§ 28. Составление принципиальной схемы УРУ

Этот этап проектирования рассмотрим на примере принципиальной схемы двухтактного УРУ с неоднородной выходной линией при n₁ = 2 и n₂ = 2 (рис. 54).

Рис. 54. Полная принципиальная схема мощного двухтактного УРУ

При двухтактной схеме УРУ наряду с основными звеньями анодной линии, элементами которых являются выходные емкости лампы, целесообразно предусмотреть дополнительные П-звенья в однородной части УРУ. В эти звенья вводятся сопротивления R₁, R₂ (рис. 54), служащие для подавления волн четных гармоник и симметрирования двухтактной схемы (см. § 10). Емкости конденсаторов этих звеньев равны выходной емкости лампы с учетом емкости монтажа, а катушки выполняются так же, как и катушки основных звеньев однородной линии.

Неоднородный участок анодной линии может не содержать дополнительных звеньев. При этом сопротивления R₃ - R₅, также служащие для подавления четных гармоник и симметрирования, подключаются в цепи дополнительных конденсаторов основных звеньев (рис. 54). Для повышения эффективности подавления четных гармоник последовательно с этими сопротивлениями включены индуктивности L₁ и L₂. Величины R₁ - R₅ и L₁ - L₂ выбираются в соответствии с рекомендациями, приведенными в § 10.

При работе на несогласованную нагрузку, когда усилитель "приобретает" полосовые свойства, может оказаться целесообразным включение дополнительных звеньев и в неоднородный участок анодной линии (см. § 19).

При наличии дополнительных звеньев в анодной линии сеточная линия также должна содержать дополнительные звенья (рис. 54) для обеспечения синфазности сложения токов отдельных ламп в нагрузке.

В сеточные линии также целесообразно включать сопротивления (R₇ - R₁₀ на рис. 54), которые будут подавлять возможные четные гармоники в сеточной линии и дополнительно симметрировать двухтактную схему.

Сеточные линии УРУ можно строить на основе П-звеньев, граничная частота которых в два раза выше граничной частоты П-звеньев анодной линии [53]. В этом случае входное сопротивление сеточной линии в любом сечении в рабочем диапазоне частот с высокой степенью точности равно постоянному и активному сопротивлению, что обеспечивает высокую устойчивость УРУ. Однако для обеспечения синфазности сложения токов отдельных ламп на каждое П-звено анодной линии (включая дополнительные звенья) должно приходиться по два П-звена сеточной линии.

Для согласования сеточной линии с устройством, возбуждающим УРУ, а анодной линии - с нагрузкой в схеме необходимо предусмотреть широкополосные трансформаторы (Тр₁ и Тр₂ на рис. 54). Использование этих трансформаторов позволяет возбуждать УРУ от однотактного усилителя и согласовывать анодную линию с несимметричным фидером. Обычно эти трансформаторы выполняются на ферритовых сердечниках. Особенности их конструкции и расчета можно найти в [36, 37, 63, 64].

Для согласования анодных линий обоих плеч для четных гармоник к средней точке первичной обмотки выходного трансформатора следует подключить активное сопротивление (R₆ на рис. 54), величина которого равна половине волнового сопротивления выходного П-звена анодной линии (см. § 10).

Во всех линиях необходимо предусмотреть согласующие полузвенья.

Емкости сеточных линий образуются из последовательного соединения двух конденсаторов (например, С₃ - С₄ или С₁ - С₂ на рис. 54). Один из этих конденсаторов, подключенный к отводу катушки линии (например, С₃ на рис. 54), играет двоякую роль. Во-первых, он является разделительным конденсатором, предотвращая проникновение постоянного напряжения смещения с сетки лампы на катушки линий. Во-вторых, он является одним из элементов емкостного делителя, предназначенного для уменьшения напряжения возбуждения на сетках первых ламп при неравномерном использовании ламп по току (см. рис. 37 и § 16). Емкость этих конденсаторов для последних ламп, которые полностью используются по току, выбирается большой (как и для обычных разделительных конденсаторов), так что напряжение высокой частоты на них пренебрежимо мало.

Применение емкостных делителей может оказаться целесообразным и при одинаковом использовании всех ламп по току. В этом случае их роль сводится к компенсации затухания в сеточной линии [53]. Увеличение коэффициентов деления емкостных делителей для ламп, более удаленных от входа УРУ, позволяет выравнять напряжения возбуждения на всех лампах даже при наличии затухания. Требуемый коэффициент деления для каждой лампы подбирается экспериментально.

Питание анодов ламп постоянным напряжением в двухтактной схеме обычно осуществляется через блокировочный дроссель (Др на рис. 54) на среднюю точку первичной обмотки трансформатора. В однотактной схеме постоянное анодное напряжение также подается через широкополосный блокировочный дроссель. При этом для УРУ с однородной линией дроссель подключается со стороны балластной нагрузки (см. рис. 1). Для уменьшения влияния собственной емкости дросселя его часто подключают к емкости дополнительного П-звена или согласующего полузвена, при этом емкость звеньев должна быть уменьшена на величину собственной емкости дросселя [28]. Для УРУ с неоднородной линией блокировочный дроссель анодного питания целесообразно подключать со стороны полезной нагрузки, поскольку емкость выходных звеньев обычно велика, а их волновые сопротивления малы, что упрощает конструкцию дросселя.

Питание экранных сеток ламп УРУ осуществляется через сопротивления (рис. 54), которые могут выполнять несколько функций. Во-первых, в совокупности с блокировочными конденсаторами экранных сеток они образуют развязывающий фильтр. Во-вторых, они могут одновременно служить для гашения экранного напряжения до заданной величины, что необходимо, например, для первых ламп УРУ при неравномерном их использовании по току.

Эти сопротивления являются весьма важными элементами УРУ, работающего на несогласованную нагрузку. Как было указано в § 20, с точки зрения уменьшения выходной мощности и нелинейных искажений перенапряженный режим отдельных ламп на некоторых частотах может быть не опасен. Однако вследствие резкого возрастания экранного тока в перенапряженном режиме возникает опасность перегрева экранной сетки. При наличии сопротивлений в цепях экранных сеток возрастание тока приведет к уменьшению экранного напряжения, что уменьшает степень перенапряженности режима и мощность, рассеиваемую на экранной сетке. Напряжение источника питания экранных сеток и указанные сопротивления при работе на несогласованную нагрузку подбираются такими, чтобы при недонапряженном режиме работы лампы экранное напряжение равнялось номинальному, а при перенапряженном режиме уменьшалось до величины, при которой мощность, рассеиваемая на экранной сетке, не превышает допустимую.

Напряжение смещения в мощных УРУ целесообразно подавать индивидуально на каждую лампу (рис. 54) не только при неравномерном использовании ламп по току, но и при одинаковых токах ламп. Это обусловлено тем, что у реальных ламп всегда имеется естественный разброс параметров, который может быть частично скомпенсирован индивидуализацией смещения. Особенно важна такая индивидуализация для УРУ, к которым предъявляются жесткие требования в части линейности. Потенциометры для регулировки смещения на сетках ламп обычно выводятся на переднюю панель УРУ.

Для контроля режимов работы ламп в мощных усилителях в их катодную цепь целесообразно включать малые сопротивления (рис. 54), которые несущественно влияют на режим работы лампы. Напряжения на этих сопротивлениях пропорциональны катодному току ламп и измеряются специальным индикатором.

Остальные элементы принципиальной схемы особых пояснений не требуют.