Высокостабильный задающий генератор

Радио, 1953, №6.

Одной из важнейших задач, возникающих при конструировании коротковолнового передатчика, является получение высокого постоянства частоты генерируемых им колебаний. Стабильность частоты передатчика тем выше, чем меньше изменяются параметры колебательного контура его задающего генератора при повышении или понижении температуры, чем слабее влияет на резонансную частоту контура изменение режима работы подключённой к нему лампы и чем больше добротность этого контура (круче его фазовая характеристика).

Чтобы изменения междуэлектродных ёмкостей лампы возможно меньше влияли на частоту генерируемых колебаний, можно увеличить ёмкость контура. Поясним это на примере генератора с самовозбуждением, выполненного по схеме с ёмкостной обратной связью (рис. 1). Ёмкость контура здесь складывается из ёмкости двух последовательно соединённых конденсаторов С1, С2 и междуэлектродных ёмкостей лампы: Сас - между её анодом и управляющей сеткой, Сск - между управляющей сеткой и катодом и Сак - между анодом и катодом. Увеличение или уменьшение междуэлектродных ёмкостей, имеющее место при изменениях (режима работы лампы, колебаниях температуры или механических сотрясениях, изменяет (резонансную частоту контура. Чем больше будут ёмкости конденсаторов С1 и С2, тем меньшим получится относительное отклонение ёмкости контура от среднего значения и, следовательно, тем меньше будет уход частоты генерируемых колебаний.

Схема генератора с ёмкостной обратной

Рис. 1. Трёхточечная схема самовозбуждающегося генератора с ёмкостной обратной связью.

Однако этот метод повышения стабильности частоты не может дать хороших результатов, так как увеличение ёмкости контура ведёт к уменьшению его добротности (на заданной частоте добротность контура получается тем большей, чем больше его индуктивность и меньше ёмкость).

Каким же образом можно ослабить влияние изменения междуэлектродных ёмкостей лампы на частоту генерируемых колебаний, не увеличивая общей ёмкости контура? Это можно сделать, включив последовательно с делителем напряжения С1С2, составленным из конденсаторов относительно большой ёмкости, третий конденсатор С3 сравнительно небольшой ёмкости (рис. 2). При этом общая ёмкость контура уменьшится, добротность его получится высокой, а влияние междуэлектродных ёмкостей лампы на частоту генерируемых колебаний будет ослаблено, так как эти ёмкости будут подключены параллельно к большим ёмкостям С1 и С2, и изменение междуэлектродных ёмкостей не вызовет заметного изменения общей ёмкости контура.

К достоинствам рассмотренной схемы относится также и то, что содержание гармоник в генерируемых ею колебаниях весьма мало. Объясняется это следующим. Переменная составляющая анодного тока лампы проходит от её анода к катоду одновременно по двум путям, первым из которых является конденсатор С1, а вторым - цепь, состоящая из последовательно соединённых конденсатора С3, катушки L и конденсатора С2. С повышением частоты сопротивление конденсатора С1 уменьшается, а цепи C3LC2 увеличивается, так как в неё входит катушка L сравнительно большой индуктивности. Вследствие этого в цепь C3LC2 ответвляется лишь незначительная часть тока гармонических составляющих.

Напряжение на управляющую сетку лампы снимается с конденсатора С2. Так как с повышением частоты ослабевает ток в цепи C3LC2 и одновременно уменьшается сопротивление конденсатора С2, напряжение гармоник, подводимое к управляющей сетке лампы, оказывается весьма малым. Таким образом, в этой схеме обратная связь для гармоник получается очень слабой, вследствие чего они имеют небольшие амплитуды.

Трёхточечная схема генератора с ёмкостной обратной связью

Рис. 2. Трёхточечная схема самовозбуждающегося генератора с ёмкостной обратной связью и дополнительной малой ёмкостью С3

Схема рис. 2 отличается от схемы рис. 1 ещё и тем, что в ней из-за наличия конденсатора С3 колебательный контур LC1C2C3 слабо связан с лампой (на управляющую сетку лампы подаётся лишь незначительная часть высокочастотного напряжения, образующегося на этом контуре). Вследствие этого при больших ёмкостях конденсаторов С1 и С2 значительно снижается отдаваемая генератором мощность.

Стабильность частоты колебаний, создаваемых генератором, собранным по схеме рис. 2, при хорошем его конструктивном выполнении очень высока, и с влиянием на частоту изменений питающих напряжений практически можно не считаться. Чтобы высокая стабильность частоты сохранялась в течение длительного времени, ёмкость С3 желательно составлять из двух-трёх конденсаторов, один из которых следует брать с отрицательным температурным коэффициентом. Установка нужной частоты обычно производится изменением ёмкости С3.

Чтобы уменьшить влияние нагрузки на задающий генератор, последующую ступень обычно делают апериодической или ставят в режим удвоения частоты, причём напряжение смещения лампы этой ступени подбирают таким, чтобы она работала без сеточных токов.

Ослабление влияния изменений междуэлектродных ёмкостей лампы на частоту колебаний может быть достигнуто и в трёхточечной схеме с автотрансформаторной обратной связью (рис. 3) подключением лампы к части витков контурной катушки. При этом междуэлектродные ёмкости оказываются присоединёнными параллельно не всему контуру, а к части его, вследствие этого их изменения и будут меньше влиять на частоту. Однако схема рис. 3 по сравнению со схемой рис. 2 обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что вследствие наличия в ней индуктивного делителя напряжения коэффициент обратной связи, а вместе с тем и содержание гармоник увеличиваются с ростом частоты (в противоположность схеме рис. 2). По этой причине стабильность частоты колебаний в этой схеме получается несколько ниже, чем в предыдущей (частота больше зависит от изменений питающих напряжений).

При конструировании задающего генератора по схеме рис. 2 нужно учитывать, что на конденсаторе С3, входящем в делитель напряжения С1С2С2, падает наибольшая часть напряжения; поэтому напряжение, подводимое к управляющей сетке лампы, может оказаться недостаточным для самовозбуждения генератора. Для облегчения самовозбуждения следит применять контурную катушку с возможно большей добротностью.

Трёхточечная схема автогенератора с автотрансформаторной связью

Рис. 3. Трёхточечная схема самовозбуждающегося генератора с автотрансформаторной связью

Для уменьшения вносимых потерь катушку следует выполнять на керамическом каркасе из голого медного провода и располагать её на достаточно большом расстоянии (не менее одного её диаметра) от экранов. Чтобы индуктивность катушки возможно меньше изменялась при колебаниях температуры, её следует наматывать с сильным натяжением, нагревая при этом провод до температуры 70-100°С. При выполнении задающего генератора на частоты 0,85 и 1,7 мГц для повышения добротности контура катушку можно намотать из литцендрата. В этом случае для уменьшения зависимости индуктивности катушки от температуры её нужно наматывать с натяжением, а затем её витки приклеить к каркасу раствором полистирола в нитробензоле.

Если генератор не самовозбуждается, следует увеличивать ёмкость С3, уменьшая соответственно ёмкости С1 и С2. Однако такое изменение указанных ёмкостей снижает устойчивость частоты генерируемых колебаний.

Схема высокостабильного задающего генератора

Рис. 4. Практическая схема задающего генератора с высокой стабильностью частоты

На рис. 4 приведён вариант практической схемы задающего генератора, отличающийся высокой стабильностью частоты. Здесь анод лампы заземлён для высокочастотной составляющей с помощью конденсатора С7. Напряжение на вход следующей ступени снимается с высокочастотного дросселя Др индуктивностью в 3-5 мГн, включённого в цепь катода лампы. Конденсаторы С4 и С5 служат для компенсации температурного коэффициента частоты генератора. Индуктивность контурной катушки должна выбираться с таким расчётом, чтобы суммарная ёмкость конденсаторов С3, С4 и С5 не превышала 100-150 пф. В последней схеме можно применить триод 6С2С или пентоды 6Ж4, 6Ж8 и др. в триодном включении.

Л. Александров

BACK

Рейтинг@Mail.ru