Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003), страница 12

Если переменное напряжение равно нулю, то уравнение (4.7) будет определять точки статических ВАХ анодноготока в основной области.41Выражение (4.7) называется основным уравнением лампового ГВВ в режиме усиления и представляет аналитическое выражение динамической характеристики анодного тока в основной области статических ВАХ.НапряжениеDE A  E A0   DE A  EC 0определяет величину напряжения запирания EC/ , то естьDE A  E A0   DE A  EC 0  EC/ .(*)Действительно, если переменное напряжение отсутствует, то, согласно (4.7), анодный ток i A  0 приE C  D E A  E A0 ,а напряжение на управляющей сетке, при котором статическая ВАХ анодного тока в системе координат i A , eC при выбранном напряжении на аноде e A  E A пересекает ось абс-цисс eC , как известно, называется напряжением запирания.

Следовательно, соотношение(*) справедливо.3Напряжение EC/ характеризует сдвиг аппроксимированных статических ВАХ анодного тока в анодно-сеточной системе координат относительно их начала (см. рис.4.9) ипоэтому носит также название напряжения сдвига.iAe A  E A2E A 2  E A1  E A0e A  E A1e A  E A0 ECпри E A 20 ECпри E A1 –D (EA1 – EA0)EC 0eC–D (EA2 – EA0)Рис. 4.9С учётом введенного обозначения (*) основное уравнение лампового ГВВ (4.7) принимает видi A  S U MC  DU MA cos  t  EC/  EC .(4.8)Аналогичное (4.8) уравнение может быть получено и для транзисторного ГВВ в режиме усиления, которое в соответствующих терминах имеет видiK  S U МБ  DU MK cos  t  E Б/  E Б .(4.9)3Если D = 0, то, согласно (*),ЕС 0   ЕС/ .

Следовательно, у тетродов и пентодов ЕС 0   ЕС/ . Говорить оЕ А0 при этом не имеет смысла.42Отличие (4.9) от (4.8) только в знаке перед E Б/ в сравнении с EC/ , так как у транзистора на статических ВАХ коллекторного тока напряжение отсечки E Б/ сдвинуто вправоот начала координат (см. рис.4.7,б), а у ламп напряжение запирания EC/ находится левееначала соответствующих координат (см. рис.4.9).Действительно, если применить (4.1) к биполярному транзистору, тоiidi K  K de K  K de Б ,eKeБгде в пределах активной области статических ВАХ коллекторного тока при кусочнолинейной аппроксимацииiK iKiK iK1(еБ )const  ;(eK )const  S .eK eKRieБ iБВыполняя интегрирование, получаемei K  K  Se Б  С.RiДля определения постоянной интеiKгрирования С обратимся к статическойВАХ коллекторного тока, снятой приеК  Е К , которая в аппроксимированномeK  E Kвиде представлена на рис.4.10.

ПринимаяiK  0 при еБ  Е Б/ , eK  E K ,условиенаходим:EC   K  SE Б/ ;Ri0E БРис 4.10получаемeБiK  S eБ  Е Б/  DeK  DE K ,(4.10)где D  1 / SRi .Учитывая (1.1), (1.2), согласно которымeБ  U МБ cos  t  E Б ;eK  E K  U МК cos  t ,iK  S U МБ  DU MK cos t  E Б/  E Б ,что соответствует (4.9).Очевидно, в случае лампы для определения постоянной интегрирования С в (4.2)также можно воспользоваться условием i A  0 при eC   EC/ , e A  E A и после соответствующих подстановок и преобразований получить основное уравнение лампового ГВВ ввиде (4.8), не вводя в рассмотрение напряжения приведения E A0 , EC 0 .

В то же время, введение в рассмотрение этих напряжений позволяет глубже понять смысл напряжений запирания и отсечки, а также, что весьма важно, установить количественную связь междунапряжениями запирания и отсечки при разных значениях E A , E K .Действительно, как было показано выше (*),EC/  D E A  E A0 ,тогда43EC/ при Е А1  D E A1  E A0 ,ЕC/ при Е А 2  D E A 2  E A0 ,откуда следует:EC/ при Е А 2  EC/ при Е А1  ЕC/ ,где EC/  EC/ при Е А 2  EC/ при Е А1  DЕ А 2  Е А1 .Аналогичное соотношение справедливо и для транзистора:E Б/  D E K 2  E K 1 .Отличие только в том, и об этом не следует забывать, что в случае лампы с увеличениемнапряжения питания анода E A напряжение запирания EC/ становится более отрицательным, при этом статическая ВАХ анодного тока в системе координат i A , eC смещается более влево от начала координат (см.

рис.4.9), а в случае транзистора с увеличением напряжения питания коллектора E K статическая ВАХ коллекторного тока в системе координатiK , eБ смещается ближе к началу координат (рис.4.7,б).Если D = 0, то уравнения (4.8), (4.9) упрощаются и могут быть записаны из рассмотрения рис.4.11, согласно которому для произвольной точки х на статической ВАХ в основной области:i A x  S U MC cos  t x  EC/  EC ;iK x S UМБcos  t x  E Б/  E Б,что соответствует (4.8), (4.9).iAiKxx EC EC0eC tх EБ tх0U MCEБeБU MБttбаРис.4.11Подставляя в уравнения (4.8), (4.9) величины соответствующих напряжений и задавая значения фазы ωt в пределах периода (0…2π) радиан, можно вычислить ток, соответствующий каждому моменту времени.

При этом отрицательные значения тока следует отбросить, как не имеющие физического смысла, и считать в эти моменты времени ток равным нулю. Учитывая сделанное замечание, уравнения (4.8), (4.9) можно использовать дляопределения постоянной и гармонических составляющих выходного тока лампы, транзистора по формулам для коэффициентов ряда Фурье.

Однако использовать уравнения (4.8),(4.9) в приведенном виде для анализа формы выходного тока и создания инженерных ме44тодов расчёта режимов ГВВ довольно сложно, так как все входящие в эти уравнениянапряжения влияют на режим генератора.В лекции 1 отмечалось, что, в общем случае, выходной ток АЭ в ГВВ представляетпериодическую последовательность импульсов, которые удобно характеризовать двумяпараметрами: максимальным значением (амплитудой) I MA , I MK , соответственно, анодного,коллекторного тока и углом нижней отсечки θ. Уравнения (4.8), (4.9) могут быть преобразованы к виду, когда мгновенные токи анода и коллектора определяются через их амплитудные значения и угол нижней отсечки.Действительно, учитывая, что при ωt = θ токи i A  0, iK  0 , согласно (4.8), (4.9)можно записать:EC/  EC  U MC  DU MA cos ;(4.11) E Б/  E Б  U МБ  DU MK cos .Соответственно, с учётом (4.11) уравнения (4.8), (4.9) можно записать в виде:i A  S U MC  DU MA cos  t  cos ;(4.12)i K  S U МБ  DU MK cos  t  cos .Так как при  t  0 i A  I MA , iK  I MK , то, согласно уравнениям (4.12),I MA  S U MC  DU MA 1  cos   SU M УПР 1  cos ;(4.13)I MK  S U МБ  DU MK 1  cos   SU M УПР 1  cos .С учётом последних соотношений уравнения (4.12) приводятся к одинаковому виду:cos  t  coscos  t  cosi A  I MA;i K  I MK.(4.14)1  cos1  cosСогласно уравнениям (4.14) в основной области статических ВАХ анодного, коллекторного тока выходной ток АЭ при кусочно-линейной аппроксимации статических характеристик по форме представляет, в общем случае, импульсы косинусоидальной формывысотой (амплитудой) I MA , I MK и шириной 2θ (рис.

4.12).Из соотношений (4.11) следуютi A iKформулы для определения нижнего угКриваяла отсечки анодного тока лампыкосинусоидальнойEC  EC/формыcos ,(4.15а)U MC  DU MAI MA , I MKколлекторного тока транзистораE Б  Е Б/cos .(4.15б)U МБ  DU MKОбратим внимание, что приве0tденные выражения для cos соответствуют отрицательному смещению, коРис.4.12торое принималось в исходных соотношениях лекции 1.

Если смещение будет положительным, что возможно, в частности, вотдельных случаях транзисторного ГВВ, то в записанных соотношениях надо брать его сознаком « – ».Уравнения (4.14) используются для гармонического анализа импульсов выходноготока лампы и транзистора.

С учётом результатов этого анализа строятся инженерные методы расчёта ламповых и транзисторных ГВВ в недонапряжённом и критическом режимах работы.Уравнение выходного тока АЭ в областях перенапряжённого и критического режимов45Рассмотренные выше уравнения анодного и коллекторного токов справедливы в основной области семейства аппроксимированных статических ВАХ и соответствуют недонапряжённому вплоть до критического режима работы ГВВ.Для области резкого изменения выходного тока АЭ от напряжения на выходномэлектроде, когда имеет место заметное перераспределение катодного тока между анодом исеткой лампы и переход биполярного транзистора в режим насыщения, что характеризуетперенапряжённый режим работы АЭ и ГВВ, зависимость выходного тока АЭ описываетсяуравнением критической линии (линии критических режимов) в анодной системе координат i A , e A и уравнением линии насыщения (критической линии) для биполярного транзистора в системе координат iK , eK :i A  S KP e A ;(4.16)i K  S KP eK .Уравнения (4.16) справедливы в области положительных значений тока при e A  0 иeK  0.