Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 26

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

Текст из файла (страница 26)

Очевидно, чем больше крутизна линии критических режимов (она же линия насыщения втранзисторном ГВВ), тем с большим основанием можно считать справедливым последнееутверждение. В этом случае для выходной цепи ГВВ применима эквивалентная схемарис. 9.6.EАIА1ZoeРис.9.6115На рис.9.7 показаны ДХ анодного тока при работе лампового ГВВ в перенапряжённом режиме на комплексную нагрузку в анодной цепи, которые могут быть построены сиспользованием соотношений (8.3) и семейства статических ВАХ анодного тока. В зависимости от степени расстройки контура наклон ДХ и расширение эллипса в зоне основнойобласти характеристик будет несколько изменяться, но амплитуда колебательного напряжения будет мало изменяться, пока режим будет оставаться перенапряжённым.iAiAt  0eC МАКСt  0D0EC  ECeC МАКС332 t при  u  02 t при  u  0D0EC  EC1t1  t при  u  00eA МИНприu  00EAeAeA МИНEAeAРис.9.7Таким образом, при работе ГВВ в перенапряжённом режиме АЧХ генератора понапряжению практически не зависит от величины сопротивления нагрузки в выходнойцепи и характера этого сопротивления.

АЧХ генератора по току, напротив, зависит от величины и характера сопротивления нагрузки в выходной цепи и определяется из выражения*EEI A1  * A  A e  j oe  I A1e  j oe .Z oeZoeАЧХ по току имеет обратную Z oe зависимостьEI A1  A .Z oeМинимальное значение мгновенного тока в области перенапряжённого режима (точка 1 на рис.9.7), по-прежнему, соответствует минимальному мгновенному напряжению наанодеe A МИН  E A  U MA ,которое, согласно (8.3), имеет место при  t   u .На рис.9.8 показаны формы импульсов анодного тока, соответствующие ДХрис.9.7.Очевидно, за счёт асимметричного расположения провала в импульсах выходноготока 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 режимеэтого нет.Рассмотренные эквивалентные схемы выходной цепи ГВВ пригодны для расчёта частотных (амплитудных и фазовых) характеристик генератора, но не пригодны для анализаоптимальных условий его работы, так как ГВВ по природе своей является сугубо нелинейным устройством: независимо от режима параметры генератора зависят, в той или116иной степени, от сопротивления нагрузки.

Поэтому, если, например, исходить из эквивалентной схемы рис.9.6, то, как кажется, чем меньше Roe , тем больше колебательная мощностьE A 2P~ .2 RoeОднако, коэффициент использования напряжения источника питания анода (коллектора) ξсущественно зависит от Roe и при малых значениях Roe не может быть обеспечено большое значение ξ.iAu 03iAD0u  032211u 09090tiAiAD0u 03t900 u90u  03221190   u 090t900   u 90tРис.9.8Точно также, если обратиться, например, к эквивалентной схеме рис.9.1, то, казалосьбы, как известно из курса теории линейных электрических цепей,3 оптимальное сопротивление нагрузки, при которой обеспечивается максимальная мощность, будетRoe  Ri/  Ri  1 1  cos .В то же время, как показано в лекции 6, оптимальное значение сопротивлениянагрузкиRoe ОПТ  Ri /  1 .Толькопри  90имеетместосовпадениезначенийRoe ОПТиRi/ .При  90 Ri/  Roe ОПТ ; при   90 Ri/  Roe ОПТ .Кроме того, в схеме рис.9.1 параметры эквивалентного генератора: его напряжениеU MC и внутреннее (выходное) сопротивление Ri/ зависят от Roe , так как от Roe зависитθ:EC  EC/cos ,U MC  DI A1 Roeи для сохранения θ с изменением Roe потребуется изменить EC и U MC .3Рассмотрение этой и других эквивалентных схем выходной цепи ГВВ с позиции теории линейных электрических цепей и сравнение получаемых результатов с полученными при других подходах представляетнесомненный интерес и позволяет лучше и глубже понять все связи в ГВВ.117Действительно, если рассмотреть даже случай   180 , то из выражения для cos ,учитывая, что cos180  1, следуетEC  EC/  U MC  DI A1 Roe  EC/  U MC  DU MA .Так как U MC  EC  eC MAKC и значение последнего должно поддерживаться неизменным,следовательно, U MC  eC MAKC  EC , то на основании последнего выражения получаемEC EC/  DU MA  eC MAKCU MC то есть, EC и U MC;2EC/  DU MA  eC MAKC,2являются функциями U MA , значит и Roe .Только при D  0 зависимость θ от Roe практически исчезает, но D  0 соответствует Ri   , и если считать Roe ОПТ   , то при этом пропадает справедливость самойсхемы, так как при Roe   режим генератора будет перенапряжённым, а для него схемарис.9.1 уже недействительна.Зависимость параметров рассмотренных эквивалентных схем выходной цепи ГВВ отсопротивления нагрузки указывает на тот факт, что возможно видоизменение схем.В частности, например, для области недонапряжённого вплоть до критического режима может быть предложена эквивалентная схема выходной цепи ГВВ, отличающаяся отсхемы рис.9.1.Если обратиться к выражению (9.1) и принять во внимание, чтоEC  EC/1  cos  1 ,U MC  DU MAто получаемI A1  S 1 U MC  DU MA  EC  EC/ ,откуда находим, учитывая, что U MA  I A1 Roe ,I A1  U MC  EC  EC/ .Roe  Ri  1Последнему выражению соответствует электрическая схема рис.9.9.Ri*  Ri /  1 (U мс  Ес  Ес/ )RoeU МА  I А1 RoeI A1Рис.9.9Как видно, схема рис.9.9 отличается от схемы рис.9.1.

В схеме рис.9.9 внутреннее(выходное) сопротивление эквивалентного генератора Ri*  Ri  1 совпадает с оптимальным сопротивлением нагрузки Roe ОПТ  Ri  1 , но и в этой схеме необходимо иметь в виду, что Ri* зависит от Roe , так как 1 зависит от Roe через зависимость θ от Roe .118Очевидно, вместо схемы рис.9.9 с эквивалентным генератором напряжения U MC  EC  EC/  может быть предложена схема рис.9.10 с эквивалентным генераторомтока S 1 U MC  EC  EC/  .*Если в схемах рис.9.9 и рис.9.10 заменить Roe на Z oe , то схемы можно использоватьдля определения частотных характеристик генератора.

В частности, на основании схемырис.9.9 для АЧХ и ФЧХ генератора по току получаем:4 U MC  EC  EC/I A1 ;2Ri*  Z oe cos  oe  Z oe2 sin 2  oeZ oe sin  oe  , R  Z oe cos  oe при этом комплексная амплитуда первой гармоники анодного тока i*  arc tg  *i*I A1  I A1e j i .Соответственно, АЧХ и ФЧХ по напряжениюU MA  I A1 Z oe ; u*   i*   oe .S1 (U мс  Ec  Ec/ )I 1**Ri*RoeI A1U MA  I A1 RoeРис.9.10Очевидно, несмотря на то, что выражения для АЧХ по току, соответственно, и выражения для АЧХ по напряжению, получаемые на основании схем рис.9.9 и рис.9.10, отличаются несколько по виду от полученных на основании схем рис.9.2 и рис.9.4, самиАЧХ по форме не должны отличаться.

Что касается ФЧХ, то они будут отличаться, таккак отличаются опорные напряжения в выражениях, относительно которых определяютсяфазы выходного тока и колебательного напряжения. В схемах рис.9.2 и рис.9.4 такимнапряжением является напряжение возбуждения, а в схемах рис.9.9 и рис.9.10 эквивалентное напряжение U MC  EC  EC/ . При этом также отличаются внутренние (выходные)сопротивления эквивалентных генераторов Ri/  Ri  1 1  cos   Ri i и Ri*  Ri /  1 .

Чтокасается сдвига по фазе между первой гармоникой выходного тока и выходным (колебательным) напряжением, то при использовании любой эквивалентной схемы выходной цепи ГВВ этот сдвиг по фазе равен  oe . Так как практический интерес представляет сдвигпо фазе между входным и выходным сигналами, то для расчёта ФЧХ следует использовать выражения, вытекающие из рассмотрения схем рис.9.2 и рис.9.4.Схема рис.9.9 позволяет легко проследить изменение всех характеристик генераторапо выходной цепи от сопротивления нагрузки, нижнего угла отсечки, напряжений питания и возбуждения.Действительно, напряжение эквивалентного генератора в схеме рис.9.9 можно представить как4Студенту предлагается записать выражения для АЧХ и ФЧХ ГВВ на основании схемы рис.9.10.119 U MC  EC  EC/    eC MAKC  EC/    eC* MAKC ,и если обозначить Roe  aRi , где а - коэффициент пропорциональности, тоeC* MAKC1I A1 ;Ri 1  a 1 U MAI A0 eC* MAKC 0;Ri 1  a 1 I A1 01eC* MAKC1a;1  a 1*1 eC MAKC 1P~ 2 1  a 1 22a;Ri1 eC MAKC 1  1a.A 2 1  a 1 E AПриведенные соотношения позволяют сравнить, как изменяются основные характеристики генератора при изменении нагрузки Roe и угла нижней отсечки выходного тока θ.*Например, при    1 , Roe  Roe1  a1 Ri и при    2 , Roe  Roe 2  a 2 RiP~1 a1   1 1   1  a 2 1  2     ;P~ 2 a 2  1  2    1  a1 1 1  22 A1 a1 1 1  1 1  1  a2 1  2  . A 2 a2 1  2   1  2   1  a1 1 1  Согласно последним соотношениям при  1  90 1  0,5;  1  1,57  и a1  2 , что соответствует Roe ОПТ  Ri /  1  2 Ri , и при  2  180 1  0,5;  1  1 и a 2  2 , что также соответствует Roe ОПТ  Ri /  1  2 Ri ,P~90, R A 90, Roe ОПТP~ 180, Roe ОПТ 1; 1,57,oe ОПТ А180, Roe ОПТто есть при оптимальном сопротивлении нагрузки при   90 и   180 колебательнаямощность одинакова, но КПД анодной (коллекторной) цепи при   90 существенновыше, чем при   180 .Если принять  1  180 и Roe1  Roe ОПТ  2 Ri , то есть a1  2 , и  2  180 , но Roe 2  Ri ,то есть a2 =1, тоP~ 180, Roe ОПТP~ 180, Roe  RiАналогично получаемP~ 90, Roe ОПТP~ 180, Roe  Ri 1,125; A 180, Roe ОПТ A 180, R 1,5.oe  Ri 1,125; A 90, R 2,35.oe ОПТ A 180, Roe  RiПри работе генератора с   180 и Roe ОПТ колебательная мощность возрастает,примерно, на 12%, а КПД анодной (коллекторной) цепи увеличивается на 50% по сравнению с режимом   180 , но Roe  1 2 Roe ОПТ  Ri .

Характеристики

Список файлов книги