Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Эти показатели будут обсуждаться в соответствующих лекциях.Линии и системы радиосвязи, соответственно входящие в них УГФС, должны удовлетворять требованиям электромагнитной совместимости (ЭМС), что предполагает, впервую очередь, отсутствие взаимных помех: одна линия или система радиосвязи недолжна нарушать нормальную работу других линий и систем. Например, радиовещательная станция не должна создавать помехи работе радиолокационной станции аэропорта, арадиолокационная станция аэропорта не должна создавать помехи приёму сигнала телевизионного изображения. Эти вопросы частично также затрагиваются в лекциях.Для более полного изучения дисциплины, как в процессе чтения лекций, так и послеего завершения, следует обращаться к учебникам, учебным пособиям и другим изданиям,рекомендуемым лектором.41.2.3.4.5.Вопросы для самоконтроля знаний:1Перечислите известные вам области применения УГФС.

Какие из названных областей, по вашему мнению, являются основными?Воспроизведите структурную схему УГФС. Осмыслите назначение составляющих блоков схемы.Назовите основные характеристики и показатели электрических сигналов, вырабатываемых УГФС.Осмыслите их. Вспомните, что вам известно из других курсов.В чём проявляется воздействие УГФС на экологию? Обоснуйте своё мнение.Как вы понимаете электромагнитную совместимость (ЭМС) линий и систем радиосвязи, радиотехнических комплексов и устройств?Раздел 1.

Генераторы с внешним возбуждениемЛекция 1Назначение генератора с внешним возбуждением (ГВВ). Классификация ГВВ по режимам: усиление напряжения, усиление мощности, умножение частоты, преобразование частоты. Принципиальная схема, основные элементы, принцип работы ГВВна электронной лампе и биполярном транзисторе. Амплитудные и фазовые соотношения между сигналами во входной и выходной цепях лампового и транзисторногоГВВ.Генератор с внешним возбуждением является преобразователем электрической энергии источника, обычно постоянного тока (напряжения), в энергию электрических колебаний высокой частоты f , причём указанное преобразование осуществляется при подаче науправляющий электрод генераторного прибора внешнего высокочастотного сигнала, чащекак напряжения, реже как тока, изменяющегося с частотой f ВХ .

Частота электрическихколебаний, вырабатываемых генератором, либо равна частоте внешнего сигнала, то естьf = f ВХ , либо кратна ей в целое число раз: f = n f ВХ , где n = 2, 3,… , либо отличается назаданную величину f << f ВХ , то есть f = f ВХ ±  f . Соответственно, ГВВ выполняетфункции усилителя напряжения или усилителя мощности, когда f = f ВХ , умножителя частоты, когда f = n f ВХ , преобразователя частоты, когда f = f ВХ ±  f .Внешний высокочастотный сигнал, подаваемый на управляющий электрод генераторного прибора от некоторого источника, называется сигналом возбуждения, что и обусловило название – генератор с внешним возбуждением (ГВВ).

Такие генераторы называют также генераторами с независимым возбуждением, отражая в названии факт независимости возбуждения от самого генератора.2ГВВ могут быть построены на электронных лампах с электростатическим управлением (в основном, на триодах и тетродах, редко на пентодах), на транзисторах (биполярных и полевых), на приборах с распределённым взаимодействием электронов с электромагнитным полем – приборах СВЧ (ЛБВ, пролётных клистронах, амплитронах).Наиболее часто радиоспециалисту приходится разрабатывать ГВВ на электронныхлампах и транзисторах.

Что касается ГВВ на ЛБВ, пролётных клистронах, амплитронах,то здесь задача радиоспециалиста после выбора соответствующего прибора, как правило,сводится к разработке необходимого источника питания.Поэтому в настоящих лекциях в основном рассматриваются ГВВ на электронныхлампах и транзисторах.1Если какой-то вопрос, из приводимых в конце каждой лекции, вызывает затруднение с ответом, запишитевопрос и ответ. Возможно, материал следующих лекций позволит вам дать более полный ответ на вопрос иуглубить его понимание2Существуют генераторы с самовозбуждением, называемые также автогенераторами. Рассматриваются влекциях 19-235Схема и принцип работы ГВВ на электронной лампе и транзистореОсновными элементами ГВВ на электронной лампе и транзисторе являются: генераторный прибор – лампа или транзистор, именуемый в дальнейшем активным элементом(АЭ); нагрузка в выходной цепи АЭ (в подавляющем большинстве случаев параллельныйколебательный контур или родственная ему электрическая цепь); электрические источники питания (анода, сеток, накала в случае ламп; коллектора, базы в случае биполярноготранзистора; стока и затвора в случае полевого транзистора); цепь возбуждения.На рис.1.1 приведены принципиальные схемы ГВВ на электронной лампе – триодепри включении по схеме с общим катодом и на биполярном транзисторе n-p-n типа посхеме с общим эмиттером.

При использовании биполярного транзистора p-n-p типа схемаГВВ имеет аналогичный вид и отличается только полярностью источников питания. В тоже время высокочастотные транзисторы, которые для устройств генерирования и формирования сигналов (УГФС) представляют первоочередной интерес, в подавляющем большинстве случаев являются транзисторами n-p-n типа,3 поэтому мы в дальнейшем будемприводить схемы ГВВ применительно к этому типу биполярных транзисторов. Полевыетранзисторы также существуют двух типов: с затвором p-типа и с затворомn-типа, что сказывается только на полярности источников питания.

Класс биполярныхтранзисторов для УГФС существенно шире, чем полевых. Достижимые уровни мощностиу биполярных транзисторов больше, чем у полевых. В то же время полевые транзисторыработают на более высоких частотах и имеют существенно больший коэффициент усиления по мощности.Когда говорят о мощности любого электрического генератора, то понимают под неютак называемую активную мощность, выделяемую на активной (резистивной) составляющей сопротивления нагрузки, то есть ту мощность, которая, так или иначе, превращается втепло. В электрических цепях стараются избегать больших реактивных мощностей и вообще желательно их исключать.

В ламповых и транзисторных ГВВ реактивная мощностьбудет отсутствовать, если в качестве нагрузки используется резистор. Однако в высокочастотных ГВВ трудно, а с ростом частоты вообще невозможно, реализовать нагрузку в виде резистора. Кроме того, как известно из теории усилительных устройств низкой частоты, при использовании резистора в качестве нагрузки лампы или транзистора коэффициент полезного действия (КПД) усилительного каскада оказывается низким, что невыгоднопри больших уровнях мощности. Большее значение КПД может быть получено в усилителях низкой частоты по двухтактной схеме с трансформаторным выходом.

Хотя и существуют трансформаторы, позволяющие реализовать усилители до частот в несколько десятков и даже сотен мегагерц, но это составляет малую часть диапазона радиочастот, используемого сегодня. Кроме того, далеко не каждая реальная нагрузка генератора можетбыть эффективно соединена с лампой или транзистором через трансформатор. Поэтому ввысокочастотных ГВВ чаще всего в качестве нагрузки АЭ используется настроенный параллельный колебательный контур, представляющий чисто активное (резистивное) сопротивление для выходного тока АЭ, частота которого совпадает с частотой настройки контура. Применение параллельного колебательного контура в качестве нагрузки АЭ позволяет существенно повысить КПД генератора по сравнению с резисторной нагрузкой. Кроме того, параллельный колебательный контур обладает свойством трансформации активной (резистивной) составляющей сопротивления полезной нагрузки генератора, что весьма важно для реализации оптимального режима работы АЭ.

На этих вопросах мы остановимся более подробно в лекции 10. Здесь же отметим, что на схемах рис.1.1 параллельныйколебательный контур образован элементами C К (ёмкость контура) и LК (индуктивность3В транзисторах n-p-n типа токи электродов обусловливаются перемещением электронов, а в транзисторахp-n-p типа перемещением дырок. Скорость перемещения электронов в теле полупроводника существеннобольше, чем у дырок. Поэтому транзисторы n-p-n типа оказываются менее инерционными, соответственноболее высокочастотными, чем транзисторы p-n-p типа.6контура). Сопротивления активных потерь в элементах контура, равно как и полезнаянагрузка ГВВ, на схемах не показаны, так как для понимания принципа работы ГВВ ихотображение на схемах не является необходимым.

В ламповом ГВВ не показана такжецепь питания накала.iATpeAiCuCeCICnI C 0 СБЛ СECuKAnn 1n 1 ECLKICKI A0 СБЛ А EAEAaiKTpCKeКiБuБеБIБnКnn 1n 1IБ0uKILKCБЛ БIК 0CБЛ К EК EБeБEКEБбРис.1.1Сигнал возбуждения подаётся от некоторого внешнего источника через высокочастотный трансформатор Тр на сетку лампы, базу транзистора. Считаем этот сигнал в виденапряжения u С , u Б , соответственно, и принимаем его в дальнейшем изменяющимся покосинусоидальному закону, то есть7u С U МС cos(2 f ВХ t ) U МС cos  t ;u Б U МБ cos(2f ВХ t ) U МБ cos  t ,где U МС ,U МБ - амплитуда соответствующего напряжения;   2 f ВХ - круговая частотавходного сигнала; t - текущее время.На сетку лампы и базу транзистора, кроме напряжения возбуждения u С , u Б , подаётсяпостоянное напряжение EC , E Б для выбора рабочей точки, которое называется напряжением смещения.

В случае ламп напряжение смещения, как правило, отрицательно относительно катода. В случае биполярных транзисторов n-p-n типа это напряжение также отрицательно относительно эмиттера, а в случае транзистора p-n-p типа положительно, хотяможет быть и наоборот.

Подробно вопрос о выборе напряжения смещения в транзисторных генераторах рассматривается в лекции 6.Конденсаторы C БЛ С , С БЛ Б - блокировочные конденсаторы в цепи возбуждения(в цепи сетки, в цепи базы) служат для подачи напряжения возбуждения на катод, эмиттер, минуя источник напряжения смещения.

Характеристики

Список файлов книги