高频强力振荡器的简单设计

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在总路线的光辉照耀下,我国的工业正在以最大的速度向前跃进。高频强力振荡器在这方面的用途,如供淬火、真空冶炼、电真空器件制造的高频电热设备,强力超声波加工工具等,也随着工业的发展深入到各个生产部门,给这些部门提供了新的技术装备,加速了我国工业化的速度。所有高频电炉、强力超声装置等等,实际上就是一个电子管振荡器。

供电热及超声波用的强力电子管振荡器,与一般的电子管振荡器在要求上有所不同,主要在于:

(1)需要输出功率大;

(2)对频率稳定要求不严;

(3)对失真问题要求不严。

由于上面要求三点,特别是最后二点,决定了可以采用简化计算。

根据实际经验,作为强力振荡器,最主要的是要不易停振(否则损坏电子管)及易于调节振荡强度,曾经试用哈脱莱式、考毕茨式、调屏、调栅式等四种振荡线路加以比较,结果认为调屏式最合理想。调屏式振荡电路如图1。

图1
图1 🔍原图 (624×385)

线路中L\(_{T}\)、CT、组成一振荡电路,其中L\(_{G}\)与LT间有互感,回授由L\(_{G}\)实行,RG、C\(_{G}\)作栅漏电阻电容,以产生自偏压。LC系高频扼流圈,阻止高频流入电源,C\(_{P}\)系隔直流电容器,防止直流通入振荡电路,CF系灯丝旁路电容器,系平衡灯丝上流过的高频交流。

为了要设计一个振荡器,首先要知道下列条件:

(1)输出功率;

(2)振荡频率。

先根据输出功率选择电子管,电子管适合于作强力振荡器的最好是内阻较低的三极管(其实任何电子管均可),用五极管需加以适当的帘栅电压,一般采用的如805、810、833、250TL、Гy-80、Гy-89等,如一个电子管功率不够,可用两个并联。

根据所选电子管,为了要获得最大输出,负荷阻抗必须等于内阻(Z\(_{ab}\)=rp)。

负荷阻抗是指有负荷时槽路的有效阻抗,槽路的有效阻抗根据一般并联槽路可知Z\(_{ab}\)=ωLTQ,其中Q为有效Q值。

因为 Z\(_{ab}\)=ωLTQ,所以

L\(_{T}\)=ZabωQ=Z\(_{ab}\);2πfQ

其中Q按一般的丙类放大器为12,但因我们使用于振荡,要照顾到不会停止振荡,宜将Q提高到20-35。我们按25进行计算是比较满意的,因之可化为下式:

L\(_{T}\)=\(\frac{rp}{156f}\)

其中rp为电子管屏阻(欧)f为频率(赫),L\(_{T}\)单位为亨。

C\(_{T}\)则可按

f=\(\frac{1}{2π}\)\(\sqrt{LC}\),即:

C\(_{T}\)=\(\sqrt{1;}\)(2πf)\(^{2}\)L=0.0253 1/f2Lr,其中CT单位为法,

根据电子管特性表,我们可查得作丙类效大时电子管所需屏压、栅压、屏流、栅流,根据这些规格,可以求得其他另件的数值。

屏极高频扼流圈系阻高频电流之用,所以阻抗应该较大,但过大则制造不易,故可选L\(_{C}\)之阻抗XLC>>rp或XLC>10Z\(_{ab}\),即XLC>10rp,由此式可得

L\(_{C}\)>\(\frac{1.6rp}{f}\)。

屏极交连电容系作为阻直流用,必须使高频畅通,故X\(_{CP}\)应越小越好,一般使用时具有XCP<110Z\(_{ab}\)之条件即可,亦可化得:

C\(_{P}\)>\(\frac{1.6}{fr}\)p。

C\(_{F}\)数值可与CP相同,因其所需耐压较低,故亦可用得更大一些,如:

C\(_{F}\)=\(\frac{10}{frp}\)。

R\(_{G}\)数值可根据额定栅负压及栅流计算,即

R\(_{G}\)=EGI\(_{G}\)。

为了获得适当的回授相让,根据经验,一般C\(_{G}\)采用5-10CGK(栅阴间电容量)时,振荡最强而输出最大,其中C\(_{GK}\)主要为电子管栅阴间之极间电容,另外尚包括栅阴间分布电容量。

假如电子管采用两个以上并联时,每个电子管栅极需要串联一电阻以防寄生振荡并借以平衡。此种电阻数值约为R\(_{G}\)的120以下。

各电感电阻电容的主要数值上面已经得出,下面谈其选择及其结构。

C\(_{F}\)之耐压要大于灯丝电压的两倍,而且必须要能通过近似Ib数量之交流电流者,必须使用云母或瓷介电容。

C\(_{G}\)之直流耐压要大于额定栅压的五倍,同时必须注意其在额定频率下之交流耐压必须为额定栅压之两倍以上,采用云母及瓷介电容均可。

R\(_{G}\)之额定功率可按EG·I\(_{G}\)之三倍以上计算,可采用线绕电阻。

图2
图2 🔍原图 (226×408)

高频扼流圈是强力振荡器中一个重要另件,它的好坏直接影响输出,必须注意其结构,扼流圈骨架最好是磁管,如无磁管则用胶木板制成骨架亦可(图2),其尺寸按输出功率划分,1千瓦以下可采取4厘米直径,5千瓦可采用10厘米直径,线圈长度可根据电感量考虑。胶木不宜用层压布胶纸或纸胶板,因它们受热后会发胖炭化交脆,宜用胶木粉板。扼流圈在绕制时高电位端要绕稀一点,低电位端才可绕密,否则将组成寄生槽路引起过热。

C\(_{T}\)特别注意直流耐压要大于直流屏电压3倍,交流耐压为直流屏电压2倍,伏安数要足够大,要大于QEbI\(_{b}\)之数,可用瓷介或云母者,500千周以下的频率亦可用油质,但效率较差。

线圈L\(_{T}\)及LG采用同轴绕组,L\(_{G}\)置于LT内部,可进出调节。

L\(_{T}\)需以铜管绕制,功率大时要通水冷却,线圈直径与长度比以1:1-1:5最为恰当,直径宜大,如2千瓦用12厘米,5千瓦用18厘米。

L\(_{G}\)可较LT直径稍小,只要保持L\(_{G}\)LT之间的足够绝缘,L\(_{G}\)之长度宜与LT相同,铜线宜粗。L\(_{T}\)必须不用线圈筒,LG之线圈筒亦须考虑耐热。

根据调节经验,L\(_{G}\)之感量可选择在0.7LT-2L\(_{T}\)之间,即LG之圈数约与L\(_{T}\)相同或两倍之间。

在装置中特别注意接线短、直、粗。

输出方式可根据不同要求(即根据负荷阻抗)而确定。可有如图3各种接法。

图3
图3 🔍原图 (505×912)

根据前述方法,设计安装强力振荡器一般没有问题,只是为了达到最高效率尚可调节L\(_{T}\)、LG之数据。

采用这种简易设计,会有效地解决了100周至5兆周5千瓦以下的强力高频振荡器之制造,适合于一般无线电技术人员对供高频电热及超声发生用之强力振荡器进行设计。(姚垦)