6) Коэффициент полезного действия анодной иепи tj. Это есть отношение колебательной мощности к подводимой мощности

В режиме класса А коэффициенты j и ; меньше единицы и поэтому VI < . Это обстоятельство является существенным недостатком данного режима.

Рассмотрим физическую сущность процесса создания колебательной мощности в анодном контуре усилителя. Для этого предварительно отметим два важных положения:

- когда движение свободного электрона ускоряется, то его кинетическая энергия возрастает, происходит это за счет отбора энергии от того истерника, который ускоряет движение электрона;

- когда движение свободного электрона тормозится, то его кинетическая энергия убывает, происходит это потому, что тормозимый электрон отдает часть своей энергии источнику торможения.

Если возбуждение усилителя отсутствует, на контуре напряжения нет. В это время все электроны в лампе летят к аноду ускоренно только под воздействием напряжения /Га-

При наличии возбуждения усилителя на движение электронов кроме напряжения Е, оказывает влияние также и контурное напряжение. В положительный полупериод входного сигнала контурное напряжение тормозит электроны и энергия в контуре возрастает. В отрицательный полупериод входного сигнала контурное напряжение ускоряет электроны и энергия в контуре уменьшается.

Но из графиков, изображенных на рис. 1.17, видно, что количество электронов, ускоряемых контуром, значительно меньше тормозимых. Объясняется это действием сеточного напряжения, которое изменяется в противофазе с анодным напряжением. По данной причине анодный контур усилителя получает энергии больше, чем отдает ее лампе. Разность между эти.ми энергиями и обеспечивает созданиг колебательной мощности, т. е. той мощности, из-за наличия которой колебания в контуре поддерживаются незатухающими.

Понятия, термины и обозначения, рассмотренные выше, справедливы для любого режима усилителя. Они разъяснялись на примере режима класса А только потому, что данный режим простейший. На практике он применяется сравнительно редко. В выходных усилителях он вообще не используется ввиду низкого КПД и по другим причинам.

4. Физические процессы и энергетические соотношения в усилителе мощности при колебаниях второго рода

При колебаниях второго рода лампа усилителя работает в нелинейном режиме. Ее анодный ток имеет форму периодически по-

вторяющихся импульсов, в зависимости От угла отсечки анодного тока режим можег быть класса В, С или АВ.

Из § 1 известпо, что импульсный ток состоит из постоянной составляющей и множества гармоник. Любая гармоника анодного тока может создавать полезный эффект, т. е. поддерживать колебания в контуре незатухающими. Для этого необходимо настроить анодный контур усилителя на частоту рабочей гармоники. Отсюда следует, что усилитель мощности при колебаниях второго рода может работать не только в режиме обычного усиления, но и в режиме умножения частоты.

В режиме усиления анодный контур настроен на частоту входного напряжения. Поэтому он имеет большое сопротивление (активное по характеру) только для первой гармоники анодного тока. Она и является рабочей гармоникой. Для всех высших гармоник сопротивление контура ничтожно мало. Ввиду этого напряжение на контуре изменяется синфазно с первой гармоникой анодного тока. Оно синусоидальное, а следовательно, одночастотное.

Напряжение на аноде лампы, оставаясь все время положительным, изменяется в противофазе с напряжением на контуре. Графики физических процессов, происходящих в режиме усиления класса В, изображены на рис. 1.18.

Из графиков видно, что колебательная мощность, выделяемая в контуре, создаесся только первой гармоникой анодного тока. Поэтому

k = -/„,a,-t/„a=-/Lr. (1.18)

Если лампа работает в буферном, недонапряженном или критическом режиме, то

mal = "l • а макс-

Следовательно, в таких режимах колебательную мощность можно определять по уравнению

Як=•al•4.,aкc•£a, (1.19)

где ai- определяется по графикам в соответствии с углом отсечки импульсов анодного тока.

Мощность постоянного тока, забираемая анодной цепью от источника питания, в этих режимах определяется так:

Яо = /аО-£а = Яо-4макс-£а. (1.20)

Коэффициент полезного действия анодной цепи усилителя мощности рассчитывается по уравнению

=- = -Т-Ь- 0-21)

где Yi - коэффициент исполгзования первой гармоники анодного

тока ,„=-=ft).

С уменьшением угла отсечки анодного тока коэффициент fi возрастает, приближаясь к 2. Соответственно увеличивается КПД усилителя, стремясь к коэффициенту использования анодного напряжения. На практике наиболее часто 5=0,75--0,95, а •[•1 = 1,2-;-1,8.

Рис. I.I8. Графики физических процессов, происходящих в усилителе мощности, при работе лампы в режиме колебаний второго рода

Теоретически КПД усилителя мощности, работающего в режиме класса С, может приближаться к 100%. Практически же оц не превышает 8090%.

Высокий КПД усилителя в режиме класса С объясняется фи-зИ(Чески тем, что лампа оказывается отпертой только в то вргмя, когда тормозящее напряжение контура достаточно велико.

В режиме умножения частоты усилитель работает в тех случаях, когда его контур настроен на частоту какой-либо высшей гармоники анодного тока.