Лекция 9 (1084989)
Текст из файла
Лекция 9
Эквивалентная схема выходной цепи ГВВ при разных режимах работы по напряжённости. Амплитудно- и фазо-частотная характеристики (АЧХ и ФЧХ) ГВВ.
В области недонапряжённого вплоть до критического режима работы ГВВ при кусочно-линейной аппроксимации статических ВАХ амплитуда первой гармонической составляющей выходного тока АЭ, например, анодного тока лампы (аналогично коллекторного тока транзистора), определяется соотношением (6.10)
которое, учитывая, что , можно представить в виде
Из (9.2) следует
где учтено - статический коэффициент усиления лампы;
- приведенное (по первой гармонике в данном случае) внутреннее сопротивление лампы;
- коэффициент приведения.
В
ыражение (9.3) соответствует электрической схеме рис.9.1, которая может рассматриваться как эквивалентная схема выходной цепи ГВВ в области недонапряжённого вплоть до критического режима работы генератора.
В лекции 8 отмечалось, что при работе генератора на комплексную нагрузку, каковой является, например, ненастроенный параллельный колебательный контур в выходной цепи АЭ ГВВ, амплитуда первой гармоники выходного тока АЭ и в этом случае может быть определена как амплитуда первой гармонической составляющей косинусоидального импульса соответствующей амплитуды и такой же ширины, как и при активной нагрузке. Это позволяет считать схему, подобную рис.9.1, справедливой и при комплексной нагрузке , как показано на рис.9.2, где
- соответственно, активная и реактивная составляющие сопротивления нагрузки в последовательной схеме замещения.
Согласно схеме рис.9.2 комплексная амплитуда первой гармоники анодного (аналогично коллекторного) тока
комплексная амплитуда колебательного напряжения на аноде (коллекторе)
Последние выражения позволяют определить амплитудные и фазовые характеристики ГВВ, соответственно, по току и напряжению.
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) по току
фазо-частотная характеристика (ФЧХ) по току
АЧХ по напряжению
ФЧХ по напряжению
Если то есть D = 0, то
, а
, что отмечалось в лекции 8. При
, а
.
Если в качестве нагрузки используется параллельный колебательный контур с полным включением, то в окрестности резонансной частоты его сопротивление описывается выражением
согласно которому АЧХ и ФЧХ такого контура
где - расстройка относительно резонансной частоты контура
;
- частота входного сигнала;
- эквивалентное сопротивление контура на резонансной частоте; Q - добротность контура.
Н
а рис.9.3 показаны относительные АЧХ ГВВ по напряжению для крайних случаев:
и
при использовании в качестве нагрузки в выходной цепи ГВВ параллельного колебательного контура.
При АЧХ генератора по напряжению определяется АЧХ параллельного колебательного контура
, а при
АЧХ генератора по напряжению представляет прямую линию, параллельную оси частот. В этом случае выходное напряжение генератора не зависит от нагрузки, соответственно и от частоты настройки контура, и определяется напряжением эквивалентного генератора
. Таким образом, чем меньше
, тем сильнее АЧХ генератора по напряжению отличается от АЧХ параллельного колебательного контура, используемого в качестве нагрузки АЭ ГВВ. В общем случае АЧХ ГВВ шире, чем АЧХ параллельного колебательного контура по такому же уровню.1 Это необходимо учитывать при определении частотных искажений в ГВВ – усилителях широкополосных сигналов, в том числе, например, модулированных сигналов.
Если , то значение может быть не определено и приведенными выше выражениями для АЧХ и ФЧХ, соответствующими эквивалентной схеме рис. 9.2, пользоваться неудобно. В этом случае для определения АЧХ и ФЧХ ГВВ удобнее воспользоваться выражениями, соответствующими эквивалентной схеме выходной цепи ГВВ, представленной на рис.9.4.
Схема рис.9.4 получается из схемы рис. 9.2 путём преобразования генератора напряжения с внутренним сопротивлением
в генератор тока величиной
с внутренним сопротивлением
, где
- средняя (по первой гармонике) крутизна выходного тока АЭ.2
Эквивалентная схема рис.9.4 для случая настроенного контура следует также непосредственно из выражения (9.2), согласно которому
откуда
что соответствует электрической схеме рис.9.4 для случая настроенного контура . Очевидно, для случая настроенного контура получающаяся эквивалентная схема выходной цепи ГВВ рис.9.4 соответствует схеме рис.9.1 при преобразовании генератора тока величиной
с внутренним сопротивлением
в эквивалентный генератор напряжения величиной
с внутренним сопротивлением
.
Согласно схеме рис.9.4 в общем случае комплексной нагрузки в выходной цепи АЭ ГВВ
откуда АЧХ генератора по напряжению
АЧХ генератора по току
Обратим внимание, что выражения (***), (****) соответствуют выражениям (*) и (**), в которых соответствует
.
Из (9.5) видно, что АЧХ ГВВ по напряжению может рассматриваться как АЧХ подключенного к АЭ параллельного колебательного контура, зашунтированного приведенным внутренним сопротивлением АЭ. Эквивалентное сопротивление такого контура на резонансной частоте
Так как реактивные параметры контура ёмкость и индуктивность
не изменились, то уменьшение эквивалентного сопротивления контура на резонансной частоте свидетельствует об уменьшении добротности контура и, соответственно, о расширении его полосы пропускания. Таким образом, АЧХ системы: АЭ – контур может рассматриваться как АЧХ эквивалентного контура с такими же реактивностями, но с меньшим эквивалентным сопротивлением на резонансной частоте. Если D = 0, то
, соответственно и
. Шунтирования контура в этом случае нет, и АЧХ ГВВ по напряжению совпадает с АЧХ контура
, что отмечалось выше.
Н
а рис.9.5 показан график зависимости .
Если , то
. В общем случае при
, то есть
, как следует из (9.4),
имеет противоположный
знак, что обусловливает меньшую величину
по сравнению с величиной
, что отмечалось в лекции 8. Напомним, что
и
определяют фазовые сдвиги первой гармоники выходного тока и колебательного напряжения на выходе АЭ относительно сигнала возбуждения. Что касается сдвига по фазе между первой гармоникой выходного тока и колебательным напряжением, то он равен
.
П
ри работе генератора в перенапряжённом режиме, когда , а
, где
- остаточное напряжение на аноде (на коллекторе) в критическом режиме, можно считать, что амплитуда колебательного напряжения остаётся практически неизменной и равной
. Очевидно, чем больше крутизна линии критических режимов (она же линия насыщения в транзисторном ГВВ), тем с большим основанием можно считать справедливым последнее утверждение. В этом случае для выходной цепи ГВВ применима эквивалентная схема
рис. 9.6.
На рис.9.7 показаны ДХ анодного тока при работе лампового ГВВ в перенапряжённом режиме на комплексную нагрузку в анодной цепи, которые могут быть построены с использованием соотношений (8.3) и семейства статических ВАХ анодного тока. В зависимости от степени расстройки контура наклон ДХ и расширение эллипса в зоне основной области характеристик будет несколько изменяться, но амплитуда колебательного напряжения будет мало изменяться, пока режим будет оставаться перенапряжённым.
Таким образом, при работе ГВВ в перенапряжённом режиме АЧХ генератора по напряжению практически не зависит от величины сопротивления нагрузки в выходной цепи и характера этого сопротивления. АЧХ генератора по току, напротив, зависит от величины и характера сопротивления нагрузки в выходной цепи и определяется из выражения
АЧХ по току имеет обратную зависимость
Минимальное значение мгновенного тока в области перенапряжённого режима (точка 1 на рис.9.7), по-прежнему, соответствует минимальному мгновенному напряжению на аноде
которое, согласно (8.3), имеет место при .
На рис.9.8 показаны формы импульсов анодного тока, соответствующие ДХ
рис.9.7.
Очевидно, за счёт асимметричного расположения провала в импульсах выходного тока АЭ относительно периода сигнала возбуждения ωt = 0; 2π и т.д. при работе на комплексную нагрузку в перенапряжённом режиме первая гармоническая составляющая выходного тока получает свой фазовый сдвиг даже при D = 0. В недонапряжённом режиме этого нет.
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.