Белов Л.А., Благовещенский М.В., Богачев В.М. и др. Радиопередающие устройства. Под ред. М.В.Благовещенского, Г.М.Уткина (1982), страница 11

нз температура окружающей среды Гс, то дон устинам величина Рк юах находят. а ся по формуле Р, ~пэх Оп мах — гс)~гспс Тепловой режим транзистора зависит также от мощности потерь в бизе Р„„„„. Обычно она мала по сравнению с мощностью потерь иа коллекторе, и ее следует учитывать только при работе на частотах, близх к граничной частоте от,р, когда Кр падает до нескольких единиц и ыо:цность возбуждения соизмерима с выходной.

Максимальная полезная мощность транзистора (Рт)п „при заданиях Е, и 0 равна наименьшей из трех найденных величии; г)~к~пах' ! г)~зпюзх' ! г)~к мах)' (3,5) В примере, показанном на рис. 3,2, наиболее жесткое ограничение создает допустимый ток, т. е. (Рх),„= (Рг)гк„„,. Обсудим вопрос о выборе напряжения Е,. В транзисторе должно выполняться условие Е, + 1/„= Укз,„. Если с = ()п,'Е, близко к единице, то, выбирая Е„= Укз „72, можно правильно оценить номинальную мощность транзиотора и сохранить запас по напряжению иа коллекторе, равный икз м„„„р. Такай запас полезен, так как по техническим условиям не следует использовать транзистор при предельном значении более чем одного параметра, чтобы не снизилась надежность его работы. В спраночных данных приводятся дне зелкчпны, характеризующие влектрнческую прочность колтекторного перехода. Величина сгкв„„, определяется прн разомкнутом выводе змнттера, а величина Сгквыах при разомкнутом выводе базы.

Обычно ГУкн ~з„) Укз хм Прн расчете транзнстора следует полагать Вп = О,БУкя,пах, если з моменты макскмума напряжения на колаек. торе транзистор надежно закрыт (например, прп и ( 120"). В ламповых усилителях мощности выбрать ЛЭ проще, поскольку в справочных данных приводится номинальная мощность лампы. В лак>. пах, помимо ограничений на ток анода (максимальный 1, в или средний за период !,р), задают допустимые мощности рассеяния на электродах, причем в лампах с экранной сеткой самое жесткое ограничение обычно связано с допустимой мощностью потерь на этой сетке.

Таким образом, ориентируясь на справочные данные, можно по техническим условиям на усилительный каскад подобрать АЭ, номинальная мощность которого равна требуемой или немного превышает ее. После выбора АЭ проводится его расчет на заданную мощность. ЗЛ. РАСЧЕТ КРИТИЧЕСКОГО РЕЖИМА АКТИВНОГО ЭЛЕМЕНТ* ПРИ ГАРМОНИЧЕСКОМ НАПРЯЖЕНИИ НА ВЫХОДЕ Исходными данными для расчета усилителя мощности являются рабочая частота о>„, мощность в фидере Рр, напряжение питания коллектора Е„угол отсечки О, параметры статических характеристик выбранного активного элемента (Е, Б„р, Е,„, Е', Е,'„), граничные частоты (для ламп максимальная рабочая, для биполярных транзисторов в>„р и связанные с ней р>р и ыз), характеристики влияния выходио>о напряжения на входное (для ламп проницаемости сеток О, для транзисторов параметр гр С„), максимально допустимые параметры /к„,„„, ((эв „,„, Р„„„, (для ламп дополнительно ограничены мощности потерь на управлюогцей Р„„,„и экранной Р„~„сетках).

Цель расчета — найти все напряжения, токи, мощности и другие параметры АЭ, работающего в крипгческом режиме, при условии получения заданной полезной выходной мощности Р, = Р„,р. Цепь коллектора для безынерционных и инерционных ЛЭ рассчитывается одинаково. Сначала по Рф выбирается Р,. Обычно берут Р, = (1,1...2) Рр, причем ббльший запас соответствует более сложным цепям согласования.

Расчет начинаем с определения коэффициента использования коллекторного напряжения в критическом режиме с„р — — ((„„р/Е,. Уравнение для Р„р получим из (3.1), заменив напряжение ((„„р на $,р'Е„а ток /к, на а, (О) 1к„—— = а, (О) Е„р Е, (1 — барр); Р,„р = 0,5 а, (О) Е„р Е,грр (1 — $„'р).

(З.б) Решая это уравнение относительно $„р, имеем (3 7) $„р - — — 0,5+0,51 1 — 8Р,„р(]а, (О) З,р Е,']. Второй корень уравнения (З.б) соответствует режиму с малым $„р и значением импуль;а тока, превышающим /к „. Поэтому его отбрасываем. Затем вычисляем (/„= $ррЕ, и проверяем выполнение неравенства (1+ барр) Ер ( ((кч> „„, Далее находим /к> = 2Р>((( (3.8) эз и по г'к, при выбранном ранее О из (З.З) определяем высоту импульсов, гока !„„и постоянную составляющую уко. 1,.

= )„Ъ, (8) ~ г „о„; (3.9) (3. 10) Рассчитаем потребляемую мощность Р„мощность, рассеиваемую коллектором, Р „и электронный КПД выходной цепи АЭ х),: Ро = Еп(ко, (3 11) (3.!21 (3.! 3) Для реализации расчетного критического режима необходимо еле. дующее сопротивление нагрузки выходной цепи АЭ: (3.!4) Эта часть расчета одинакова для инерционных и безынерционных АЭ, при условии, что используются описанные в гл. 1 аппроксимации характеристик.

Расчет характеристик цепи возбуждения усилителя мощности различен для безынерционных и инерционных АЭ. Изложим его сначала для безынерционных АЭ. В этом случае 8 8„. Примем следующий порядок расчета. 1. По (2.2!) с учетом поправки на проницаемость 0 (т. е. замены У„на ӄ— 0У ) найдем амплитуду напряжения возбуждения У„, а из (2,8) по ӄ— напряжение смещения Е,: У ох = 1,!(Еу, (8)) + О У.; (3,15) Ео = — (Увх — ОУв) соз 8+ Е'. (3.16) Если в АЭ (например, в транзисторе) задано ограничение на обратное напряжение Уэв = ! — У„+ Е, ), то нужно проверить выполнение неравенства Уэв ~ Уэв 2.

Применяя аппроксимацию (2.5), по формуле (2,9) определяем угол отсечки входного тока ° 8„= — (Е, — Е;„)!У„, (3.17) амплитуду 1-Й гармоники 1вхг и постоянную составляющую У, входного тока !вх, = ЯвхУвхуг (8, ); Увхо = ЕвхУв уо (8„). (3.18) В лампах крутизна Б „зависимости („х от и„растет с уменьшением и,„, еще до захода в перенапряженный режим. Поэтому при опреде- лении крутизны Я„в аппроксимации (2.5) по характеристике, соот- ветствующей иввгх = ав„,ч „формулы (3.18) дают завышенные зна- чения 1„, и 7охо. Уточнить расчеты 1вх, и 7„о можно, применив ап- проксимацию характеристики входного тока параболой с очсечкой (2.30), Табл и ив 3.1. Последовательность расчета входноа пепи инеринонного аннолвриого транзистора Везбуждееие гзрмокическкм напряжением Всзбуждеиие гзрмоиическим током Иехслмые Формулы и грефлки Исхедкые формулы к гпзфккв Рзсчеткые формулы Рзачеткые бчн муле (2.

80) (3. 23) (2,99) (3,23) 1+)чктзз ))вх 1К! 3! 1+ ~н!1ез 1Б! 1 К! Пм Рис. 2.18 (2.62) (2,78) По 0 определить 0и Ес — — — (Пх+1оттк Х Х ( — Пи)) соева+ Е ' 160 1КО1 ига Рис. 2.23 )в! то (и — 0). отвд~в Бе ке( 2!з (2.81) (3 23) 1Б! —— - тыивх ттз)'и1К! Пвх! =Их!)Б1-Птз)7и(К! (2.11Ц (3.23) Рвх, =ке (0,8 1пг1)чх!) 1'вх! =Йе(0 Б 1гг1),х) хвх = 1)вхг11В! хвх= 1)вху'Б! отдаваемые источником воабужде- Р„, и рассеиваемую иа входе АЭ (3.19) (3.20) (3.21) 55 3. Лалее вычисляем мои!ности, НИЯ Рв„ И ИетОЧНИКОМ ВМЕЩЕНИЯ могииость Р вхрвс Р„, = 0,3 ()их1,хд1 Ров Ес1вхо варев Рвы + ! со По 8 опред лить 8 пРи ыв (31ТБ 1Бо — — — 1Б, сов Ог, и„= Е'+ 1„х Х |гр Х !гтгп тчг Хто(0)= Х -тех~о Х то(п 03 г Е,-и„„+)Бого, ПРи ывхп 31ТБ Б! Ес Е + тв(0)— ствхыд При расчете Ра„в (3 !е)) (ср. о (1.17)) принято, что соз трах! =1, так как АЭ считается безынерционным.

Мощность Р„может быть отрнцагелыюй, если Е,( О, а источник смещения потребляет мощность. Величину Р„р„в лампах нужно сравнить с допустимой мощностью потерь на управляющей сетке Р„„, а в транзисторах Р„,п„нужно добавить к Р „коллектора и проверить условие Раас + Р„р„, ~ <Р „;„. 4 По (1 19) находим коэффициент усиления по мощности К, = Рг(Р.т! 5. Заверша м расчет определением необходимого для расчета предыдущего каскада среднего входного сопротивления АЭ по 1-й гар>цьке: )7.„= (7„(! „.

(3.22) Характернст ~ки цепс возбужденна биполярного транзистора с учетом его инерционности рзссчнтываютск иначе. Сначала по исходным данным и выбраны,чу В вычисли~отса усредненные У-параметры (2.31) (прн возбуждении гармо. ьическнм напрвжениеч) ндп П параметры (2.10!) (при возбуждении гармоническим токов) Последовательности расчета цепи возбужденна а обоих случаях да- НЫ ВтабЛ 3 ! В ЭТИХ фОРЧ!ЛЗХ ИСПОЛЬЗОВаНа СВЯЗЬ !к! И пн ПРН ВЫБРаииЫХ На рнс 1 1 положительных н и;авленнах токов ь иапрвженнй и принято, что сопротивление наср! ьв в цснн коллектора вепгественно.

пи= Л 1к! (3.23) Во всех изложенных расчетах режима АЭ предполагалось, что угол отсечки 6 выбран, а напргпкение питания Е„задано. ЗЛ, ВЫБОР УГЛА ОТСЕЧКИ И НАПРЯЖЕНИЯ ПИТАНИЯ КОЛЛЕКТОРА В КАСКАДЕ С ГАРМОНИЧЕСКИМ НАПРЯЖЕНИЕМ НА ВЫХОДЕ Выбор угла отсечки 0 и напряжения Е„определяет характерис!икя рассчитываемого режима. Изменяя эти параметры, можназ получить наиболее выгодный по какому-либо критерию критический режим, Обсудим сначала вопрос о выборе угла отсечки О. Рассмотрим две постановки задачи оптимизации режима АЭ.

1, Выбрано напряжение Е„задано ограничение па высоту импульсаа тока ! К„и треб) ется получить от АЭ максимальную мощность. Поскольку при заданных 7км — — 7к,„, З„р и Е„амплитуда (7в „р однозначно определена, наибольшее значение Р„,в получается при 0=- =- 120', когда а, (120') = 0,536 и 7к, — максимальны (см. рис. 2 9).

Однако, если уменыцить угол отсечки до 0 = 90', то мощность Р,„р упадет меньше чем на 79о, зато КПД увеличится (пр ! евр ~ 0,9) с 0,60 до 0,71 и, что самое главное, мощность, рассеиваемая коллектором, снизится почти вдвое (в 1,8 раза). Дальнейшее уменьш.иие 0 невыгодно из-за ухудшения ре.кит ! входной цепи: растут напряжения (7„„, Е, и мощность Р,х,, па "зш Кр. Значение 0 =- 90' прнипхылось в 2 З.З прп оцс,е номинальной мощности АЭ как наибол, г вьцодное.