Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 34

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

Текст из файла (страница 34)

АЭГВВ должен выбираться, а режим его рассчитываться, на колебательную мощность P~ сучётом всех потерь мощности, то естьP~ НP~ , BK ПК 1 ПК 2 ... ПКn НКгде n- число промежуточных контуров.КПД каждого контура может быть определён как с использованием правых частейприведенных выше соотношений, так и с использованием выражения (10.21) для каждогоконтура. Чем выше КПД контура, тем добротнее должны быть его элементы, что, естественно, удорожает контур и генератор в целом.

Поэтому высокое значение КПД контурастремятся реализовать там, где это необходимо. Как правило, высокие значения КПД контуров реализуют в мощных генераторах, где достигают значений  К  0,85...0,95 .В случае многоконтурной ЦС результирующий КПД генератора, определяемый какотношение колебательной мощности в полезной нагрузке генератора P~ Н к потребляемойот источника питания выходной (анодной или коллекторной) цепи мощности Р0 :PP~ Н РЕЗ  ~ Н   А, КОЛ  ВК ПК 1 ПК 2 ... ПКn НК .Р0P~  A, КОЛРезультирующий КПД генератора, как отмечалось, характеризует эффективностьвыбранного режима работы генератора и его согласующей цепи.149Следует отметить, что при использовании сложных согласующих цепей в виде системы связанных контуров целесообразно регулировать эквивалентное сопротивлениенагрузки АЭ (10.30) изменением связи контуров,11 что обусловливает изменение rВН ,нежели изменением коэффициента включения выходного контура р.

При регулировке Roeпутём изменения р, как отмечалось ранее, получается проигрыш в КПД контура. В то жевремя в ряде случаев, особенно в транзисторных ГВВ, приходится специально применятьнеполное включение контура, хотя это и снижает КПД ЦС.Определение номиналов элементов ЦС – колебательного контура. Требования к элементам колебательного контураПри разработке генератора обычно задана частота f, на которой он должен работать,или диапазон рабочих частот. В этих условиях значение одного из элементов контура: ёмкости С или индуктивности L может быть выбрано произвольно, а значение другогодолжно быть определено из условия резонанса:1,L Cгде   2f - круговая рабочая частота генератора, на которую настраивается контур (резонансная частота контура).Для получения большего КПД контура желательно меньшее значение ёмкости контура, что приводит к большим значениям характеристического сопротивления контура  иего ненагруженного эквивалентного сопротивления Roe 0 .

С другой стороны, слишком малая величина ёмкости контура нежелательна, так как возрастает влияние выходной ёмкости АЭ и монтажной ёмкости, которые, как отмечалось, входят в состав ёмкости контура.Выходная ёмкость АЭ зависит от режима его работы и не обладает стабильностью. Монтажная ёмкость, точное значение которой определить практически невозможно, также необладает стабильностью по причинам возможного изменения взаимного расположениядеталей генератора, климатических условий и др. Настроить контур, у которого ёмкостьцеликом определяется выходной ёмкостью АЭ и монтажной ёмкостью, сложнее, причёмвозможно использование только индуктивной настройки контура.

Сложнее также осуществить связь контура с полезной нагрузкой генератора. Поэтому использование таких контуров, по возможности, желательно исключать.Из сложившегося опыта, накопленного в процессе разработки различных ГВВ радиопередающих устройств, известно, что у контура возможно получение высокой добротности и близких к оптимальным размеров и стоимости, если ёмкость контура выбираетсяиз соотношенияС[ пФ ]  1...4  [ м ] ,(10.31)3 10 8- рабочая длина волны генератора, в метрах.f [ Гц ]Найденное значение ёмкости используется для выбора по справочнику или каталогутиповых конденсаторов, соответственно, постоянной или переменной ёмкости.

При выборе конденсатора учитываются действующее на нём напряжение и ряд других параметров,о которых будет сказано ниже.Соотношение (10.31) можно использовать, пока определяемое на основании его значение ёмкости контура существенно (в несколько раз) превышает выходную ёмкость АЭ.Обратим внимание, что (10.31) определяет результирующую ёмкость, соответствующую контуру первого вида (рис.10.2,а), то есть полному включению контура.

Если исгде  11Связь между контурами может быть любая: трансформаторная, автотрансформаторная, ёмкостная (внутренняя и внешняя).150пользуется контур с неполным включением со стороны ёмкостной ветви, то каждая из составляющих ёмкостей С1 , С 2 , включенных последовательно (рис.10.2,в), по величинебольше результирующей ёмкости контура (10.31). Соответственно, влияние выходной ёмкости АЭ на ёмкость контура будет меньше, так как выходная ёмкость АЭ подключаетсяпараллельно ёмкости большей величины (ёмкость С1 на рис.10.2,в), чем результирующаяёмкость контура С. Чем меньше коэффициент включения контура р, тем больше различиеемкостей С , С1 , тем слабее будет влияние выходной ёмкости АЭ на настройку контура.Когда определяемое (10.31) значение ёмкости контура оказывается сравнимым с выходной ёмкостью АЭ и даже меньше её, использование соотношения (10.31) становитсянеприемлемым. В этом случае величина ёмкости контура С принимается равной выходной ёмкости АЭ с добавлением монтажной ёмкости, величину которой в контурах с сосредоточенными параметрами на основании опыта часто принимают в пределахС МОНТ  0,5...1С ВЫХ АЭ .С повышением рабочей частоты генератора уменьшается величина требуемой индуктивности контура L и может оказаться, что при С  С ВЫХ АЭ индуктивность контура получается конструктивно невыполнимой.

В этом случае реализуют контур третьего вида,одна из ветвей которого (ёмкость С1 на схеме рис.10,2,в) формируется выходной ёмкостьюАЭ, а во вторую ветвь включается ёмкость С2 такой величины, при которой требуемая индуктивность L контура оказывается конструктивно выполнимой. Результирующая ёмкостьконтура в этом случаеС ВЫХ АЭ С 2ССС 1 2 ;С1  С 2 С ВЫХ АЭ  С 2коэффициент включения контураС2Ср.С1 С ВЫХ АЭ  С 2Принимать значение ёмкости контура С  С ВЫХ АЭ обычно приходится на частотах от30 МГц и выше. На этих частотах, в зависимости от мощности генератора, контур частореализуют не на сосредоточенных параметрах, а на других принципах, которые будут рассмотрены в лекции 12.На частотах ниже 1 МГц выходную ёмкость АЭ и монтажную ёмкость (естественно,при правильном конструировании генератора) практически можно не учитывать.Когда ёмкость контура выбрана, определяют характеристическое сопротивление ииндуктивность контура по формулам:[ м ]1 530;[ Oм ] 2f [ Гц ]C[Ф ]C[ пФ ]L[ мкГ ] 1  0,2812[ м].C[ пФ ]Существующие методы расчёта добротности контуров дают результаты, плохо согласующиеся с действительностью.

Поэтому рекомендуется выбирать добротность контуров с учётом имеющихся опытных данных. В контурах с сосредоточенными параметрами,обычно Q0  75...200. При выборе добротности в этих пределах руководствуются следующими соображениями: активные потери в применяемых конденсаторах малы, поэтомудобротность контура главным образом определяется добротностью катушки. Добротностькатушки зависит от материала, сечения и длины провода намотки, количества и качествакрепёжных деталей, размеров и качества экранирующего кожуха или шкафа. Получениекатушки с большой добротностью связано с увеличением её размеров и затратой болеедорогих материалов.

Поэтому большие значения добротности катушки индуктивности2f  C2[ Гц ][Ф ]151контура следует принимать только для мощных генераторов. В маломощных генераторах,если нет каких-либо специальных соображений, добротность контура принимают меньше,естественно, проигрывая при этом в КПД контура. Однако, если устройство многокаскадное, то проигрыш в КПД в маломощном каскаде практически не сказывается на КПД всего устройства, определяемом мощным каскадом, который развивает наибольшую мощность, естественно, при наибольшем потреблении энергии.

Поэтому даже незначительныйвыигрыш в КПД мощного генератора оказывается весьма заметным в абсолютном исчислении.Выбрав ёмкость С и определив индуктивность L контура, следует рассчитать токи инапряжения, действующие на этих элементах. Если контур первого вида, то высокочастотное напряжение на элементах контураU M C  U M L  U M ВЫХ АЭ  U М КОНТ ,где U М ВЫХ АЭ - колебательное напряжение на выходе АЭ, равное Е А  U МА в ламповомГВВ и Е К  U МК в транзисторном ГВВ; U М КОНТ - амплитуда высокочастотного напряжения на контуре.Если используется контур с неполным включением (контур второго или третьеговида), тоU M C  U M L  U M ВЫХ АЭ / р  U М КОНТ ,где р - коэффициент включения контура.Ток через ёмкость и индуктивность контура (контурный ток)I C  I L  I КОНТ  U M C 2fC  U M L 2fL  U М КОНТ /  .Найденные значения напряжения и тока используются для выбора по каталогу илисправочнику типовых конденсаторов и для конструктивного расчёта катушки индуктивности.

Конденсаторы должны выбираться из соответствующей группы, подходящей подиапазону рабочих частот, иметь требуемую величину ёмкости, выдерживать действующее на них напряжение и пропускать найденный ток.Действующее на конденсаторе контура напряжение зависит от реализации схемы генератора.ССLLСБЛСБЛаЕАбЕАРис.10.14На рис.10.14,а показана анодная цепь лампового ГВВ с включением контура по схеме рис.1.1,а, с которой мы начинали рассмотрение ГВВ. Очевидно, ничего не изменится вработе генератора, если элементы в анодной цепи генератора включить, как показано нарис.10.14,б. Однако, если в схеме рис.10.14,а на конденсаторе ёмкостью С действует только высокочастотное (колебательное) напряжение генератора, то в схеме рис.10.14,б наконденсаторе С действует высокочастотное (колебательное) напряжение генератора и постоянное напряжение источника анодного питания.

Следовательно, при выборе конденсатора для схемы рис.10.14,а следует исходить из условияU C РАБ  U М КОНТ ,152а для схемы рис.10.14,б из условияU С РАБ  Е А  U М КОНТ  Е А 1    ,где U C РАБ - допустимое рабочее напряжение конденсатора, указанное в справочных данных.Для некоторых типов конденсаторов вместо допустимого тока в справочных данныхуказывается допустимая реактивная мощность111 U ~2CPС РЕАКТ  U ~C I ~C  I ~2C X C ,222 XCгде U ~C , I ~C - соответственно, амплитуда переменного напряжения на конденсаторе и амплитуда тока через конденсатор; X C  1 2fC  .ХС- величина сопротивления конденсатораПри отсутствии одного конденсатора нужной ёмкости С, удовлетворяющего всемтребованиям, необходимая ёмкость может быть сформирована путём последовательного,параллельного или комбинированного соединения нескольких конденсаторов, подходящих по рабочей частоте (диапазону частот).

Конденсаторы выбираются с учётом действующих на них напряжений.Катушки индуктивности не выпускаются типовыми, и найденные из расчёта контураток и напряжение используются при разработке конструкции катушки: определение сечения провода и шага намотки, способа крепления витков и др.При использовании ЦС в виде связанных контуров дополнительно требуется произвести расчёт связи, например, исходя из обеспечения нужного сопротивления нагрузки Roe(10.30).Вопросы для самоконтроля знаний по теме лекции 10:1.

Представьте в виде электрических цепей полные входные сопротивления лампового и транзисторногоГВВ. Приведите соображения по определению составляющих этих сопротивлений.2. Приведите пример используемого в быту генераторного устройства, полезной нагрузкой которого является пищевой продукт. Приведите пример известного вам генератора, используемого в медицинских целях.3. Обоснуйте возможность представления полезной нагрузки генератора высокочастотных электрическихколебаний в виде двухполюсной электрической цепи.*4. Чему, по вашему мнению, равно Z ВН в схеме (рис.10.4,а)? Попробуйте определить rВН , х ВН для схемы(рис.10.4,в) и для схемы (рис.10.4,г).5.

Характеристики

Список файлов книги