Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 18

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 18)

Практический интерес представляет большее значение8P~1 1 KP   1 ,(6.15)2 2 1 S KP E A272так как при этом будет больше КПД анодной цепи1 A   KP  12и потребуется меньше амплитуда импульсов анодного тока и амплитуда напряжения возбуждения. Сказанное поясняется рис.6.7, на котором представлены две ДХ анодного токадля критического режима и θ = 90°. Знаки (+), (-) у параметров соответствуют решениям()(6.14). Очевидно, если принять меньшее значение  KP   KP, то, отвлекаясь от меньшегопри этом значения  A и большего значения U MC , может оказаться, что лампа не обеспе()чит требуемую амплитуду импульсов анодного тока I MAиз-за физических ограничений наток эмиссии катода.iA)()eC( MAKC U MC EC( )I MA)( )eC( MAKC U MC EC( )I MA( ) KP( ) KP0EAeAРис 6.7Используя (6.15), для КПД анодной цепи ГВВ в критическом режиме можно записать1 1 .(6.16)Так как 1 и 1 являются функциями нижнего угла отсечки анодного тока, то, дифференцируя последнее соотношение по θ и приравнивая производную нулю, можно найтизначение нижнего угла отсечки анодного тока, соответствующего максимуму КПД анодной цепи генератора.

Возможность существования значения θ, при котором обеспечивается максимум  A , иллюстрируется качественными зависимостями рис. 6.8.Значение оптимального угла нижней отсечки анодного тока, соответствующее максимуму КПД анодной цепи при работе генератора в критическом режиме, зачастую оказывается слишком малым, что ведёт к работе ГВВ с большой амплитудой импульсованодного тока2 P~I MA  KP E A1и большой амплитудой напряжения возбуждения, которая, как следует из (4.12) приωt = 0, когда i A  I MA , определяется соотношениемI MA(6.17)U MC  DU MA .S 1  cos Аналогично для транзисторного ГВВ.8P~ A  1  1 41 S KP E A273211 КР112 КР  180018P~121S КР E А21800А12 А   КР 10ОПТ180Рис.6.8Может получиться так, что АЭ – лампа, транзистор не может обеспечить требуемуюамплитуду импульсов выходного тока, следовательно, и необходимую колебательнуюмощность. Кроме того, сильно возрастает требуемая мощность возбуждения, что резкоснижает коэффициент усиления генератора по мощности K P , и возрастает величинанапряжения смещения.В силу указанных выше причин работа генератора с оптимальным по КПД угломнижней отсечки выходного тока АЭ часто не может быть осуществлена практически.Кроме того, анализ показывает, что оптимум КПД в зависимости от нижнего угла отсечкиθ выходного тока АЭ не очень резко выражен.

Поэтому, как правило, нижний угол отсечки анодного тока выбирается в пределах θ = (60… 90)°. При этом КПД анодной цепи вкритическом режиме у ГВВ на триодах составляет (60…70)%, а у генераторов на тетродахи пентодах (65…75)%.У ламп, имеющих ограничение по току эмиссии катода, нижний угол отсечки анодного тока целесообразно выбирать ближе к 90°.

При этом получается практически максимальная мощность в критическом режиме ГВВ при хорошем КПД анодной цепи. Еслиугол отсечки θ взять меньше, то понизится колебательная мощность, создаваемая лампой,хотя КПД анодной цепи может и возрасти при этом. Для ламп с активированными катодами нижний угол отсечки анодного тока выбирается ближе к нижнему пределу θ = 60°.Нужная мощность в этом случае обеспечивается за счёт работы с большей амплитудойимпульсов анодного тока, то есть за счёт более полного использования эмиссионных способностей катода.В целом, так как оптимум зависимости  A   не резко выражен, величина θ можетизменяться на (5…10)° в ту или иную сторону от рекомендованных выше значений.Соображения по выбору нижнего угла отсечки θ коллекторного тока у биполярныхтранзисторов те же, что и для ламп.

Однако транзисторные ГВВ в устройствах генерирования и формирования сигналов (УГФС) в большинстве случаев работают с нулевымсмещением E Б  0 , имея при этом θ несколько меньше 90°. В этом случае не нужен дополнительный источник напряжения, что упрощает цепи питания транзистора. Кроме того, для некоторых транзисторов подача запирающего напряжения на базу для получения θзаметно меньше 90° даже недопустима, так как увеличивается обратное напряжение на74переходе база-эмиттер e Б ОБР .

Действительно, мгновенное напряжение на базе согласно(1.1)eБ  U МБ cos  t  E Б ,при этом максимальная величина обратного напряжения определяется из соотношенияe Б ОБР  е Б МИН  U МБ  Е Б .Увеличение обратного напряжения e Б ОБР создаёт угрозу пробоя перехода эмиттербаза. Необходимо, чтобы обратное напряжение не превышало допустимой величины, тоесть, чтобы было6eБ ОБР  еБ ДОП ,где eБ ДОП - допустимое обратное напряжение на базе (на переходе база-эмиттер). Указывается в справочных данных на транзистор.Кроме того, чем больше величина запирающего напряжения смещения E Б , темменьшего уровня можно будет подавать сигнал возбуждения для исключения пробоя перехода эмиттер-база, а это приведёт к снижению выходной мощности транзистора.

Сказанное поясняется рис.6.9.iК-еБ ДОП-ЕБ/0 -ЕБUМБ при ЕБ/еБUМБ при ЕБ = 0UМБ при -ЕБРис.6.9Подавать отпирающее напряжение на базу Е Б  E Б/ для получения θ > 90° нецелесообразно, так как при этом снижается КПД коллекторной цепи и возрастает мощность, выделяемая (рассеиваемая) на коллекторе, а также возрастает мощность, выделяемая (рассеиваемая) на базе (см.

лекцию 2), что повышает температуру переходов транзистора и этимсамым ограничивает, причём весьма существенно, величину полезной (колебательной)мощности, которую может обеспечить транзистор.6Приводимая ниже запись предполагает отрицательное обратное напряжение, что свойственно транзисторам n-p-n типа. Очевидно, всё сказанное выше относительно выбора нижнего угла отсечки коллекторноготока, напряжений и мощностей справедливо и для транзисторов p-n-p типа. Необходимо только учитыватьпротивоположную полярность напряжений питания и переменных напряжений в цепях.75Примечание.

В лекции 4 при определении эквивалентных параметров аппроксимированных статических ВАХ выходного тока генераторных ламп и биполярных транзисторов использовано выражение5PI MA  ~ .EAВ настоящей лекции мы установили, что оптимальным для АЭ режимом работы вГВВ является критический при нижнем угле отсечки выходного тока вблизи 90°.Согласно выражению (6.11)1P~   KP E A I MA 1   ,2если учесть, что  KP  0,8 (см. лекцию 3), а 1 90  0,5 (см. лекцию 5), то получаем изпоследнего выражения2 P~2 P~5PI MA  ~. KP1  E A 0,8  0,5 E A E AВопросы для самоконтроля знаний по теме лекции 6:1.2.3.4.Если D  0 и   90 , то в какую сторону изменится θ при увеличении ξ? Поясните.Обоснуйте запись выражения (6.10).

Уясните смысл выражения.Проверьте правильность выражения (6.14).Используя выражение (6.16), найдите производную  A  и приравняйте её нулю. Решите полученное уравнение относительно5.6.7.8.9.76 ОПТ . Проанализируйте полученное выражение.При определении условий оптимального режима работы ГВВ по мощности и КПД мы использовалипервые производные соответствующих выражений, которые приравнивали нулю и находили решения.Найденные решения принимали за оптимальные, соответствующие максимуму интересующего параметра. Но из курса высшей математики известно, что приравнивание нулю первой производной функции позволяет найти точки её экстремумов, которые, в общем случае, могут соответствовать минимальным значениям функции, а не только максимальным.

Для однозначного ответа на вопрос о характереэкстремума функции надо обращаться к исследованию её второй производной. Что в нашем случае даётоснование, не обращаясь к анализу второй производной, считать, что найденное решение соответствуетэкстремуму типа максимума?Насколько справедливо утверждение, что при θ = 90° у ламп, имеющих ограничение по току эмиссии, вкритическом режиме ГВВ получается практически максимальная мощность? Подтвердите или опровегните это утверждение.Запишите выражение для определения нижнего угла отсечки коллекторного тока при нулевом смещении. Проанализируйте выражение.

Каким при этом будет угол отсечки базового тока?Разберитесь с рис.6.9 и ответьте, какую колебательную мощность сможет обеспечить транзистор, еслипринять напряжение смещения, равное половине e Б ДОП и совпадающее с ним по знаку?Получите, аналогично приведенным рассуждениям при выводе (6.15), выражение для  KP в случае использования тетрода с динатронным эффектом, аппроксимированные статические ВАХ анодного токакоторого представлены на рис.4.4,б.Лекция 7Выбор АЭ по заданным требованиям к усилителю мощности. Инженерный методрасчёта ламповых и транзисторных ГВВ – усилителей мощности, оптимальных поразным критериям.Полученные в лекциях 4 – 6 соотношения позволяют предложить порядок расчётарежимов выходной (анодной, коллекторной) и входной (сеточной, базовой) цепей ламповых и транзисторных ГВВ, оптимальных по разным критериям.Рассматриваемый ниже порядок расчёта режимов цепей ГВВ представляет инженерный метод расчёта ламповых и транзисторных ГВВ – усилителей мощности, основанный на кусочно-линейной аппроксимации статических ВАХ анодного, коллекторного тока.В результате расчёта должны быть определены действующие в цепях генераторанапряжения и токи, мощности, требуемое сопротивление нагрузки в выходной цепи АЭ.В лекции 6 показано, что оптимальным по мощности и КПД режимом работы ГВВявляется критический режим.В большинстве случаев требуется рассчитать генератор на заданную колебательнуюмощность P~ .

Иногда необходимо провести расчёт: на оптимальное использование мощности источников питания, или на оптимальное использование АЭ по току, или на заданное сопротивление нагрузки и др.В зависимости от задания порядок расчёта режима выходной цепи АЭ ГВВ различен.

Характеристики

Список файлов книги