такий рівень шуму приймально-підсилювальних стрижневих радіоламп зазвичай спостерігається, коли лампи працюють у режимі Е а = 60, Е g2 = 35-45 B і E g1 = -0,5-0 B.

Стрижневі лампи: особливості застосування
Для спрощення схеми зміщення на лампи каскадів УВЧ за слабкого сигналу, як правило, не подається (див. рис.1). У цьому випадку застосування ламп типу 1Ж17Б в режимі мінімального шуму невигідно через порівняно великий (порядку 2 мА) струму в ланцюзі високої напруги. В результаті на частотах до 50-70 мГц доцільніше використання на вході приймача ламп 1Ж18Б або 1Ж24Б. Ці лампи при E g1 =0 і Е g2 =40 споживають по анодно-екранної ланцюга струм порядку 0,75 мА, при цьому крутість характеристики становить близько 0,7 мА/В (замість 1 мА/В для лампи 1Ж17Б), а на розжарення лампи 1Ж24Б витрачається половина 8Б витрачається половина.

Реальний виграш у чутливості, що отримується в приймальному пристрої за рахунок застосування на вході стрижневих ламп замість сіткових (таких, наприклад, як 2Ж27П), оцінюється величиною 30-40% на частоті 50 мГц. З підвищенням частоти цей виграш збільшується завдяки меншому рівню власних шумів та вищому значенню вхідних опорів стрижневих ламп на високих частотах.

На частотах 100 мГц і від внаслідок малих величин індуктивностей резонансний опір контурів, отже, і посилення каскадів зменшується. Щоб забезпечити необхідне посилення, на частотах цього діапазону доцільно застосування ламп з більшою крутизною 1Ж17Б або 1Ж29Б, таким чином, програш споживаної потужності окупається збільшенням посилення, яке забезпечують ці лампи в порівнянні з лампами 1Ж18Б і 1Ж24Б.

Перетворення частоти

Каскади перетворювачів частоти, що працюють на метрових хвилях із застосуванням прямонакальних радіоламп, частіше виконуються на двох окремих лампах - змішувальній та гетеродинній. При цьому зазвичай в обох каскадах використовуються однотипні лампи пентоди. Така побудова перетворювача частоти забезпечує практично незалежне налаштування високочастотних контурів і високу стабільність роботи пристрою.

Змішувальний каскад на стрижневих лампах може виконуватися за однією або двомережевою схемою перетворення частоти, причому за першою схемою, в якій напруги сигналу і гетеродина подаються на сітку лампи, що управляє, можливе використання всіх приймально-підсилювальних ламп - 1Ж17Б, 1Ж18Б, 1Ж24Б. Необхідна напруга гетеродина в таких схемах перетворення частоти не повинна перевищувати 1,5-2 В. При більшій напрузі гетеродина можливе утворення побічних частот внаслідок обмеження анодного струму лампи у правій частині сіткових характеристик.
Стрижневі лампи: особливості застосування
Друга схема перетворення частоти здійсненна тільки на лампах 1Ж17Б і 1Ж29Б, що мають висновок від стрижнів захисної сітки. За цією схемою напруга сигналу подається на керуючу, а напруга гетеродина – на захисну сітку (Рис.2). Для отримання оптимального коефіцієнта перетворення напруга гетеродина при подачі його в ланцюг захисної сітки має бути не менше 12-15 В.

Слід зазначити, що конструкція стрижневих ламп в принципі дозволяє виконати спеціальну лампу змішувача з двома висновками від стрижнів сіток, що управляють, і здійснити таким шляхом подвійне управління електронним потоком.

Посилення напруги ПЧ

Для багатокаскадних підсилювачів проміжної частоти приймальних пристроїв призначені стрижневі радіолампи 1Ж18Б та 1Ж24Б.

Типовою схемою для портативних УКХ радіоприймачів зазвичай вважається трикаскадний підсилювач проміжної частоти з двоконтурним фільтром в аноді лампи кожного каскаду. Така схема дозволяє отримати високу вибірковість приймача та необхідне посилення. Коефіцієнт посилення кожного каскаду в цьому випадку повинен бути не менше 25. Однак отримання такого посилення з одного каскаду на двоконтурному фільтрі пов'язане з постановкою ламп у режим, при якому споживання по анодно-екранному ланцюзі лампи кожного каскаду знаходиться в межах 1,0-1,2 мА або близько 3,5 мА.
Стрижневі лампи: особливості застосування
Щоб скоротити загальне споживання енергії, що витрачається для живлення приймального пристрою в тих випадках, коли розміри його мають менше значення, раціональнішим виявляється використання чотирикаскадного УПЧ з двоконтурними фільтрами і гранично полегшеним режимом кожного каскаду (Е а =40-45 В, E g2 = 20-25 B, E. При такій схемі побудови тракту УПЧ споживання кожного каскаду знижується до 0,30-0,35 мА, в той же час підвищується стійкість роботи тракту проміжної частоти (особливо при високому значенні fпр), так як посилення кожного каскаду при четирехкаскадном УПЧ в два з лишком рази. Схема каскаду УПЧ на лампі 1Ж18Б наведено на Рис.3.

Амплітудне обмеження

Прийомно-підсилювальні стрижневі радіолампи 1Ж17Б, 1Ж18Б, 1Ж24Б можуть успішно використовуватися як амплітудні обмежувачі в приймачах, призначених для прийому ЧС сигналів. Так, в режимі Е а =35, E g2 =40 В, E g1 =-1,5 на лампі 1Ж17Б забезпечується різкий поріг обмеження при напрузі проміжної частоти в порівнянні з тим випадком, коли амплітудний обмежувач виконується на прямонакальних лампах з навитими сітками.

Застосування в тракті проміжної частоти 4-каскадного УПЧ з гранично полегшеним режимом кожного каскаду дозволяє іноді в приймачах ЧС відмовитися від застосування спеціальних амплітудних обмежувачів і використовувати для цієї мети звичайний (п'ятий) підсилювальний каскад. При низьких анодно-екранних напругах на лампах і малих сигналах на вході пристрою роль амплітудного обмежувача виконує останній (п'ятий) каскад. У міру збільшення вхідної напруги обмежувачами стають четвертий, за ним третій, другий та перший каскади УПЧ. Завдяки цьому досягається дуже ефективне обмеження та стійка робота каскадів, а весь тракт посилення ПЧ складається з п'яти однакових каскадів.

Генерування високочастотних коливань

Найбільш широке практичне застосування знаходять в основному три схеми лампових генераторів високочастотних коливань: із заземленим катодом, із заземленою сіткою, що управляє, і із заземленим анодом. Кожну з цих схем можна поділити ще за видами зворотного зв'язку.

У радіоаматорській практиці схема із заземленим катодом застосовується зазвичай у діапазоні коротких і ультракоротких хвиль. У діапазоні НВЧ частіше застосовується схема із заземленою сіткою, що управляє. Значно рідше застосовується схема із заземленим анодом, хоча на частотах метрового діапазону вона становить найбільший інтерес.
Стрижневі лампи: особливості застосування
На Рис.4 зображено схему лампового генератора із заземленим анодом і з коливальним контуром в анодному ланцюзі лампи. Анодний контур має зв'язок з контуром в ланцюзі сітки, що управляє, тільки через загальний електронний потік: перша гармоніка анодного струму, протікаючи послідовно по зовнішньому (анодному) контуру і по катодній частині внутрішнього (сіткового) контуру, створює падіння напруги на них. Частоту коливань у цій схемі визначає контур ланцюга сітки, а анодний контур використовується як буферний - з нього знімається напруга для подальшого посилення коливань або подається на змішувальну лампу перетворювача частоти. Напруга на внутрішньому контурі служить лише підтримки незатухающих коливань у схемі.

Завдяки відсутності зовнішнього зв'язку між контурами вплив навантаження, що підключається до зовнішнього контуру, не впливає на стабільність частоти такого генератора. Отже, двоконтурна схема генератора коливань як би поєднує в собі власне ламповий генератор і "буферний каскад", що розділяє ланцюги генерування та навантаження. Цей генератор, відомий під назвою "двоконтурного генератора з електронним зв'язком", висуває спеціальні вимоги до електронної лампи. По-перше, тут можливе використання тільки екранованих ламп; по-друге, міжелектродні ємності лампи сітка-анод С ag та анод-катод Сак повинні бути можливо меншими (менше 30.10 -3 пФ).

Стрижневі радіолампи 1Ж17Б, 1Ж29Б та 1П24Б, маючи досить малі значення прохідних ємностей, задовольняють вимогам роботи у двоконтурних схемах генераторів з електронним зв'язком. Застосування останніх дозволяє генерувати стабільні коливання діапазоні вище 100 мГц. У цьому випадку двоконтурну схему генератора доцільно використовувати в режимі подвоєння частоти, коли анодний контур налаштований в бажаній ділянці діапазону, а внутрішній (сітковий) контур служить для генерації частоти вдвічі нижче.

Така особливість генератора з електронним зв'язком може бути використана для генерування частот порядку 100-300 мГц.

Посилення потужності

Економічний пентод 1П24Б призначений для роботи у вихідних каскадах малогабаритних радіопередаючих пристроїв. На Рис.5 наведено варіант схеми вихідного каскаду УКХ передавача, в якому встановлена ​​така лампа.
Стрижневі лампи: особливості застосування
Лампа 1П24Б, незважаючи на її малі розміри, забезпечує в типовому режимі коливальну потужність в анодному навантаженні порядку 2,5 Вт. При цьому максимальний імпульс анодного струму може становити 90-100 мА. Катодний струм лампи в такому режимі може досягати 30-35 мА, що створює додатковий підігрів нитки напруження. Тому в типовому режимі застосування (Е а = 150 В, E g2 = 125 B), тим більше в гранично допустимому експлуатаційному режимі (Е а = 300 В, E g2 = 200 В), рекомендується паралельне з'єднання ниток напруження. У цьому випадку струм розжарення становить 240 мА і тому додатковий підігрів нитки розжарення не є небезпечним. Такий режим живлення нитки розжарювання лампи виявляється вигіднішим і з погляду підвищення вхідного опору лампи.
Стрижневі лампи: особливості застосування
На Рис.6 наведена характеристика навантаження лампи 1П24Б, знята на частоті 45 мГц за схемою Рис.5. Як випливає з кривих, при переході в перенапружений режим (коли R oe R oe опт ) коливальна потужність в анодному контурі лампи різко зменшується, зростають потужності, що розсіюються на стрижнях анода і екрануючої сітці, і різко падає ККД. Це тим, що з переході в перенапружений режим внаслідок яскраво вираженого перегину анодних характеристик при малих залишкових напругах на аноді коефіцієнт використання анодного напруги = U макс /E досягає одиниці . У цей час залишкова напруга на аноді дорівнює нулю або негативно, а напруга на стрижнях, що екранують, більше анодного. В результаті відбувається перерозподіл електронного потоку: миттєве значення анодного струму дорівнює нулю, а струм електродуючих електродів максимальний; в імпульсі анодного струму утворюється глибокий провал і тому коливальна потужність різко зменшується.

Розгляд різних режимів роботи показує, що лампа 1П24Б може успішно використовуватися в недонапруженому режимі, тобто при анодному навантаженні менше оптимального. Ця особливість лампи може бути вигідно використана на частотах 200-250 мГц, де зазвичай важко мати оптимальну величину анодного навантаження і внаслідок цього більша частина потужності, що підводиться, розсіюється на електродах лампи.

На частотах вище 100 мГц у вихідних каскадах на стрижневих лампах типу 1П24Б вигідно використовувати двотактну схему. Завдяки тому, що вхідні та вихідні ємності ламп у цьому випадку входять до коливальних контурів послідовно, початкова ємність контуру виходить меншою, ніж при однотактній схемі. Внаслідок цього вдається виконати контур із великим еквівалентним опором. Схема двотактного вихідного каскаду передавача частот вище 100 мГц на лампах 1П24Б наведена на Рис.7.
Стрижневі лампи: особливості застосування
Природно, що для роботи у двотактній схемі потрібно підбирати лампи з однаковими значеннями струму анода I a , крутості характеристики S і міжелектродних ємностей С вх і С вих .

Надрегенерація

Завдяки простоті та високій чутливості надрегенеративні приймачі набули великого поширення в радіоаматорській практиці.

З усіх існуючих схем надрегенераторів кращі результати по чутливості і величині звукової напруги забезпечує надрегенератор, зібраний за схемою зі стороннім джерелом напруги, що гасить, що вводиться в ланцюг екрануючої сітки. Схема надрегенератора з стороннім джерелом напруги, що гасить, виконана на стрижневих радіолампах 1Ж17Б, наведена на Рис.8. Високочастотні коливання за наведеною схемою виникають у так званому "м'якому" режимі збудження і перериваються шляхом зміни крутизни характеристики анодного струму ланцюга сітки, що екранує. Джерелом напруги, що гасить (перериває) служить генератор синусоїдальних коливань надзвукової частоти, виконаний на лампі Л2. Величина напруги, що гасить, на екрануючій сітці лампи Л1 генератора ВЧ коливань повинна бути 20-25 В ефективної напруги. Підвищення цієї напруги не покращує чутливості приймача, а призводить лише до розширення смуги пропускання.
Стрижневі лампи: особливості застосування
Коли габарити, вага та економічність радіоприймального пристрою відіграють вирішальне значення, генератори високочастотних та надзвукових коливань можна виконати на одній лампі (наприклад 1Ж17Б). У цьому випадку генератор високочастотних коливань збирають за двоконтурною схемою з електронним зв'язком, а генератор напруги, що гасить - за схемою із заземленим катодом.

Особливості конструювання вузлів апаратури із застосуванням стрижневих радіоламп

Особливість конструювання вузлів апаратури із застосуванням стрижневих ламп пов'язана в основному з тим, що ці лампи призначені для безпосереднього впаювання в схему. Довгий час радіолампи були змінною деталлю в апаратурі. При цьому можливість заміни несправної лампи забезпечувалася застосуванням проміжної деталі між лампою та рештою монтажу - лампової панелі. Однак лампова панель неминуче погіршує параметри лампи та всього пристрою – збільшує ємності та вносить додаткові втрати. Перехідний опір контактів у ламповій панелі змінюється (особливо в умовах трясіння та вібрації), а внаслідок окислення поверхні пелюсток панелі та контактних штирьків лампи воно може збільшуватися до порушення контакту. Часто скло балонів у місці виведення електродів дає тріщини.

У зв'язку з широким використанням діапазону метрових хвиль ці недоліки лампових панелей стають дуже відчутними. На частотах цього діапазону монтажні провідники стають настільки короткими, що лампа як би "вростає" в решту монтажу, стає його частиною, а ємності та індуктивності лампи становлять значну частку ємності та індуктивності коливального контуру.

Тривалий термін служби стрижневих радіоламп (що перевищує 2000 годин для приймально-підсилювальних і 1000 годин для генераторних), їх висока механічна міцність, що забезпечується застосуванням стрижнів як електроди, і малі розміри дозволяють відмовитися від лампових панелей, а лампи припаювати як і всі інші деталі. Надійність роботи апаратури при такому застосуванні ламп значно підвищується.

З наведених у статті схем окремих каскадів випливає, що основними елементами приймально-підсилювальних та генераторних каскадів радіотехнічних пристроїв є лампи та коливальні контури. Інші деталі схеми каскадів (переважно, опору і конденсатори) створюють необхідний режим роботи лампі, мають, зазвичай, проти нею менші розміри і групуються навколо кожної лампи. Внаслідок цього є доцільним розміщення лампи з усіма деталями, що входять у цей каскад, на окремій ізоляційній платі. При цьому деталі розміщуються в безпосередній близькості до лампи, припаюються до шин друкарського монтажу або стійки, запресовані в плату. Завдяки такому компактному монтажу покращуються блокування високої частоти, а отже, і стійкість роботи каскаду в цілому.

У тих випадках, коли розміри котушки індуктивності та конденсатора контуру невеликі (наприклад, підсилювачі напруги проміжної частоти при f=1 мГц), на платі лампового вузла можна розмістити контурні деталі.

Практика показує, що каскадне виконання апаратури чи окремих функціональних вузлів її найбільш доцільно проти варіантом, коли окремі вузли чи вся апаратура монтуються загальній ізоляційної платі.

У разі дуже важко уникнути небажаних паразитних зв'язків, викликаних недосконалістю діелектричних властивостей матеріалу плати, унаслідок чого стійкість роботи вузла і апаратури загалом знижується.
Додати коментар
Коментарі доступні в наших Telegram и instagram.
Новини
Архів
Новини Звідусіль
Архів