Cхема с заземленным – общим - катодом (ОК), входная и выходная цепи лампы связаны проходной емкостью лампы С_аg, которая у генераторных триодов достигает десятков и сотен пФ (в зависимости от мощности лампы). Наиболее опасным проявлением этой связи является обратная реакция напряжения в анодной цепи на цепь сетки: из-за емкости С_аg на управляющей сетке появляется напряжение обратной реакции, DU_g, которое тем больше, чем больше эта емкость и чем выше рабочая частота. Если это напряжение совпадает по фазе с создаваемым возбудителем напряжением возбуждения U_g, то при достаточно сильной обратной связи возможно паразитное самовозбуждение. В 1929г. М.А. Бонч-Бруевичем была предложена схема генератора с заземленной общей - сеткой (ОС). В этой схеме нагрузка генератора - анодный контур - включена между анодом и заземленной управляющей сеткой, поэтому входная и выходная цепи генераторной лампы связаны не емкостью С_аg, как в схеме с ОК, а выходной емкостью лампы С_ак, которая в десятки раз меньше емкости С_аg. Особенности этой схемы можно уяснить из рис.1.30а. Независимо от того, какой из электродов генераторной лампы заземлен, фазовые соотношения между переменными напряжениями, действующими на электродах лампы (рис.1.1), не изменяются, т.е. и в схеме с заземленной сеткой переменные напряжения и – напряжения между анодом и катодом лампы и между управляющей сеткой лампы и катодом – противофазны друг другу, поэтому между анодом и управляющей сеткой, т.е. на контуре, действует переменное напряжение , амплитуда которого равна:

U_agm= U_акm + U_gкm , (1.19)

где U_aкm–амплитуда переменного напряжения на лампе (в схеме с ОК она была равна напряжению на контуре U_к), а U_gк=U_gm–амплитуда напряжения возбуждения.

Второй особенностью этой схемы является то, что, как видно из рис.1.30а, через входную цепь лампы протекают и сеточный, и анодный токи, поэтому мощность, отдаваемая в сеточную цепь предыдущим каскадом (возбудителем), равна:

Р_возб= 0,5U_gm(I_a1+I_g1) = 0,5I_g1U_gm + 0,5I_a1U_gк (1.20)

Мощность в нагрузке согласно (1.19):

P_~н= 0,5I_a1U_ag=0,5I_a1(U_aк+U_gк)= 0,5I_a1U_aк + 0,5I_a1U_gк (1.21)

В выражении (1.20) первое слагаемое представляет собой мщность Р_g~, расходуемую на возбуждение лампы, как и в схеме с общим катодом лампы, а первое слагаемое в (1.21) – мощность P_~л, развиваемую генераторной лампоей. Второе лагаемое в обеих формулах носит название проходной мощности:

Р_прох=0,5I_a1U_gm. ,

которая поступает от предыдущего каскада в анодный контур, минуя лампу. В связи с этим потери на электродах лампы определяются теми же формулами, что и в схеме с ОК: потери на аноде

Р_а= Р₀- P_~л = Е_аI_а0 - 0,5I_a1U_{aк ,}

а потери на сетке:

P_g= Р_g~ - P_g0 = 0,5I_g1U_gm-÷E_g÷I_g0

где Е_а и Е_g – соответственно напряжение питания анода и напряжение сеточного смещения, I_a1, I_a0, I_g1 и I_g0 – составляющие импульсов анодного и сеточного токов. Электронный КПД генератора h= P_~л/Р₀.

Эквивалентное сопротивление анодного контура в схеме с ОС равно:

R_э= = ,

где - эквивалентное сопротивление анодного контура в схеме с ОК. Таким образом, в схеме с ОС величина R_э несколько больше, чем в схеме с ОК.

Входное сопротивление схемы с ОС:

R_вх=

Согласно (1.4) I_a1= S_ср(U_g+DU_ак), а т.к. проницаемость D мала, то I_a1@ S_cрU_g.

Тогда:

R_вх@ 1/S_ср=a_i/S

Из рис.1.6а следует, что входное сопротивление схемы с ОС тем меньше, чем больше угол отсечки анодного тока и ее крутизна. Поскольку анодный ток в несколько раз больше сеточного тока, то и входное сопротивление лампы в схеме с ОС в несколько раз меньше, чем в схеме с ОК. Так как при изменении электронного режима лампы токи анода и сетки меняются в противоположных направлениях, то входное сопротивление схемы с ОС сохраняет относительное постоянство.

Формулы (1.20) и (1.21) можно представить в виде:

Р_возб= 0,5U_gmI_g1(1 + )=Р_g~(1 + ) ( 1.20)

и

P_~н= 0,5I_a1U_aк=0,5I_a1U_aк(1+ )=Р_~л(1+ ) , ( 1.21)

где Р_g~ - мощность, расходуемая на возбуждение лампы, а Р_~л – мощность, развиваемая лампой. Из этих формул видно, что в схеме с ОС требуемая от возбудителя мощность намного больше, чем в схеме с ОК, при этом мощность в нагрузке здесь незначительно больше, чем в схеме с ОК. Отсюда следует, что коэффициент усиления по мощности лампы в схеме с ОС меньше, чем в схеме с ОК. Расчеты показывают, что наибольший коэффициент усиления по мощности имеет место при угле отсечки анодного тока q=90⁰.

При расчете построенного по схеме с ОС генератора на заданную мощность Р_зад от лампы требуется несколько меньшая мощность за счет проходной мощности, поступающей в нагрузку от возбудителя: Р_~л@(0,90 - 0,93)Р_зад .

Обычно управляющую сетку заземляют по высокой частоте через конденсатор, емкость которого должна быть равна С_g >200C_ag. Катод изолируют от земли дросселями L_н (рис.1.30б). Через эти дроссели протекает весь ток накала, I_н, а также ток , эффективное значение этих токов равно:

ωI_eff= .

Требуется, чтобы I_eff был больше I_effнак хотя бы на 5%, т.е. должно выполнятся неравенство ωL_н ≤ 2 . Конденсаторы С_н – разделительные, их величина должна быть такой, чтобы Х_Сн<<X_вх.л., т.е. С_н>>С_{вх.лампы}.

При необходимости схему с ОС можно использовать и в качестве умножителя частоты, при этом анодный контур настраивают на частоту гармоники, а поступающая от возбудителя проходная мощность Р_прох в анодном контуре не выделяется, поскольку он настроен на другую частоту.

Как правило, схему с ОС используют в генераторах, предназначенных для работы в диапазонах коротких и ультракоротких волн, где устойчивость схемы с ОС оказывается недостаточной из-за влияния индуктивности сеточного вывода L_g (рис.1.30в). Из этого рисунка видно, что емкостный ток I_ag, создаваемый напряжением на анодном контуре U_к и опережающий это напряжение на 90⁰ (рис.30г), проходит через емкость C_ag, являющуюся на УКВ основной частью емкости контура. Этот ток создает на индуктивности сеточного вывода L_g падение напряжения ΔU_Lg=I_agωL_g, которое опережает ток I_ag на 90⁰, оно противоположно напряжению на контуре U_к и, следовательно, совпадает по фазе с напряжением возбуждения генератора U_g. Таким образом, из-за индуктивности сеточного вывода L_g возникает напряжение Δu_Lg, которое поддерживает существующие в генераторе колебания, т.е. в схеме имеет место положительная обратная связь между выходом схемы и ее входом (напряжение возбуждения и напряжение на контуре противоположны по фазе относительно земли – при определении фазы напряжения необходимо учитывать относительно какой точки оно отсчитывается). При выполнении условий баланса амплитуд и фаз в схеме с ОС возникнут автоколебания. Для обеспечения устойчивой работы схемы в возможно более широком диапазоне частот необходимо стремиться к тому, чтобы индуктивность L_g и выходная емкость лампы С_ак были минимальны. Эти требования принимаются во внимание при конструировании как ламп, так и усилителя в целом. Для уменьшения С_ак лампа должна иметь густую сетку. Вывод сетки делается кольцевым, индуктивность которого незначительна.