Файл: Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 155

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

никами:

ык

= Ек — UK(cosat — 0,25 cos 2а>0, а пик-

фактор

П =

3.

При такой уплощенной форме напряжения к. п. д. гене­ ратора, естественно, увеличивается, причем при косинусо-

идальном импульсе тока с в =

90° он составляет 94%

вме­

сто 78%

при линейной емкости контура. При конечной

кру­

тизне 5 к р

выигрыш в величине

к. п. д. уменьшается

(см.

графике на рис. 1.13). Эти графики показывают, что при полном использовании транзистора по напряжению выи­ грыш в к..п. д. за счет нелинейной емкости можно полу­ чить лишь при малых значениях ри < 0,01. Это объяс-. няется увеличением пик-фактора напряжения в схеме с нелинейной емкостью.

Следует учитывать, что при нелинейной емкости в резо­ нансном контуре усилителя возможны нежелательные яв­ ления: деление и умножение частоты, скачкообразность настройки, нелинейность статической модуляционной ха-

искомая величине -

Нормированная

мощность

К. п

д из

графи

ка 5 на

рис.

1.13

Подведенная

мощ­

ность

 

 

Напряжение источ ника питания

Постоянная состав­ ляющая и импульс тока

Первая гармоника напряжения на кол­ лекторе

Т а б л и ц а 1.4

Формулы

При заданном напря­ жении питания Е к

Pi

\ (РЕ)

р 0 = Р 1 / ( 1 - т 1 э )

 

 

1

 

•

.

 

 

 

^ко

/ к м а 1 ( 0 ~

о „ ( в )

 

 

Um

=

 

,

.,

Гс

/

к макс л

— I

,3

с „ —

 

При полном нспользопании по напряжению

("к мнкс = й к д )

Pi

Р"~ S и2

ир кд

% (Ри)

Ро = Рі/(1-П.'.!

3 [

Ч.,сч(в),

PD

ко — г,

£ к

,fко

'к маис —

 

 

а„ (9)

 

U га

=

'

/

hi макс\

2

Г«Д -

Sup )

рактеристики при усилении модулированных колебаний и т. д. По этой причине із некоторых случаях можно признать необходимым уменьшить влияние нелинейности путем под­ ключения дополнительной внешней емкости контура.

Расчет режима коллекторной цепи на заданную мощ­ ность при нелинейной емкости удобнее начать с определе­

ния к. m д.

из графиков рис.

1.13 и затем проводить по

формулам, приведенным

в табл.

1.4.

 

 

Резонансная частота контура весьма близка к частоте

линейного контура

при емкости

С к ,

определяемой

при на­

пряжении Ек

[211. Это позволяет рассчитать параметры кон­

тура и нагрузки:

 

 

 

 

 

 

' -

1

•

Я а =

- ^ .

(1.69)

 

 

о ) 2 С „ ( £ „ )

"

lit

 

Расчет цепи возбуждения не отличается от расчета цепи воз­ буждения генератора в критическом или недонапряженнсм режиме при линейной емкости контура (см. табл. 1.2 и 1.3).

1.3.ОДНОТАКТНЫЙ ГЕНЕРАТОР В КЛЮЧЕВОМ РЕЖИМЕ

1.3.1. Схемы и метод анализа

В п. 1.1.4 уже отмечались основные особенности клю­ чевого режима генераторов по сравнению с критическим: высокий к. п. д., большая стабильность и надежность ра­ боты. С другой стороны, ключевой режим не может быть использован в генераторах, предназначенных для усиле­ ния модулированных по амплитуде колебаний или при одно­ полосной модуляции.-Из рассмотренных в п. 1.1.4 вариантов ключевых генераторов наибольшее распространение полу­ чили однотактные.

Три схемы таких генераторов, представленные на рис. 1.23, отличаются степенью и способом фильтрации гар­ моник в нагрузке.

Будем считать, что генератор возбуждается от источника гармонического тока при некоторомнапряжении смещения (схема сОЭ)*\ Негармонический характер напряжения на коллекторе обусловливает особенности анализа энерге-

*> Ключевой режим в генераторе по схеме с ОБ также возмо­ жен, но используется на практике редко.

тических характеристик коллекторной цепи: вместо опреде­ ления первой гармоники токов и напряжений удобнее рас­ считывать подведенную мощность и мощность, рассеиваемую

Рис.

1.23.

Варианты

 

схем

генераторов

при работе тран­

зистора

в

ключевом

режиме:

а)

простейшая

схема

с

малой

фильтрацией

мощности высших гар

моник

в нагрузке;

б) схема

с допол

нительным последовательным

фнль

грующим

контуром

Z-ф, Сф,

настро

енным

на рабочую

частоту;

в) схема

с дополнительной Г-образной транс­ формирующей и фильтрующей ячей­ кой. На схемах точками а, а' ука­

заны участки схемы, где включены дополнительные фильтры.

на коллекторе, а мощность в нагрузке определять как их разность.

При определении токов будем использовать эквивалент­ ную схему транзистора, показанную на рис. 1.4.

В начале изложения будем пренебрегать барьерными

емкостями коллекторного С ь

и эмиттерного

С э переходов

и индуктивностями выводов.

В дальнейшем

их влияние

будет учтено.

 

 

1.3.2. Оптимальный

режим

Для примера рассмотрим временные диаграммы токоь

и напряжений в схеме, приведенной

на рис. 1.23, а при не­

котором соотношении ее параметров, которые примем за оптимальные. В дальнейшем покажем, что изменение этих соотношений должно привести к ухудшению к. п. д. коллек­ торной цепи генератора.

В оптимальном режиме за время полного цикла работы точка, изображающая состояние транзистора на плоскости статических характеристик, последовательно переходит из области отсечки в область насыщения, затем в активную область и снова в область отсечки (рис. 1.24, <)•

Пусть начиная с некоторого момента К — 2л (рис. 1.24, а) изображающая точка находится в области отсечки. В кол­ лекторном контуре, в этот момент начнутся свободные за­ тухающие колебания., амплитуда и фаза которых опреде­ ляются начальными условиями: током в индуктивности (/.о и напряжением на емкости «соЗатухание контура и частота свободных колебаний должны быть выбраны так, чтобы в мо­

мент открывания эмиттерного перехода со/, =

— коллек­

торное напряжение « к и его производная dujdt

одновремен­

но оказались равными нулю. Тогда ь этот момент изобра­ жающая точка попадает в область насыщения.

На этапе насыщения транзистор представляет собой ма­ лое сопротивление л н а с , поэтому напряжение на коллекторе остается приблизительно равным нулю. Ток в индуктив­

ности контура

II на этом этапе растет от значения

— /,„

по экспоненциальному закону с

постоянной

времени т

=

=

Ll{R1

-f- г н а с ); коллекторный

ток ін

изменяется

от

ну­

ля

так

же по

экспоненте, поскольку

/ к н а с

=

/ к 0

+

II,

т. е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С - е , - " " - * , / " " ) ,

 

(1-70)

 

 

 

Кх -t ''вас

 

 

 

 

 

 

где

E'K = lK0Ri

+£„•

 

 

 

 

 

 

 

На этом же

этапе изменяется

неравновесный

заряд

ба­

зы в соответствии с уравнением (1.11). Решение этого урав­ нения при возбуждении транзистора гармоническим током описывается выражением (1.48). По такому же закону из­

менялся бы ток коллектора і к а , если бы транзистор

находил­

ся в активном режиме. График изменения тока iKa

показан

на рис. 1.24 пунктиром.

 

Изображающая точка переходит из области

насыщения

в активную область в соответствии с условием

(1.24) в мо­

мент со/2. В момент к неравновесный заряд удаляется из базы и изображающая точка снова переходит в область отсечки.

Здесь следует отметить, что при достаточно большой ам­ плитуде возбуждения длительность активного этапа может быть незначительной. Соответственно может быть незначи­ тельной величина потерь на коллекторном переходе. Улуч­ шение к. п. д. получается за счет некоторого падения коэф-

Рис. 1.24. Временные диаграммы токов и напряжений в ключевом режиме генератора:

а—оптимальный режим; б, а—режимы, отличные от оптимального

фициента усиления по мощности Кр. Однако на относительно низких частотах, где обычно используется ключевой режим,

Кр

достаточно велик.

 

 

 

 

 

Теперь покажем, что отклонения от режима, временные

диаграммы

для

которого

представлены

на рис. 1.24, а,

должны уменьшать к. п. д. коллекторной

цепи

генератора.

Рассмотреть

эти

вопросы целесообразно

и для

понимания

процесса настройки генератора

на оптимальный режим.

 

Пусть транзистор открывается не в момент, когда кол­

лекторное напряжение близко к нулю, а при

напряжении

uv

как показано на рис.

1.24,

б (уменьшено

запирающее

смещение). Тогда ток, протекающий через транзистор, ускоряет разряд емкости С. Причем сначала изображающая

Смотрите также файлы