Лекция 2 (1086839), страница 2

Файл №1086839 Лекция 2 (лекции по УГФС (1-6)) 2 страницаЛекция 2 (1086839) страница 22018-01-12СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

В общем случае ГВВ – усилителя или умножителя частоты величина , ограничивается пределом

< 2.

Во входной цепи ГВВ выделяют участки: источник возбуждения; промежуток сетка-катод у лампы, база-эмиттер у транзистора; источник смещения с напряжением
или .

Мгновенная мощность на участке источника возбуждения, отображаемого в схемах рис.1.1 трансформатором Тр, определяется соотношениями: в ламповом ГВВ и в транзисторном ГВВ. Знак « – » у мгновенной мощности обусловлен противофазностью напряжения и тока на этом участке цепи и указывает на отдачу мощности источником возбуждения во внешнюю по отношению к нему цепь, включающую промежуток сетка-катод у лампы, база-эмиттер у транзистора и источник смещения с напряжением или . Величина отдаваемой источником возбуждения мощности, называемой мощностью возбуждения, определяется выражением

В терминах лампового генератора, учитывая, что получаем

Обратим внимание, что по форме мощность возбуждения определяется подобно колебательной мощности и соответствует мощности гармонического сигнала на резистивной нагрузке.

Очевидно, в транзисторном генераторе

Мощность на промежутке сетка-катод в ламповом ГВВ и на промежутке база-эмиттер в транзисторном ГВВ, соответственно,

Рассматриваемая мощность выделяется на управляющем электроде АЭ: на управляющей сетке у лампы, на базе у транзистора и носит название рассеиваемой мощности на сетке , на базе , соответственно. Как и рассеиваемая на аноде, коллекторе мощность, мощность, рассеиваемая на управляющем электроде, физически обусловливается передачей сетке, базе кинетической энергии электронов, попавших на этот электрод при движении от катода, эмиттера в сторону анода, коллектора. Рассеиваемая на управляющем электроде мощность разогревает его.

Учитывая (1.1), в терминах, например, лампового генератора, получаем для рассеиваемой на сетке мощности

Аналогично, рассеиваемая на базе мощность

Согласно последним соотношениям, выделяемая на управляющем электроде: сетке или базе мощность, равна разности подводимой от источника возбуждения мощности и мощности, расходуемой в цепи смещения, величина которой в случае лампового генератора а в случае транзисторного генератора Таким образом, рассеиваемая на сетке или базе мощность

(*)

Величину расходуемой в цепи смещения мощности можно определить как среднее значение соответствующего интеграла. Так, применительно к ламповому генератору,

Обратим внимание, что в схемах рис.1.1 на участке источника смещения направления напряжения и тока совпадают, что соответствует потреблению мощности этим участком. Потребляемая источником смещения мощность определяется аналогично мощности , отдаваемой источником питания в цепи анода, коллектора. Это неудивительно, так как источники питания анода, коллектора и источники смещения сетки, базы являются источниками постоянного напряжения. Однако, если у источников питания анода, коллектора во внешней цепи ток протекает через АЭ от полюса источника положительной полярности « + » к полюсу отрицательной полярности « – », то у источников смещения во внешней цепи ток протекает через АЭ от полюса источника отрицательной полярности « – » к полюсу положительной полярности « + ». Это различие и обусловливает, что источники питания анода, коллектора отдают мощность, а источники смещения потребляют мощность.

Таким образом, мощность возбуждения ГВВ частично рассеивается на управляющем электроде АЭ: на управляющей сетке лампы или на базе транзистора, а частично затрачивается в цепи источника смещения, что соответствует закону сохранения энергии во входной цепи ГВВ.

Если в схемах рис.1.1 принять положительное смещение, то есть сменить полярность присоединения источников смещения к электродам, то на участке источника смещения направления тока и напряжения будут противоположными, и это будет означать, что источник смещения отдаёт мощность во внешнюю по отношению к нему цепь. Величина отдаваемой источником смещения мощности по-прежнему будет определяться приведенными выше соотношениями: и Эта мощность будет рассеиваться на управляющем электроде: сетке, базе. Полная мощность, рассеиваемая на сетке, базе в этом случае

(**)

Однако, так как в подавляющем большинстве случаев смещение отрицательное,4 то источник смещения не отдаёт, а потребляет мощность от источника возбуждения. Для убедительного подтверждения этого можно привести следующее. Как известно из курса усилительных устройств низкой частоты, и мы об этом также будем говорить в лекции 13, отрицательное смещение может быть подано от специального источника: выпрямителя, батареи, аккумулятора или обеспечено автоматически с помощью резистора в соответствующей цепи.5 Резистор, очевидно, может только потреблять электрическую мощность, но не производить её. При использовании для отрицательного смещения источника: выпрямителя, батареи, аккумулятора мощность или , расходуемая в цепи смещения, идёт «на подзарядку» этого источника, увеличивая его отрицательное выходное напряжение, следовательно, и отрицательное смещение. Последнее объясняется тем, что постоянная составляющая входного тока или протекает против ЭДС источника смещения и создаёт падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника. Любой реальный источник электрической энергии имеет внутреннее сопротивление конечной величины. Бесконечно малое внутреннее сопротивление источника напряжения означает, что такой источник в состоянии развивать во внешней цепи неограниченную мощность, что физически нереально.

Соотношения (**), как и (*), соответствуют закону сохранения энергии во входной цепи ГВВ.

Отношение колебательной мощности генератора к мощности, затрачиваемой источником возбуждения, определяет коэффициент усиления генератора по мощности. Обозначается чаще всего символом . Таким образом,

Если воспользоваться, например, соотношениями для лампового ГВВ, то можно записать

Правая часть последнего соотношения применима к любому ГВВ, где - коэффициент усиления по напряжению (в общем случае определяется как отношение амплитуды колебательного напряжения, то есть напряжения на выходе, к амплитуде напряжения возбуждения, то есть напряжения на входе); - коэффициент усиления по току (в общем случае определяется как отношение амплитуды выделяемой гармоники тока, то есть амплитуды гармоники тока на выходе, к амплитуде первой гармоники входного тока).

Коэффициент усиления генератора по мощности зависит от схемы ГВВ, типа АЭ и режима его работы. У ламповых ГВВ значение может колебаться в очень широких пределах: от единиц до нескольких десятков. Если сеточный ток отсутствует, то и значение бесконечно. В этом случае ГВВ рассматривается как усилитель напряжения с коэффициентом усиления , имеющим конечное значение. Коэффициент усиления по току у усилителя напряжения имеет бесконечное значение. При конечном значении ГВВ рассматривается как усилитель мощности.6 Значение у ГВВ на биполярных транзисторах обычно невелико и лежит в пределах 5…10. ГВВ на биполярных транзисторах всегда рассматриваются как усилители мощности (в отличие от лампы у биполярного транзистора выходной – коллекторный и входной – базовый токи существуют одновременно, поэтому значения и у такого генератора всегда конечны). ГВВ на полевых транзисторах имеют значения , примерно, как в ламповых генераторах.

Очевидно, желательно иметь генератор с большим значением КПД анодной цепи или КПД коллекторной цепи и с большим значением . Однако, как будет показано в лекции 6, требования получения большого значения КПД и большого значения являются часто противоречивыми и поэтому приходится принимать компромиссное решение.

Вопросы для самоконтроля знаний по теме лекции 2:

  1. Какие мощности определяют в выходной и входной цепях ГВВ? Уясните их смысл и определение. Запишите все известные вам соотношения. Есть ли различие в определении мощностей в цепях ГВВ на транзисторах n-p-n и p-n-p типа?

  2. Укажите связи между выделяемыми мощностями в цепях ГВВ. Подтвердите их соотношениями. Приведите соотношения, связывающие мощности в выходной цепи ГВВ с использованием КПД анодной цепи , КПД коллекторной цепи .

  3. В чём сходство и в чём отличие между усилителем напряжения и усилителем мощности? Поясните.

  4. Объясните существование физического предела на величину КПД анодной цепи, КПД коллекторной цепи в ГВВ.

  5. В чём проявляется закон сохранения энергии в выходной и входной цепях ГВВ?

  6. В каком случае источник смещения отдаёт мощность, а в каком случае он является потребителем мощности другого (какого?) источника в ГВВ?

  7. Поясните, на что расходуется мощность, потребляемая в цепи смещения ГВВ.

  8. В чём сходство и в чём различие мощностей, связываемых с источником питания анода (коллектора) и источником смещения? Поясните.

  9. Запишите соотношения для коэффициентов усиления по напряжению и по току в обозначениях лампового и транзисторного ГВВ.

  10. Почему ГВВ на биполярном транзисторе всегда рассматривается как усилитель мощности? Поясните.

1 Речь будем вести об активных мощностях. Определение «активная» принято опускать при рассмотрении вопроса.

2 Принято обозначать буквой греческого алфавита ηэта с соответствующим символом.

3 Связь гармоник выходного тока АЭ с нижним углом отсечки его рассматривается в лекции 5.

4 Исключение составляет,как будет показано в дальнейшем (см. лекцию 13), случай маломощного транзисторного ГВВ, когда смещение положительное. В ламповых ГВВ смещение всегда отрицательное.

5 Вопрос об автоматическом смещении затрагивается в лекции 8 и подробно рассматривается в лекции 13.

6 Термин «усилитель», очевидно, применим, если значение, соответственно, или больше единицы. Часто используют понятие коэффициента передачи по напряжению или мощности, которое является более общим для характеристики как генератора электрических колебаний, так и любой электрической цепи.

23


Характеристики

Тип файла
Документ
Размер
239,5 Kb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов лекций

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6363
Авторов
на СтудИзбе
310
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее