Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 68
Текст из файла (страница 68)
лекцию 6), у ламп, не имеющих ограничения по току эмиссии, нижний угол отсечкианодного тока θ выбирается около 60° и у таких ламп ограничивающим является использование по постоянной составляющей анодного тока IА0 ДОП (см. лекцию 7). Следовательно, колебательная мощность, отдаваемая лампой в режиме усиления, при этом будетI A0 ДОП 1 (60 0 ) 11P~ P~1 KP1 E A KP1 E A I A0 ДОП 1 (60 0 ).022 0 (60 )5См.
лекцию 5.289При таком же использовании по току в удвоителе частоты при оптимальном угле отсечкианодного тока θ = 60° отдаваемая лампой мощность будетI A0 ДОП 2 (60 0 ) 11P~ 2 KP 2 E A KP 2 E A I A0 ДОП 2 (60 0 ).22 0 (60 0 )Очевидно, при прочих одинаковых параметрах, включая равенство коэффициентов использования напряжения анодного питания КР1 КР 2 , получаем1 (60 0 )1,80P~1 P~ 2 P~ 2 1,42 P~ 2 .0 2 (60 )1,27Для утроителя частоты при оптимальном угле отсечки анодного тока θ = 40°I A0 ДОП 3 (40 0 ) 11P~3 KP 3 E A КР 3 Е А I A0 ДОП 3 (40 0 ) .022 0 (40 )Соответственно, (60 0 ) 1,80P~1 P~3 KP1 1 P~3 KP1 1,43P~3 KP1 .0 KP 3 3 (40 ) KP 3 1,26 KP 3Так как меньшему углу отсечки анодного тока соответствует меньшее значение коэффициента использования напряжения анодного питания при таком же использовании по постоянному току (см.
рис.6.6, лекция 6), то КР1 KP 3 , соответственно результирующийкоэффициент при P~3 в последнем соотношении возрастёт, приближаясь к 2. Кроме того, вламповых УЧ рекомендуется принимать значения нижнего угла отсечки анодного токанесколько больше оптимальных: при удвоении частоты θ ≈ (65°…70°), а при утроениичастоты θ ≈ (45°…50°). Отношение коэффициентов β1/βn при этом существенно возрастает. Так, если принять для утроителя частоты θ = 50°, то β1(60°)/β3(50°) = 1,80/0,934 ≈ 1,93.Выбор угла отсечки анодного тока несколько больше оптимального позволяет понизитьтребуемую амплитуду напряжения возбуждения UМС и уменьшить величину требуемогонапряжения смещения.Следует отметить, что реализация оптимальных углов отсечки в транзисторных УЧболее проблематична, чем в ламповых, так как подача запирающего напряжения на базуобусловливает снижение амплитуды сигнала возбуждения UМБ из-за опасности пробоя перехода эмиттер-база и соответственно не позволяет работать с большим импульсом коллекторного тока (см.
рис.6.9, лекция 6), что резко уменьшает выходную мощность транзистора. На практике часто применяются транзисторные удвоители частоты с «нулевым»смещением. Схема такого УЧ представлена на рис.18.2.Транзисторы возбуждаютсяVT1противофазными сигналами, как вдвухтактном ГВВ (см. лекцию 15).ТрВХСоответственно в составе коллекLТрВЫХторных токов чётные гармоникинаходятся в фазе, а нечётные – вС1 С2противофазе. Коллекторы транзиRНсторов включены параллельно,соответственно через выходнуюVT2согласующую цепь коллекторныеСБЛ +ЕКтоки протекают в одном направРис.18.2лении, как в общем проводе двухтактного ГВВ. В этом случае чётные гармоники коллекторных токов транзисторов складываются в нагрузке, а нечётные, включая самую сильную первую, вычитаются.
Выходной контур С1, L, С2 настраивается на вторую гармонику. Остальные чётные гармоники(четвёртая, шестая и т.д.) эффективно подавляются контуром. Если нижний угол отсечкиколлекторного тока установить 900, то при косинусоидальных импульсах в составе тока не290будет нечётных гармоник, кроме первой. Но, как уже отмечалось, нечётные гармоники ввыходной цепи вычитаются, поэтому нет необходимости в выборе θ = 90° и можно использовать «нулевое» смещение, что существенно упрощает схему УЧ. Рассмотреннаясхема удвоителя частоты может обеспечить эффективную работу без перестройки примерно в октавной полосе частот.
Иногда для упрощения схемы и расширения рабочей полосы частот из неё исключают цепь С1, L, С2, справедливо полагая, что, во-первых, уровень высших чётных гармоник весьма низок, а, во-вторых, ожидается их ослабление в последующих каскадах радиочастотного тракта, имеющих резонансные колебательные системы.Расчёт УЧ на заданную мощность P~n производится как и усилителя мощности. Исходя из заданной мощности и рабочей частоты (диапазона рабочих частот) выбираетсяАЭ: лампа или транзистор.
При выборе мощности АЭ учитывают приведенные выше соотношения, связывающие мощность АЭ в режимах усиления мощности и умножения частоты. Рабочая частота УЧ – его выходная частота. Выбрав АЭ и нижний угол отсечкианодного или коллекторного тока θ с учётом рекомендаций, определяем8 P~ n1 1 КР 1 .2 2 n ( ) S KP E A2, KАмплитуда колебательного напряжения U MA,MK KP E A, K .Амплитуда тока выделяемой (рабочей) гармоники2 P~ nI An , Kn U MA,MKи т.д. по методике расчёта ГВВ – усилителя на заданную мощность (см. лекцию 7).Необходимое сопротивление нагрузки в выходной цепи АЭU KP E A, KRoe MA,MK .I An , Kn n ( ) I MA,MKИз рассмотрения правой части последнего соотношения, учитывая, что n 1 / n , следует, что для обеспечения критического режима, как в усилителе, в УЧ требуется обеспечитьэквивалентное сопротивление нагрузки в анодной или коллекторной цепи примерно в nраз больше.
Необходимость работы с большим Roe является одним из существенных недостатков ламповых УЧ, так при этом приходится ограничиваться меньшим КПД контура.Обратим внимание, что выбор АЭ и расчёт режима УЧ, как и усилителя, производится,исходя из мощности в полезной нагрузке УЧ, то есть с учётом КПД контура (цепи согласования). В транзисторных УЧ особых проблем с обеспечением необходимого значенияRoe обычно нет.Если в УЧ используется параллельное или двухтактное включение АЭ, то расчётвначале производят на мощность одного элемента, а затем соответствующие параметрырежима увеличивают в соответствующее число раз.КПД анодной, коллекторной цепи УЧ1 E ( ) I MA, MKP~ n 2 KP A, K n1 KP n ( ) . А, КОЛ P0E A, K 0 ( ) I MA, MK2Так как при одном и том же угле отсечки тока θ коэффициент n ( ) меньше 1 ( ) , тоКПД УЧ будет меньше, чем у усилителя при таком же режиме.
Если принять для усилителя θ = 90°, а для УЧ соответствующий оптимальный угол, то β1(90°) = 1,57; β2(60°) = 1,27;β3(40°) = 1,26. При этом оказывается β2(60°)/ β1(90°) ≈ β3(40°)/ β1(90°) ≈ 0,80, то есть КПДанодной, коллекторной цепи УЧ на 2 и 3, как минимум, на 20% будет меньше, чем у усилителя.291Меньшее значение КПД анодной, коллекторной цепи УЧ обусловливает увеличениерассеиваемой на аноде, коллекторе мощности, что ухудшает температурный режим работы прибора.
Это также одна из причин, почему в ламповых и транзисторных УЧ обычноограничиваются умножением частоты в 2 или 3 раза (до 4 в транзисторных УЧ).6Низкое значение КПД анодной, коллекторной цепи и низкое значение КПД выходной цепи согласования, особенно в ламповом УЧ, обусловливают низкое значение его результирующего КПД. Учитывая это, а также плохое использование АЭ по мощности, целесообразно вводить УЧ в состав той части радиочастотного тракта, где низкие энергетические показатели УЧ не окажут существенного влияния на энергетические показатели,например, радиопередатчика в целом.Так как во входной и выходной цепях УЧ в основном действуют сигналы существенно разных частот, то опасность самовозбуждения лампового УЧ за счёт связи черезмежэлектродную ёмкость САС практически исчезает.
Исходя из этого, можно рекомендовать использовать в ламповых УЧ схему с общим катодом (ОК). Известны реализации УЧна лампах по схеме с ОК на частоты свыше 1000 МГц. В то же время многие лампы СВЧконструктивно предназначены для использования по схеме с общей сеткой (ОС). Поэтомуи УЧ на таких лампах приходится строить по схеме с ОС. В ламповом УЧ по схеме с ОСколебательная мощность выделяемой гармоники P~n практически такая же, как в схемеОК. А мощность возбуждения больше на величину «проходной» мощности71PПРОХ U MC I A1 ,2которая в УЧ полностью рассеивается на аноде лампы.
Соответственно рассеиваемая нааноде лампы мощность в УЧ по схеме с ОСPA P0 PПРОХ P~ n .Величина «проходной» мощности в УЧ может оказаться весьма значительной, так как УЧработают с малыми углами отсечки анодного тока и соответственно с большими амплитудами сигнала возбуждения UMC. Необходимо, чтобы выполнялось условие Р А Р А ДОП .Отметим ещё одну особенность УЧ за счёт отсечки анодного, коллекторного тока.Если для УЧ задана амплитуда напряжения возбуждения UMC или UMБ (или амплитуда тока возбуждения IМБ при возбуждении транзисторного УЧ током), то составляющие выходного тока: анодного или коллекторного определяются с помощью коэффициентов γn(θ), вчастности:8I An , Kn S (U МС ,МБ DU MA,MK ) n ( ).(18.2)Коэффициенты γn(θ) по величине, то есть | γn(θ) |, оказываются симметричными относительно угла θ = 90° и имеют (n – 1) максимумов.9 Главные максимумы | γn(θ) | при nчётном имеют место при θ = 90°, при нечётном n главных максимумов два: один слева,другой справа от θ = 90°.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
