Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

В дальнейшем для транзисторного генератора с целью сокращения записи исходства с ламповым генератором принимаем обозначение U МКОЛ  U МК .Соотношения (1.2) определяют, соответственно, мгновенное напряжение на аноде(между анодом и катодом) и мгновенное напряжение на коллекторе (между коллектором иэмиттером) в ГВВ – усилителе. Очевидно, подобные соотношения будут справедливы идля ГВВ – умножителя частоты. Отличие будет только в увеличении аргумента косинуса вn раз.Согласно (1.2) мгновенное напряжение на аноде, коллекторе в ГВВ равно разностинапряжений источника питания анода, коллектора E A , E К и колебательного напряженияна контуре u К .Минимальное значение напряжения на аноде, коллекторе называется остаточным иравно, соответственно,e А МИН  e А ОСТ  Е А  U МА ;eК МИН  eК ОСТ  Е К  U МК .На рис.1.4 представлено изменение мгновенного напряжения согласно (1.2) в обозначениях лампового ГВВ.eAe A MAKCU MAEAe A МИНt0Рис 1.4Сопоставляя рис.1.2 и рис.1.4, видим, что напряжение на аноде изменяется в противофазе с напряжением на сетке.

Напряжение на аноде достигает минимального (остаточного) значения e А МИН , когда напряжение на сетке достигает своего максимального значения eС МАКС . И наоборот, напряжение на аноде достигает своего максимального значенияe А МАКС  Е А  U МА , когда напряжение на сетке достигает минимального значения12eС МИН  U МС  ЕС , то есть максимального отрицательного значения, определяющегомаксимальную величину так называемого обратного напряжения.9 Аналогично обстоитдело и в случае транзисторного ГВВ: напряжение на коллекторе минимально, когданапряжение на базе максимально, и наоборот.Если обратиться к статическим ВАХ рис.1.3 и совместить ось eC с соответствующейосью рис.1.2, а ось e A совместить с соответствующей осью рис.1.4, то нетрудно заключить, что анодный и сеточный токи достигают своих максимальных значений в моментывремени, когда мгновенное напряжение на сетке максимально eС МАКС , а мгновенноенапряжение на аноде минимально e А МИН .

Форма изменения каждого тока оказываетсясимметричной относительно значений ωt = 0; 2π; 4π; и т.д., то есть относительно значенийωt = n 2π, где n = 0, 1, 2, … .Если закоротить контур C К , LК в выходной цепи АЭ, то в этом случае колебательноенапряжение на нём будет отсутствовать, то есть u К  0 , а мгновенные напряжения наэлектродах согласно (1.1) и (1.2), например, у лампового генератора определяются соотношениями:eC  U МС cos  t  EC ;e A  E A  const.Изменение анодного тока в этом случае будет происходить в пределах изменениянапряжения eC по закону статической ВАХ в системе координат i A , eC при e A  E A ,а изменение сеточного тока будет происходить в тех же пределах изменения eC по законустатической ВАХ в системе координат iC , eC при e A  E A , что показано на рис.1.5 дляi A , iCi A , iCeA  E AiAI MCI MAI MAiCeA  E AI MC E C  E CC0eC МАКСeC0 C 22 Ct222 C2tРис.1.5случая  EC >  EC/ .9Обсуждается в лекции 6.13В системе координат i A , e A для анодного тока, а в системе координат iC , e A для сеточного тока при закороченном контуре C К , LК изменения токов будут происходить повертикальным линиям, как показано на рис.1.6.iAiCeC MAKCI MAeC MAKCI MC0EAeA0EAeAРис.

1.6При наличии настроенного контура C К , LК оба напряжения eC , e A изменяются впроцессе работы ГВВ, но в каждый момент времени получается своя пара напряжений,определяемых (1.1), (1.2), зная которые, по семейству статических ВАХ можно найти значение соответствующего тока. При этом происходит переход с одной статической ВАХ надругую и получающееся геометрическое место точек, соответствующих мгновенным значениям тока электрода в зависимости от мгновенных значений напряжений на электродах,образует динамическую характеристику тока.

Очевидно, при закороченном контуреC К , LК динамическая характеристика анодного (или сеточного) тока в системе координатi A , eC (или iC , eC ) совпадает с частью статической ВАХ при e A  E A и осью абсцисс eC(см. рис.1.5); в системе координат i A , e A (или iC , e A ) динамическая характеристика анодного (или сеточного) тока представляет отрезок вертикальной прямой, выходящей из точкина оси абсцисс e A  E A и доходящей до статической ВАХ, соответствующей eС МАКС (см.рис.1.6).Сказанное выше справедливо и для транзисторного ГВВ.Очевидно, в общем случае, независимо от того закорочен контур или нет, анодный исеточный токи носят импульсный характер с периодом повторения, определяемым частотой сигнала возбуждения. Импульсы токов можно характеризовать двумя параметрами:максимальным (или амплитудным) значением соответственно анодного тока I МА , сеточного тока I МС , коллекторного тока I МК , базового тока I МБ и углом нижней отсечки10 соответственно анодного тока θ, сеточного тока  C , коллекторного тока θ, базового тока  Б .В случае биполярного транзистора  Б = θ, так как базовый и коллекторный токи начинаются и прекращаются при одном напряжении E Б/ .

В случае лампы  C < θ. Углом нижнейотсечки тока электрода АЭ в ГВВ принято называть половину той доли периода сигналавозбуждения, выраженную в градусах или радианах, в течение которой через электродпротекает ток. Слово «нижний» в определении угла отсечки тока электрода, как видно изрис.1.5, отражает факт отсечки импульсов тока снизу.Отношение амплитуды переменного напряжения на аноде (или коллекторе) к постоянному напряжению на нём, которое в схемах рис.1.1 равно напряжению источника пита10Принято обозначать буквой греческого алфавита θ – тхэта с индексом соответствующего электрода, принеобходимости.14ния E A (или E К ), называется коэффициентом использования анодного (коллекторного)напряжения(влитературеобозначаетсябуквойгреческогоалфавитаξ – кси):U МА Е А   ;U МК Е К   .В большинстве случаев ξ < 1 (при закороченном контуре C К , LК ξ = 0). Однако, принекоторых режимах возможно получение ξ > 1 благодаря наличию в выходной цепи АЭвысокодобротного параллельного колебательного контура.Обобщая изложенное выше, можно сказать, что преобразование энергии источникапостоянного тока (напряжения E A или E К ) в энергию высокочастотных электрическихколебаний в ГВВ осуществляется с помощью АЭ: лампы или транзистора, играющегороль своеобразного ключа, замыкающего и размыкающего внешнюю для источника питания E A или E К цепь.

Управление ключом осуществляется с помощью переменногонапряжения, подаваемого от внешнего источника через цепь возбуждения на управляющий электрод АЭ, что обусловливает в выходной цепи АЭ, в общем случае, импульсныйток с частотой управляющего напряжения. С помощью параллельного колебательногоконтура, размещаемого в выходной цепи АЭ, из выходного тока выделяется составляющая любой частоты, кратной частоте управляющего напряжения.Подобным образом протекают процессы и в ГВВ – преобразователе частоты, а такжепри управлении АЭ внешним сигналом в виде тока.11Очевидно, работа ГВВ возможна и без размыкания внешней цепи, то есть без полного прекращения тока от источника E A или E К .

Достаточно, чтобы изменялась величинаэтого тока в соответствии с управляющим напряжением. АЭ в этом случае может рассматриваться как управляемое сопротивление, изменяющее ток в выходной цепи АЭ, изкоторого с помощью параллельного колебательного контура выделяется составляющаятока с частотой сигнала возбуждения.

При таком режиме работы АЭ возможно толькоусиление сигнала. Однако КПД усилителя в этом случае будет относительно невысоким.Умножение и преобразование частоты при таком режиме работы АЭ может вообще оказаться невозможным.Вопросы для самоконтроля знаний по теме лекции 1:1.2.3.4.5.6.7.Дайте определение ГВВ. Осмыслите классификацию ГВВ по режимам.Приведите принципиальную схему ГВВ на биполярном транзисторе p-n-p типа. Укажите направлениятоков и напряжений, учитывая тип проводимости транзистора.Чем отличается подключение контура C К , LК к лампе и транзистору на схемах рис.1.1? Какие особенности представленных включений контура вам известны? Почему на рис.1.1 показаны такие включения? Можно ли сделать наоборот?Вспомните, как определяется эквивалентное сопротивление параллельного колебательного контура нарезонансной частоте.

Запишите все известные вам соотношения. Какие вы знаете способы неполноговключения контура и как определяется эквивалентное сопротивление контура относительно точек подключения.Посмотрите в справочниках статические ВАХ генераторных ламп и транзисторов. Попрактикуйтесь вопределении по ним токов анода, управляющей сетки, экранной (экранирующей) сетки, коллектора, базы при разных напряжениях на электродах.Вспомните, что вам известно из математики по вопросу представления функций гармоническим рядомФурье. Вспомните определение коэффициентов ряда Фурье.Уясните по статическим ВАХ смысл напряжений отсечки EC/ , E Б/ .

Какое ещё название этих напря-жений вам известно?11Как отмечалось в начале лекции, возможно управление АЭ не напряжением, а током. Подобный режимчасто встречается в ГВВ на биполярных транзисторах в диапазоне сверхвысоких частот (СВЧ). Однако сутьрассматриваемого процесса от этого не изменяется.158.Осмыслитеб)9.рис.1.5.Какизменятсяимпульсытоков,еслипринятьа) EC   EC/ ; EC <  EC/ ?Что понимается под амплитудой и углом нижней отсечки тока электрода АЭ в ГВВ? Осмыслите понятие: «нижний» угол отсечки анодного, коллекторного тока.10.

Что понимается под динамической характеристикой тока электрода АЭ в ГВВ? Как динамическая характеристика тока электрода связана с семейством статических ВАХ? Изобразите динамические характеристики анодного и сеточного, коллекторного и базового токов при наличии настроенного параллельного колебательного контура в анодной, коллекторной цепи АЭ и при его закорачивании.11.

Сформулируйте физическую суть процесса генерации высокочастотных электрических колебаний токаи напряжения в ГВВ.16Лекция 2Энергетические соотношения в выходной и входной цепях ГВВ. Возможности повышения энергетических показателей ГВВ на электронных лампах и транзисторах.Произведение мгновенного напряжения u на некотором участке электрической цепина мгновенный ток i через этот участок определяет мгновенную мощность p на этомучастке.

В случае периодического сигнала среднее за период значение интеграла от p соответствует активной мощности на данном участке электрической цепи. С учётом физической связи между током и напряжением на участке цепи значение мгновенной мощностиможет быть положительным, то есть p = u i > 0, или отрицательным: p = u i < 0. Если физически связанные напряжение и ток на участке цепи направлены в одном направлении,то p > 0, если физически связанные ток и напряжение на участке цепи имеют противоположные направления, то p < 0.

Характеристики

Список файлов книги