Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 57
Текст из файла (страница 57)
При использовании N ламп PВОЗБ = NPВОЗБ 1.Обратим внимание, что при выходе из строя одной из ламп в двухтактном генераторе остальные переходят в менее напряжённый режим, так как уменьшается ощущаемоекаждой из оставшихся ламп сопротивление нагрузки. Уменьшение напряжённости режима снижает КПД по аноду.Уменьшение вносимой в контур нагрузки лампами ёмкости в два раза не рассматривается как преимущество двухтактного включения по реализации контура нагрузки сбольшим ненагруженным сопротивлением Roe0 и соответственно с возможностью получения большего КПД контура: К 1 Roe Roe 0 .Дело в том, что в двухтактном генераторе требуется контур с Roe = 2Roe1, то есть требуемое сопротивление контура оказывается в два раза больше, чем в однотактном генераторе на одной такой же лампе и в таком же режиме.
Если принять при реализации однотактного генератора на одной лампе15Соотношения для параллельного включения используются, если в плече двухтактного генератора включено 2 и более ламп.16В генераторе с общей сеткой нагружающий источник возбуждения ток (см. лекцию 14) является суммойанодного и сеточного токов (катодный ток). Этот ток также носит импульсный характер и появляется в однотактном генераторе на время t ( / )T , где θ - нижний угол отсечки анодного тока лампы (θ ≈ 90° вгенераторе с общей сеткой). В двухтактном генераторе с включением ламп с общей сеткой время существования импульсов входного тока в два раза больше (по импульсу от каждой лампы) и если θ = 90°, то естьπ/2, то импульсы тока через источник возбуждения будут проходить в течение всего периода, обусловливаяпостоянство нагрузки.247K 1C ВЫХ V, тоRoe QН K QН.C ВЫХ VВ двухтактном генераторе на двух таких же лампах2QН2, а Roe QН K ,K C ВЫХ VC ВЫХ Vгде QН – нагруженная добротность контура, определяемая необходимой полосой пропускания.Как видим, необходимое соотношение между требуемыми сопротивлениями контуров в однотактном и двухтактном генераторах выполняется автоматически, и получитькакие-либо преимущества в двухтактной схеме по обеспечению большего Roe и КПД контура не удаётся.В тех случаях, когда выходная ёмкость лампы пренебрежимо мала либо составляетнебольшую часть от требуемой ёмкости контура СК, что возможно только в относительнонизкочастотных генераторах, проблем с реализацией параллельного колебательного контура с любым требуемым эквивалентным сопротивлением не существует.
Следовательно,затронутый вопрос в этом случае неактуален.В последние 25…30 лет в технике радиопередающих устройств наметился отказ вряде случаев от двухтактной схемы лампового генератора в пользу однотактной. Объясняется это тем, что постепенно изменяются требования к радиопередатчикам. Одним из основных требований становятся требования максимальной надёжности и упрощениянастройки и эксплуатации. В этих условиях отмеченные достоинства двухтактных генераторов становятся малосущественными при использовании мощных ламп, а недостаткивыдвигаются на первый план. Заслуживают внимания также и следующие соображения.Двухтактная схема ГВВ ослабляет только чётные гармоники, поэтому при её применениина выходе радиопередатчика всё равно приходится ставить фильтр, препятствующий прохождению высших гармоник в фидер и антенну.
Фильтр для двухтактной схемы в конструктивном отношении получается более сложным, чем для однотактной. На крупныхавтоматизированных радиоцентрах целесообразно применять несимметричные коаксиальные фидеры, которые легче защитить от несанкционированного доступа и которые обладают меньшими потерями, особенно на излучение. При использовании коаксиальногофидера однотактная схема мощного ГВВ удобнее двухтактной.В транзисторной технике, наоборот, двухтактное построение ГВВ в настоящее времяшироко используется на частотах от десятков килогерц до 1 ГГц, позволяя строить относительно мощные и довольно широкополосные (с шириной полосы несколько октав)устройства.
Разрабатываются транзисторные сборки, специально предназначенные дляиспользования в двухтактных генераторах.Всё изложенное в настоящей лекции и касающееся принципа работы, особенностей,достоинств и недостатков ГВВ с двухтактным включением ламп, включая приведенныесоотношения для них, распространяется и на ГВВ с двухтактным включением транзисторов. Как и в однотактных схемах, в двухтактных ГВВ широко используется включениебиполярных транзисторов с общим эмиттером.На частотах до 1…10 МГц при уровнях колебательной мощности в единицы-десяткиватт двухтактные генераторы на транзисторах выполняют с использованием трансформаторов обмоточного типа. Принципиальная схема такого генератора на биполярных транзисторах при включении с общим эмиттером представлена на рис.15.9.Противофазное возбуждение транзисторов VT1, VT2 обеспечивается с помощьютрансформатора Тр1 со стороны вторичной обмотки, концы которой присоединены к базам транзисторов.
Если среднюю точку вторичной обмотки Тр1 соединить напрямую либочерез блокировочный конденсатор ёмкостью СБЛ 1 с землёю (корпусом), то на входы транзисторов будут подаваться противофазные напряжения:u Б VT 1 U МБ cos t ; u Б VT 2 U МБ cos t248и можно считать, что транзисторы возбуждаются от источника напряжения. Если такогосоединения нет, то ток, проходящий через вторичную обмотку Тр1, является током, проходящим через входы (переходы база-эмиттер) транзисторов и следует считать, что транзисторы возбуждаются от источника тока.
При возбуждении от любого источника коллекR1К источникувозбужденияТр1СРVT1R2СБЛ1+ЕКRНСБЛ2R2СРТр2iA VT1iA VT2VT2R1Рис.15.9торные токи транзисторов iK VT1, iK VT2 описываются подобными (15.6) выражениями.В отличие от двухтактного ГВВ на лампах с нагрузкой в виде параллельного колебательного контура СК, СК, LK (см. рис.15.5) применение в выходной цепи транзисторногодвухтактного ГВВ трансформатора Тр2 при полной симметрии схемы обеспечивает полное отсутствие (подавление) токов и напряжений чётных гармоник коллекторных токов наполезной нагрузке RН.
Дело в том, что чётные гармоники коллекторных токов транзисторов, находясь в фазе в общем проводе, протекают по половинам первичной обмотки Тр2 впротивоположных направлениях, создавая в общем магнитопроводе трансформатора взаимно компенсирующиеся магнитные потоки. При равенстве токов чётных гармоник результирующий магнитный поток от них равен нулю и никакой трансформации (передачи)их во вторичную обмотку Тр2 в сторону нагрузки RН не происходит.
Индуктивностьнамагничивания Тр2 по токам чётных гармоник оказывается равной нулю, и, следовательно, трансформатор Тр2 для токов чётных гармоник представляет короткое замыкание. Полезная первая и высшие нечётные гармоники коллекторных токов транзисторов, как ичётные гармоники, протекают по половинам первичной обмотки Тр2 в противоположныхнаправлениях, но входят они в обмотку, будучи в противофазе. В итоге магнитные потоки, создаваемые первой и высшими нечётными гармониками коллекторных токов транзисторов, складываются в общем магнитопроводе и происходит их передача (трансформация) во вторичную обмотку Тр2 в сторону полезной нагрузки RН.
Для нечётных гармоникиндуктивность намагничивания трансформатора Тр2 не равна нулю. Если реализовать режим работы транзисторов VT1, VT2 с косинусоидальными импульсами коллекторных токов, имеющими нижний угол отсечки θ = 90°, то в составе коллекторных токов не будетвысших нечётных гармоник (при θ = 90° коэффициенты разложения косинусоидальныхимпульсов α3 = α5 = … = 0). Таким образом, использование трансформатора в качественагрузки и реализация режима работы транзисторов с углом отсечки коллекторного токаθ = 90° позволяют при обеспечении симметрии схемы полностью исключить присутствие249в нагрузке каких-либо высших гармоник17.
Если имеется асимметрия, то высшие гармоники будут присутствовать в нагрузке с учётом отмеченных выше особенностей.Цепи смещения из резисторов R1, R2 позволяют обеспечить необходимый режим работы транзисторов.Очевидно, если на выходе двухтактного лампового генератора включить высокочастотный трансформатор (часто его называют фидерным трансформатором), то на концахнагрузки при полной симметрии схемы не будут обнаруживаться напряжения чётных гармоник относительно земли (корпуса) и в фидере не будут возбуждаться синфазные (чётные) волны. Схема реализации выходной цепи двухтактного лампового генератора с применением высокочастотного трансформатора Тр показана на рис.15.10.
При полной симметрии схемы в индуктивности LK, как отмечалось, нет токов чётных гармоник, поэтомуони не будут обнаруживаться со стороны нагрузки во вторичной обмотке высокочастотного трансформатора Тр.V1ТрCKLKК симметричнойнагрузке (симметричному фидеру)CKV2LБЛ АCБЛ А+ЕАРис.15.10Если между обмотками выходного трансформатора в любой схеме двухтактного ГВВбудет существовать помимо магнитной ёмкостная связь, то отмеченного подавления чётных гармоник в нагрузке не будет. Чётные гармоники будут «просачиваться» через ёмкостные связи между обмотками трансформатора. Следовательно, должны приниматьсяконструктивные меры при выполнении трансформаторов для двухтактных генераторов,уменьшающие ёмкостные связи между обмотками. Уменьшение ёмкостных связей становится более актуальным с повышением рабочей частоты генератора, когда эта связь усиливается.
Усиление ёмкостной связи между обмотками трансформатора с повышениемчастоты сказывается не только на фильтрации гармоник, но и на обеспечении симметриисхемы. Так, в схеме рис.15.9 за счёт ёмкостной связи между обмотками входного трансформатора Тр1 конец вторичной обмотки, присоединяемый к базе транзистора VT2, имеетутечку на землю (корпус) в месте заземлённого конца у первичной обмотки Тр1.
Конецвторичной обмотки Тр1, присоединяемый к базе транзистора VT1, подобной утечки наземлю (корпус) не имеет. У него проявляется связь с верхним концом первичной обмоткиТр1 в месте присоединения источника возбуждения. Из-за указанных связей не удаётся17Сказанное справедливо при косинусоидальной форме импульсов токов транзисторов. За счёт переходныхпроцессов в трансформаторе при работе с θ < 180° форма импульсов токов искажается и высшие гармоникиопределённого уровня появляются.250обеспечить симметричное противофазное возбуждение транзисторов. Наличие ёмкостныхсвязей между обмотками выходного трансформатора Тр2 в схеме (рис.15.9) нарушаетсимметрию выходной цепи генератора.
Конец обмотки трансформатора Тр2, присоединяемый к коллектору VT2, имеет утечку на землю (корпус) через заземлённый конец выходной обмотки в месте присоединения сопротивления полезной нагрузки RН. Конец обмоткиТр2, присоединяемый к коллектору транзистора VT1, такой утечки на землю (корпус) неимеет, но у него проявляется связь с верхним концом выходной обмотки в месте присоединения RН.
В итоге транзисторы VT1, VT2 нагружаются несимметрично со всеми вытекающими из этого последствиями.На частотах выше 10 МГц и при больших уровнях мощности двухтактные транзисторные генераторы строят на трансформаторах из отрезков длинных линий (трансформаторы на линиях – ТЛ)18, которые вносят меньшие паразитные индуктивности и ёмкости.Возможная схема двухтактного ГВВ на биполярных транзисторах, включенных собщим эмиттером, с использованием ТЛ во входной и выходной цепях показана нарис.15.11.R1CP2СР1VT13СБЛТр23R21К источникувозбуждения12+ЕКТр1R2СБЛ2СР11Тр32RНVT2CP2R1Рис.15.11Во входной цепи используется трансформатор Тр1, выполненный по схеме симметрирующего ТЛ.
Нагрузкой трансформатора является входное сопротивление последовательно включенных транзисторов VT1, VT2, равное 2UМБ /IБ1, где UМБ - амплитуда напряжения возбуждения на входе одного транзистора; IБ1 - амплитуда первой гармоники токабазы транзистора.В генераторе по схеме (рис.15.11) имеет место режим возбуждения от источника тока. Возбуждение транзисторов осуществляется противофазной составляющей токов в проводах 1, 2 отрезка линии, образующей Тр1, и равной IБ1. Линия (провод) 3 необходима дляобеспечения полной симметрии ТЛ. Трансформатор Тр1 целесообразно изготовить из двухотрезков коаксиальной линии с волновым сопротивлением Z0 = 2UМБ /IБ1. Один отрезоклинии соответствует проводам 1, 2, а у другого отрезка используется только оплётка в качестве провода 3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
