Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы (4-е издание, 1986) (1095423), страница 52
Текст из файла (страница 52)
По отношению же к высшим гармоникам тока ! (1) контур, обладающий достаточно большой доброгностью !1, можно рассматривать как короткое замыкание. В результате, несмотря на искаженную импульсную форму тока 1 (1), на нагрузочном контуре, как и в линейном усилителе, выделяется напряжение, очень близкое к гармоническому. Установим соотношения между напряжениями и токами основной частоты ы, в нелинейном усилителе. В первом приближении, если не учитывать обратной реакции выходного напряжения на ток 1,, т.
е. исходить из обобщенной схемы на рис. 8.13, а, можно воспользоваться формулой (8.20), которая с учетом (8.26) приводит к выражению 1„= а,Е (1 — соз О) = 1,1а, (О), откуда 1, = а, (О) 1,„= а, (О) (1 — соь О) а,Е, (8.31) Напомним, что в соответствии с выражением (8.9) коэффициент а, == 3 имеет смысл крутизны вольт-амперной характеристики на линейном участке. Таким образом, (8.
31') 1, = а, (О) (1 — соь О) ЯЕ. зщ ойыи Вюх"-гтдрнр Рис 815. Общая схема замещения выходной цепи усилителя: гг) а режиме с отсечкой тока; б) Или Ьй' гармоники нмпульсного тока Схема замещения выходной цепи усилителя представлена на рис. 8.15, а. Активный элемент замещается генератором импульсного тока, однако напряжение на резонансном контуре создается только первой гармоникой тока и поэтому определяется выражением (8.32) и, (!) = — У, Ли„„соз со, 1 = У„ы„соз со, Г (знак минус связан с выбранным на схеме рис. 8.15 направлением тока и отсчетом потенциалов относительно заземленной точки схемы). Разделив выражение (8.31) иа Е, получим параметр (8.33) 5р),Е=а,(1 — соз0]а,(0)=5(1 — соя 0)а,(0), который можно трактовать как средннэяэ крутизну характеристики для первой гармоники.
Таким образом. )т = 8спЕ (8.34) )г = 9ср Е ()ных бг' — 9ср Е ()агат')(г'. Здесь (8.34 ') а; =! й;-а,а,(0)(! — соч0) 18.35) представляет собой внутреннюю проводимость нелинейного веденную к току первой гармоники. Подставляя в (8,34') г'т = Уиы,ггхэи р и учитывая (8.32), чить следующее выражение для коэффнициента усиления при кой тока: элемента, при- нетрудно полу- работе с отсеч- глг= — =— 1 аыа 5ср хэк г т лэк р!)с; (8.36) При У,„ру')с! сс ! можно пользоваться приближенной формулой Ке = -5,„гэ„р. (8.36') 232 В отличие от дифференциальной крутизны 5 — — а„ которая определяется в точке н поэтому при работе на нелинейном участке характеристики зависит от рассматриваемого момента времени, параметр З,р, выраженный через отношение амплитуд тока и напряжения, является как бы усредненным по всему периоду колебания.
Понятие средней крутизны имеет смысл, если обеспечивается синусоидальность напряжения на нагрузке (несмотря на сложную форл1у тока а' (Г)). При учете влияния выходного напряжения на ток 1 (Г) выражение (8.34) должно быть заменено более точным, аналогичным выражению (5.29): На основании выражения (8.84') схему замещения выходной цени усилителя можно привести к виду, представленному на рис, 8.15, б, где (/„„х = — 7,2я„„обозначает амплитуду напряжения на выходе.
От аналогичной схемы замещения линейного усилителя (см. рис. 5.17, б) эта схема отличается тем, что в ней Я,р и 6 являются функциями угла отсечки 0 и, следовательно, амплитудй входного напряжения Е. При 0 = 0 усилительный прибор полностью заперт и З,р = О. При 0 = 90', когда ток имеет форму полуволновых импульсов, Я„э ==- Ч,аь а при 0 = 180' (линейный режим) средняя крутизна Я,р стремится к 5 = а,. То обстоятельство, что при изменении амплитуды колебаний изменяются параметры Б„э и 6,' и, следовательно, нарушается пропорциональность между амплитудами на входе и выходе, заставляет трактовать цепь как нелинейную. Но сохранение формы колебания (гармонического) позволяет трактовать цепь как линейную (при фиксированной амплитуде).
Такой подход к анализу нелинейных устройств получил название к в азилинейного метода. Оценим КПД нелинейного резонансного усилителя. Мощность, выделяемая переменной составляющей тока в колебательном контуре (и расходуемая в сопротивлении г, учитывающем мощность, передаваемую в нагрузку), Р— — '~'.,(,У„и„, а мощность, потребляемая от источника постоянного тока, Р„=- 7,Е„. Следовательно, ~~выл ! Ганях КПД -=— Р„2 г„д„д Дь Амплитуда напряжения на контуре У„м, может быть доведена до значения, близкого к Е„а отношение токов (,Л„у, зависит от угла отсечки 8.
Из графиков на рис. 8.12 следует, чэо для повышения коэффициента у, = !, 1„выгодно уменьшать угол отсечки О. При этом, однако, уменьшается (, (при заданной амплитуде импульса 1„,), что ведет к уменьшению мощности Р (мощность Р, уменьшается быстрее, чем Р ). Поэтому в тех случаях, когда важно максимизировать мощность Р, угол отсечки 0 доводят до 120', при котором коэффициент а, (О) достигает максимума, мирясь при этом с некоторым снижением КПД.
Такой подход оправдан при постоянной амплитуде входного сигнала. В случае же усиления амплитудно-модулированного колебания выбор угла отсечки должен быть подчинен требованию обеспечения линейной зависимости тока !, от амплитуды Е (() входного радиосигнала. Это условие обеспечивается при 0 = 90", Из рис. 8.10 следует, что при (У, = 1/, изменение амплитуды входного напряжения Е приводит лишь к пропорциональному изменению амплитуды импульса тока при сохранении формы импульса. Таким образом, при работе с отсечкой 9 = 90' средняя крутизна не зависит от амплитуды входного сигнала и всегда равна 0,58. При этом коэффициент первой гармоники а, = = 7,! „, = 0,51см.
(8.24)1, т. е. амплитуда первой гармоники равна половине амплитуды импульса. Г!рн 0 = 90, у, = л,2 и Ь'„„. Е„К11Д= — „— 78 '1ь. (Это максимальный КПД, соответствующий пиковой амплитуде входного колебания; в режиме же несущего колебания КПД снижается до 11(1 иь М) от максимального значения; М вЂ” коэффициент модуляции усиливаемого колебания.', При угловой модуляции высокочастотного колебания нелинейность режима усиления не оказывает влияния на структуру радиосигнала при любом угле отсечки и любой форме вольт-амперной характеристики (см, э8.3). 233 8 6.
УМНОЖЕНИЕ ЧАСТОТЪ| Наличие в составе импульсного тока ряда гармоник с частотами, кратными основной частоте возбуждения, позволяет использовать усилитель, работающий с отсечкой тока, в качестве умножителя частоты. Для этого не требуются какие-либо изменения в схеме резонансного усилителя, достаточно лишь нагрузочный колебательный контур настроить на частоту выделяемой гармоники и установить наиболее выгодный для подчеркивания полезной гармоники режим работы активного элемента. Из графиков, изображенных на рис. 8.)2, видно, что для удвоения частоты выгодно работать с углом отсечки, близким к 60, при котором коэффициент второй гармоники проходит через максимум, для утроения частоты — с углом отсечки 40' и т.
д. Если контур настроен на частоту поз„п = 2, 3, ..., то гармоники тока порядков и — ! и более низких пройдут преимущественно через индуктивную ветвь, а гармоники порядков и + 1 и более высоких — через емкостиую ветвь контура. При достаточно высокой добротности напряжение на контуре от всех гармоник, за исключением п-й, очень мало.
Поэтому напряжение иа контуре близко к гармоническому с частотой поз„. Следует иметь в виду, что для полного использования мощности электронного прибора уменьшение угла отсечки должно осуществляться при поддержании амплитуды импульса неизменной.
Для этого одновременно с изменением смещения (Ъя! нужно увеличивать амплитуду переменного напряжения на входе Е. Йа рис. 8.!6 углу О = 90' соответствует смещение (1со углу О = 60 — смещение Ъ',я и т. д.; амплитуды Е„Ее, выбраны такими, что 1ы остается неизменной. Можно поэтому считать, что для умножителя частоты характерен режим работы г большими амплитудами входного напряжения Это обстоятельство наряду с уменьшением полезной мо;цности при повышении порядка умножения из-за убывания коэффициентов ая (см.
рис. 8. ! 2) существенно ухудшает энергетические соотношения в умножителях. Схема замещения умножителя частоты внешне не отличается от схемы замещения нелинейного усилителя (см. рис. 8.!5, б). Следует лишь по аналогии с выражением (8.33) под средней крутизной подразумевать (8,37) Ея = 1„1Е = 5 (! — соз О) ав, где коэффициент и-й гармоники ач определяется формулой (8.26).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
