Белов Л.А., Благовещенский М.В., Богачев В.М. и др. Радиопередающие устройства. Под ред. М.В.Благовещенского, Г.М.Уткина (1982), страница 5

2.6, строится импульс тока и ПР (рие. 2.7). Видно, что при расстроенной нагрузке провал н импульсе смещен относительно его цейтра. Классификация режимоа и построение импульсоа токов АЭ а умножителях частоты аыполияются аналогично. З.З. ГАРМОНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КОСИНУСОИДАЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ Рассчитаем гармоники выходного тока в безынерционном АЭ, ра- ботающем в НР или КР. На входе АЭ действует напряжение и, (г), равное сумме гармонического напряжения У„соз т и напряжения сме- щения Е, (1.5). Импульсы тока (2.6) аимметричны. Фазового сдвига гармоник тока Г, „(т) относительно и, (т) нет.

Следовательно, вмес- то (1.7) можно записать (т) = 1, „„з + /„„,д соз т + 7, „„соз 2 т + ... (2.17) Косинусоидальные импульеы тока (2.6) а учетом (2.8) можно выра- зить через оУ„и О: Г„,„=ЯУах(соз е — соз8) (сеет ж ееае. (2.18) По формулам для коэффициентов ряда Фурье четной функции Г,„, (т) находим ь 7,„, =Яӄ— ~(созт — соз 0) д(т=ЯУа у,(0), е ' где Те(0) = (соз т — соз 8) г(т = — (з!п Π— О ооз 0). 1 1 и и (2,20) Аналогично (2.21) Здесь 2 Г ул (0) = — 1 (соя т-сои О) соя птЖ = о 1 Г 5(п(л — 1)О 5(п (л+1)01 ( ° ) 2.22 лл ~ л — 1 л+1 Зависимости коэффициентов разложения косипусоидальных импульсов у„от — соз О (рис.

2.8) табулированы (см. приложение !1). Представление амплитуд гарлюник /„„„через И/„, и коэффициенты ул (О) удобно, когда возбуждение постоянно, а ) ~ ол отсечки 0 меняется за счет изменения напряжения смещения Е,, Тогда графики ул ( — сох О) отображают в некотором масштабе зависимость /низ л (Ее). Иногда нужно оценить влияние угла отсечки нз гармоники тока при фиксированной высоте импульса тока, например, при теоретическом и зиспериментальном исследовании режимов АЭ с ограниченным тоном.

Из (2.18) видно, что высота имп) льса выходного тока /, „, „ равна /,„„„= 8(/„„(1 — О). (2.23) Выражая в формулах (2.!9), (2.21) Я/„, через /„,, „„получаем /„„,„=- /им„м а„(0), и = О, 1, 2, ..., (2.24) где а„ (0) = — у„ (О)/(1 — соз О) (2.25) — коэффициенты разложения (рис. 2,9, приложение 11). Пис 20 Заиисимостн «оэффиниентоз разложения т ло ин)с~низинного нмиузал сз от — соз 0=(Ее — Е')((/,~ йй йг Рнс 2! О. Зависимости коэффициентов формы Е косинусоидальиого импульса от угла отсечки 0 Рнс 2 9 Зависимости козффипнентов разложения а коснносуидального импульса от угла отсечки 0 Заметим, что максимумы а„(О) при п р. »! имеют место при Ом„ж ж 120 гп, причем а„(0„„) а, (120')Ог. (2.26) Когда исследуется зависимость гармоннктокаот 8 илн ()„при постоянном напряжении смешения Е„то (),„в формулах (2.!9), (2.21) удобно заменить на — (Ее — Е')/соз 0 и представить 7, „„, в виде 7..„, = — Е (Е, — Е') ()„(О), (2.27) где ()„ (О) = уа (0) 1 соз О, и = О, 1, 2, (2.28) Из полученных соотношений и (1.24) следуе~, что козффпниент формы да косннусоидального импульса и отсечкой зависит ~олино от 0: ~зых ч Уп (Е) сн (О) ()н ()) (2.29) )ных ч уч (Г)) '"а(0) ()е(в) С)тметны, что при изменении О от 0 до 180' и, (0) меняется от 2 до 1, а при О = 90" дг = и/2 (рис.

2.!О). Приведенные формулы позволяют определить также гармоники входного тока АЭ. Надо только заменить угол отсечки 0 на 0„ (см. <2.9) ) и вместо крутизны 5 использовать 5„. З.а. дРуГие ФОРмы импульсОВ тОкА и их ГАРмОнический АИАлиз Рассмотрим два примера расчета гармонна импульеов слгжной формы, Если нужно учитывать кривизну начального участка любой из характеривтнк АЭ (рис. 2.1), го оказываетси удобной аппроксихыцня зависимости г (н„) параболой с отсечкой: г=н(и,х — Е')з~ „ (2.зо) Рис. 211 Импульс тока в переиаприженном режиме (а) и его сос!авля!ощие (б, в, г) Здесь а — коэффициент, определяемый по реальной характеристике.

С уче- том (1 6) и (2 8) (2 3!) ! (т) =лбах(соз т — соз О) ) соз т ~ тоэ э, Гармоники такого импульса можно представить в форме, подобной (2 2!): 1„= аУ~~Т„(О, 2), и =- 0,1, 2, 3... (2 32) Ото!той аргумент коэффицйентов разложении Т„(О, 2) соответствует стегсни параболы в (2 30) Подробныс таблицы коэффициентов Т„(О, 2) содержатся в книге (г!), а краткие,!анные в приложении!1. Аналогично выполняется гармоническ н) анализ прп аппроксимации характеристики ~ (и„х) параболой любой степени с отсечкой др!гой пример импульса тока сложной формы встречался прн изучении ПР Ймй улье тока на рпс 2 6, в ивляетси алгебраической суммой косин усоидаз ьпых импульсов, показанных нз рнс. 2.

! !. Из импульса (2. !8) с углом отсечки О (рпс 2 !1, б) вычитаютси импульс с такой же амплитудой образующей синусоиды, но с углом отсечки Ог (2.!6) (рис. 2.11, в) н импульс, характеризуемый амплитудой ЗьрУи н углом отсечки От (рис. 2.11, г) Гармонические составлпюшие выходного гока в ПР рассчитываются по формуле (.м, „= П„Т. Рй — уи„у, (О,) — З„р и„у. (О,). Тль ЗАРЯДОВАЯ МОДЕЛЬ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА И АППРОКСИМАЦИЯ ЕЕ ХАРАКТЕРИСТИК Прп расчете токов инерционного АЭ нельзя пользоваться только статическими характеристиками. Связь между токами н напряжениями в этом случае определяется системой нелинейных дифференциальных уравнений.

Примером инерционных АЭ являются биполярные транзисторы, цп!- роко применяемые в современных передатчиках. Поведение их в значительной части диапазона рабочих частот удовлетворительноописывается зарядовой моделью. В ней учитывается вытекающая из анализа работы транзистора !22! связь токов коллектора !'к и базы Уз с избыть !- пым зарядом д неосновных носителей в базе и зарядами, накоплен. ными в нелинейных барьерных емкостях чмнттера С,' и коллектора С,' (рнс. 2.12). Гмкость С; принято разделять на две составляющие: ем- ~ ("нэ — "кэ) аср и =иьэ — ! (в — С«п от 1" (2,33) Рнс.

2дз. Зврядовля модель биполярного трвнзнсторв в внтнвноя облвстн кость активной части коллекторного перехода С„', и емкость пассивной чл ги С„'„: С,' = С„', + С„' „, (2.34) Первая характеризует часть тока смешения, протекающего между коллектором и эмиттерным переходом, напряжение на котором равно и„р, а вторая — часть тока смешения, протекающего между коллектором и выводом базы. Схема, отражающая связи токов, заряда в базе и напряжений, показана на рис. 2.!2, а соотношения ьтежду ними ч С л("кэ —" р), "("кэ п«э) (2,35) нп „! о ло, "("кэ — плср) тв = — + — — С.' . т пт лт ("кэ "вэ)+ С (2.36) пт сп где Тг — среднее время пролета носителей через базу; Тр — постоянная времени, значение которой близко к среднему времени жизни неосновиых носителей в базе. При записи первого слагаемого в (2.35) принято, что градиент конпентрации неосновных носителей в базе у коллекторного перехода, которым определяется ток коллектора (221, изменяется пропорциональнод, т.

е. запаздывание порядка долей Тт изменения градиента заряда у коллектора по сравнению с изменением интегрального заряда т) не учитывается. Кроме того, предполагается, что д изменяется одновре(еппо с избыточной концентрацией неосновных носителей в базе на границе эмиттерного перехода. Последняя, как известно из теории работы транзистора (22), является экспонеициальиой функцией и,р. Поэтому для д справедливо выражение т) добр [ехр (ипьрЦг) — )), (2.3Т) где д,ср =!веТр, )зе — обратный тепловой ток базы; ~рг = 'нТ!е; А — постоянная Больцмана, Т вЂ” абсолютная температура эмиттерного перехода, е — заряд электрона.

При Т = 290 К <рт м 1/40 В. Напряжения на переходе и,р и на базе ивэ связаны уравнением Величина Тг определяется через приводимую в справочниках граничную частоту коэффициента передачи тока в схеме с общим эмищером (ОЭ): Тг. = 1(со„в, (2.3с~) а Тв можно выразить через Тт и статический коэффициент передачи тока Ьв|э в схеме о ОЭ: Та = йе1э Тг. (2.

40) Последнее соотношение вытекает непосредственно из (2,35), (2.36), где при постоянных ииэ, икэ и в и д все производные обращаются и нуль, следовательно, гкДв = 6 аз= Та(Тг. Система уравнений (2.35)— (2.38) позвочяет по напряжениям на входе и выходе биполярного транзистора, работающего в активной области и области отсечки, определить токи гк и (в.

Уравнения статических характеристик следуют из (2.35) — (2.38), если принять частоту возбуждения настолько низкой, что токами смещения можно пренебречь, Положим в этом случае (к — — гк, св = Тв, ив. = — (/вэ и запишеч гв =- 4(Та —— Увв (ехр (и„„/срг) — 1); Гк йесэ 1в~ (гвэ = пяер + (вув. (2.4!) Покагке и как из (2.41) получить статические характеристики Гв (сгвз) Сначала по первому уравнению строим зависимость ивсв от 1в и, до авляя к и„ер падение напряжения на гв, находим функци|о (/вэ (г'в) (рпс. 2.13, и).

Затем строим обратную ей функцию св (Уье! (рис. 2.13, б). Выражения (2.4!) показывают, как с помощью экспери. ментально снятых статических характеристик Б')' определить ряд па. раметров транзистора, необходимых для расчета высокочастотных режимов. Для инженерных расчетов режимов работы усилителей мощности и умно>кителей частоты малой кратности нелинейную зависимое~в Е' ива ду га Рис. 2 !3. Ссатю|еская характеристика !и (сгзэ), соответствующая зарядовой модели ха (2 37) в области рабочих зпаченин накоплс..чсы заряда мо~ но ~а~снять ь!сочно-линейной: !в ='= (1!га) (и„ьа — С ) )~,„ьа > ь., (2.43) гд .„= Т,(С, (2.44) !среднеи .ое активное сопротивление параллельной схемы замеще- 1 ня пс! схода база — змнттер в активной облали, соответствующее вы< ! ап~ гму значению С„. Из (2.41) и (2.43) внщ о, что в этом случае ааг нспмосгь (к (и,м ) нужно аппроксимировать соотнощеннем (2,45) /к = З„р (и>,р — Е') !„, > ь, где онер = йм.,1гз (2.46) — кр1~нзнл тока коллектора по переходу.

Заменяя первое нз равенств (2.4!) на (2.43), получаем кусочно-линенные зависимости /в (Уьз) н!к (Уьз) дль ь,~>кнх чаще~ (ь =- бя (иаэ — Е') (. ! к = 8 ( Ь'ьэ — Е ) (иьз > ь' причем '> б = 11(гб '+ гз)1 '> Й2!3 Ла = (гь! (гб ~" гз)) бв>Р' (2.49) Зависимость (2.47) показана на рис. 2.13, и цприховыми линиями, а рцс. 2.13, б позволяет сравнить реальную и аппроксимирующую зависимости lз 1(уьэ) '! ак как уравнения (2,35) — (2.38) описывают поведение биполярного транзистора в активной области и в обла,~н отсечки (т. е.