Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 7

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

Текст из файла (страница 7)

Знак « – » у мгновенной мощности обусловленпротивофазностью напряжения и тока на этом участке цепи и указывает на отдачу мощности источником возбуждения во внешнюю по отношению к нему цепь, включающуюпромежуток сетка-катод у лампы, база-эмиттер у транзистора и источник смещения снапряжением EC или E Б . Величина отдаваемой источником возбуждения мощности,называемой мощностью возбуждения, определяется выражением21PВОЗБ p ВОЗБ d t.2 0В терминах лампового генератора, учитывая, что u C  U МС cos  t , получаем211UcostII Cn cos n t  d t  U МС I C1 .МСC02 02n 1Обратим внимание, что по форме мощность возбуждения определяется подобно колебательной мощности и соответствует мощности гармонического сигнала на резистивной нагрузке.PВОЗБ 3Связь гармоник выходного тока АЭ с нижним углом отсечки его рассматривается в лекции 5.201Очевидно, в транзисторном генераторе PВОЗБ  U МБ I Б1 .2Мощность на промежутке сетка-катод в ламповом ГВВ и на промежутке базаэмиттер в транзисторном ГВВ, соответственно,2211PC p C d t eC iC d t ;2 02 02211PБ p Б d t e Б i Б d t .2 02 0Рассматриваемая мощность выделяется на управляющем электроде АЭ: на управляющей сетке у лампы, на базе у транзистора и носит название рассеиваемой мощности насетке PC , на базе PБ , соответственно.

Как и рассеиваемая на аноде, коллекторе мощность,мощность, рассеиваемая на управляющем электроде, физически обусловливается передачей сетке, базе кинетической энергии электронов, попавших на этот электрод при движении от катода, эмиттера в сторону анода, коллектора. Рассеиваемая на управляющем электроде мощность разогревает его.Учитывая (1.1), в терминах, например, лампового генератора, получаем для рассеиваемой на сетке мощности211PC UcostEII Cn cos n t  d t  U МС I C1  EC I C 0  PВОЗБ  ЕС I C 0 .МСCC02 02n 11Аналогично, рассеиваемая на базе мощность PБ  U МБ I Б1  Е Б I Б 0  РВОЗБ  Е Б I Б 0 .2Согласно последним соотношениям, выделяемая на управляющем электроде: сеткеили базе мощность, равна разности подводимой от источника возбуждения мощностиPВОЗБ и мощности, расходуемой в цепи смещения, величина которой в случае ламповогогенератора PC 0  EC I C 0 , а в случае транзисторного генератора PБ 0  Е Б I Б 0 .

Таким образом, рассеиваемая на сетке или базе мощностьPC  РВОЗБ  РС 0 ;РБ  РВОЗБ  РБ 0 .(*)Величину расходуемой в цепи смещения мощности можно определить как среднеезначение соответствующего интеграла. Так, применительно к ламповому генератору,222111PC 0 pdtEidtEII Cn cos n t  d t  EC I C 0 .C0C CCC02 02 02 0 n 1Обратим внимание, что в схемах рис.1.1 на участке источника смещения направления напряжения и тока совпадают, что соответствует потреблению мощности этим участком. Потребляемая источником смещения мощность определяется аналогично мощностиP0 , отдаваемой источником питания в цепи анода, коллектора.

Это неудивительно, так какисточники питания анода, коллектора и источники смещения сетки, базы являются источниками постоянного напряжения. Однако, если у источников питания анода, коллектораво внешней цепи ток протекает через АЭ от полюса источника положительной полярности « + » к полюсу отрицательной полярности « – », то у источников смещения во внешней цепи ток протекает через АЭ от полюса источника отрицательной полярности « – » кполюсу положительной полярности « + ».

Это различие и обусловливает, что источникипитания анода, коллектора отдают мощность, а источники смещения потребляют мощность.Таким образом, мощность возбуждения ГВВ частично рассеивается на управляющемэлектроде АЭ: на управляющей сетке лампы или на базе транзистора, а частично затрачивается в цепи источника смещения, что соответствует закону сохранения энергии во входной цепи ГВВ.21Если в схемах рис.1.1 принять положительное смещение, то есть сменить полярностьприсоединения источников смещения к электродам, то на участке источника смещениянаправления тока и напряжения будут противоположными, и это будет означать, что источник смещения отдаёт мощность во внешнюю по отношению к нему цепь. Величинаотдаваемой источником смещения мощности по-прежнему будет определяться приведенными выше соотношениями: PC 0  EC I C 0 и PБ 0  Е Б I Б 0 .

Эта мощность будет рассеиватьсяна управляющем электроде: сетке, базе. Полная мощность, рассеиваемая на сетке, базе вэтом случаеPC  PВОЗБ  РС 0 ;РБ  РВОЗБ  РБ 0 .(**)Однако, так как в подавляющем большинстве случаев смещение отрицательное,4 тоисточник смещения не отдаёт, а потребляет мощность от источника возбуждения. Дляубедительного подтверждения этого можно привести следующее. Как известно из курсаусилительных устройств низкой частоты, и мы об этом также будем говорить в лекции 13,отрицательное смещение может быть подано от специального источника: выпрямителя,батареи, аккумулятора или обеспечено автоматически с помощью резистора в соответствующей цепи.5 Резистор, очевидно, может только потреблять электрическую мощность,но не производить её.

При использовании для отрицательного смещения источника: выпрямителя, батареи, аккумулятора мощность PC 0 или PБ 0 , расходуемая в цепи смещения,идёт «на подзарядку» этого источника, увеличивая его отрицательное выходное напряжение, следовательно, и отрицательное смещение. Последнее объясняется тем, что постоянная составляющая входного тока I C 0 или I Б 0 протекает против ЭДС источника смещенияи создаёт падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника. Любой реальныйисточник электрической энергии имеет внутреннее сопротивление конечной величины.Бесконечно малое внутреннее сопротивление источника напряжения означает, что такойисточник в состоянии развивать во внешней цепи неограниченную мощность, что физически нереально.Соотношения (**), как и (*), соответствуют закону сохранения энергии во входнойцепи ГВВ.Отношение колебательной мощности генератора к мощности, затрачиваемой источником возбуждения, определяет коэффициент усиления генератора по мощности.

Обозначается чаще всего символом K p . Таким образом,K p  P~ PВОЗБ .Если воспользоваться, например, соотношениями для лампового ГВВ, то можно записать1U МА I A1P~Kp  2 Ku Ki .PВОЗБ 1U МС I C12Правая часть последнего соотношения применима к любому ГВВ, где K u - коэффициентусиления по напряжению (в общем случае K u определяется как отношение амплитудыколебательного напряжения, то есть напряжения на выходе, к амплитуде напряжения возбуждения, то есть напряжения на входе); K i - коэффициент усиления по току (в общемслучае K i определяется как отношение амплитуды выделяемой гармоники тока, то естьамплитуды гармоники тока на выходе, к амплитуде первой гармоники входного тока).4Исключение составляет,как будет показано в дальнейшем (см.

лекцию 13), случай маломощного транзисторного ГВВ, когда смещение положительное. В ламповых ГВВ смещение всегда отрицательное.5Вопрос об автоматическом смещении затрагивается в лекции 8 и подробно рассматривается в лекции 13.22Коэффициент усиления генератора по мощности зависит от схемы ГВВ, типа АЭ ирежима его работы. У ламповых ГВВ значение K p может колебаться в очень широкихпределах: от единиц до нескольких десятков. Если сеточный ток отсутствует, то РВОЗБ  0и значение K p бесконечно. В этом случае ГВВ рассматривается как усилитель напряжения с коэффициентом усиления K u , имеющим конечное значение. Коэффициент усиленияпо току K i у усилителя напряжения имеет бесконечное значение.

При конечном значенииK p ГВВ рассматривается как усилитель мощности.6 Значение K p у ГВВ на биполярныхтранзисторах обычно невелико и лежит в пределах 5…10. ГВВ на биполярных транзисторах всегда рассматриваются как усилители мощности (в отличие от лампы у биполярноготранзистора выходной – коллекторный и входной – базовый токи существуют одновременно, поэтому значения K u и K i у такого генератора всегда конечны). ГВВ на полевыхтранзисторах имеют значения K p , примерно, как в ламповых генераторах.Очевидно, желательно иметь генератор с большим значением КПД анодной цепи  Aили КПД коллекторной цепи  КОЛ и с большим значением K p . Однако, как будет показано в лекции 6, требования получения большого значения КПД и большого значения K pявляются часто противоречивыми и поэтому приходится принимать компромиссное решение.Вопросы для самоконтроля знаний по теме лекции 2:1.2.Какие мощности определяют в выходной и входной цепях ГВВ? Уясните их смысл и определение.

Запишите все известные вам соотношения. Есть ли различие в определении мощностей в цепях ГВВ натранзисторах n-p-n и p-n-p типа?Укажите связи между выделяемыми мощностями в цепях ГВВ. Подтвердите их соотношениями. Приведите соотношения, связывающие мощности в выходной цепи ГВВ с использованием КПД анодной цепи A , КПД коллекторной цепи  КОЛ .3.4.В чём сходство и в чём отличие между усилителем напряжения и усилителем мощности? Поясните.Объясните существование физического предела на величину КПД анодной цепи, КПД коллекторнойцепи в ГВВ.5. В чём проявляется закон сохранения энергии в выходной и входной цепях ГВВ?6.

В каком случае источник смещения отдаёт мощность, а в каком случае он является потребителем мощности другого (какого?) источника в ГВВ?7. Поясните, на что расходуется мощность, потребляемая в цепи смещения ГВВ.8. В чём сходство и в чём различие мощностей, связываемых с источником питания анода (коллектора) иисточником смещения? Поясните.9. Запишите соотношения для коэффициентов усиления по напряжению и по току в обозначениях лампового и транзисторного ГВВ.10.

Характеристики

Список файлов книги