Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 127
Текст из файла (страница 127)
Расчет парамстпров эквивалентного контура. Резонансные частоты (максимальная и минимальная) настроики резонатора нам заданы. Их значения остаются теми же и для эквивалентного контура. Характеристическое сопротивление Я находят через максимальную реактивную мощность в одном из его элементов, например емкости. Она включает мощность в сосредоточенной емкости, равную Рр, — — (72 /(2Хо), и мощность в распределенной емкости линии передачи Ррр — — (/~~з[узр/2 — (з(п 2угр)/4]/(2Яоз)п~грр), где электрическая длина резонатора Фр — — (2к/р/Л) рад.
Характеристическое сопротивление эквивалентного контура Ях хз (/2,/[2(Ррс + Ррр)). Собственную добротность О„эквивалентного контура с учетом потерь в лампе принимают равной 500...800. Добротность нагруженного контура зависит от потерь, вносимых нагрузкой.
Выбрав последние из условия получения требуемого сопротивления Л нагрузки лампы, получаем (/„= Лз/ох. КПД контура т)х хз 1 — ()э/()х обычно выше 0,9. Электрический и консглруктивный расчета элсмснгпа смкостной связи. Пластина плоского конденсатора размещается в сечении резонатора с высоким напряжением. Введение проводящей пластины в резонатор нарушает однородность электрического поля. Примем приближенно, что на пластине действует напряжение (Гсэ = (0,7...0,8)(/„. Сопротивление связи найдем с запасом, учитывающим изменение активной со- гФ ставляющей входного сопротивления фидера: Х, = (/с 2 Р- т/к Лсээ Выше К, „— коэффициент стоячей волны напряжения на нагрузочном фидере.
Емкость конденсатора связи С, = 531ЛО/Х,э. В этой формуле ф— в пФ, Л вЂ” в метрах, Х вЂ” в омах. Минимальное расстояние /г,э имя пластины связи до стенки резонатора определяется требованиями к электрической прочности конструкции. Оно равно /зсэодэ ) (гсз/Едзэ. Площадь пластины Вл ) /зсз,э,эС»з/0,09, где ф— в пФ, а Вл — в смг. Пример. Спроектируем цепь нагрузки усилителя мощностью 10 кВт, эыпэлненнэгэ на тетропэ ГУ-92Б.
Исходными данными расчета являются частота настройки /э ВКС, переменное напряжение П нэ межэлектродном промежутке анод— экранирующая сетка, сопротивление Н = С»,/7 г и выходная емкость лампы С,ях. Напряжение С», и сопротивление 77, находят из расчета режима усилителя. В схеме с ОК напряжение П»г —— С„пря ОС П, = П -1- С,. Для определенности возьмем /о = 100 КгГц, П, = 7 кВ, ё, =- 2,45 кОм, С,, = 24 пФ.
Остановимся на конструкции, показанной нэ рис. 7.14,э. В нашем примере Р» = 18,4 см, Пг = 9,5 см. Гбохструхюзэхнй расчет. Возьмем Г1 = 2П, тогда П = 37 см. Диаметр э' внутренней трубы нэстраиэаемэго участка линии примем равным 12 см. Отношение Р/4 = 37/12 3, выполняется и условие отсутствия азимутэльных колебаний (Р+ э) = 37+ 12 = 49 см < Лэ = 300. Конструкция обладает большим запасам электрической прочности, поскольку (77 — з) = 25 см > 1,5 ° 7/5 = 2,3 см. Найдем неизвестную длину гр.
Емкость Сэ ж 1 2С»эх — 1 2 ' 24 28 8 пФ. Сопротивление емкости Х,э = 531Л/Сэ = 531 3/28.8 = 55,3 Ом, где Л = 3 и. Волновое сопротивление Хэ = 138!об(37/12) = 67,5 Ом. Угал яр — — эгс18(Х,о/Хэ) = ж агсгв(55,3/67,5) = 0,81 рад. Длина Гр — — Лэяр/2я = 300 ° 0,82/2 = 39,2 см. Оценим результат пэ указанному выше критерию ур < Лэ/8.
Имеем Гр = 39,2 см - 300/8 = 37,5 см. Вводить сосредоточенную индуктивность, укэрачивающую длину резонатора, не имеет смысла. Пэрлмеюря эхэиэплгхюяэгэ контура. Нэм не известна величина характеристического сапротнэления. Найдем ее. Реактивная мощность з сосредоточенной емкости контура, пересчитанного к зазору, где действует напряжение ГУ»г, равна Рр» — П /2Х: (7 10 ) /(2 ° 55,3) = 0,44 10 В ° А.
Рассчитаем мащнэст~ в отрезке Гг. здесь Ррр — — Сз,(угр/2 — (яп 2 яр)/4)/2Хэзгпгзгр — — (7 ° 10з)г(0 81/2— -(зю1,62)/41/2 ° 67,5япг(0,81) = 0,11 ° 10» В ° А. СУмма Реактивных мащностей Рр — Ррг+Р— (О 44+0,11)'10 — 0 55'10 В'А. Характеристическое сопротивление Хх „= 11з»/2Рэ — — 44,5 Ом. Добротность нагруженного кантурэ Оэ = Вз/Я~ гх = 2,45 10з/44,5 ж 55, КПД контура о„= 1 — ч~„/47 = 1 — 55/500 0,9. По уровню -3 дБ полэсз П ж /э/17з — 100/445 = 2,25 МГц, что много больше полосы чэстат сигнала. Входная гогласующал цепь. Ее удобно выполнить резонансной. Емкостью контура можно считать входную емкость С „. лампы, а индуктивностью служит отрезок полосковой линии. Его длина определена соотношением ( „= (Л/2к) агс18(С„/лэ„э).
Волновое сопРотивление Яэхэ = 25...50 Ом. Контур настраивают в резонанс подБором длины . В схеме с ОК эквивалентное сопротивление контура Л „- задает величина балластного резистора, включенного параллельно емкости С, . В схеме с общей сеткой сопротивление Л-„х равно вкодному Л х рз 1/В, где  — крутизна лампы данного усилителя. Добротность контура и его полоса частот равны (1эзх 1 2 Лз эх Хс эх и Пэх = /о/(гггэх Коэффициент 1,2 в формуле для (чгээх введен для приближенной оценки вклада в емкость эквивалентного контура энергии, действующей в линии передачи. Цепи усилителей на транзисторах.
Нагрузочная и входная цепи усилителя, построенного по схслсс рис. 8. /7,а. Нагрузочная цепь соединяет выход транзистора с нагрузкой усилителя, обычно фидером с волновым сопротивлением Хф = 50 или 75 Ом. Фидеры работают на согласованную нагрузку (КСВ ( 1,1). Расчеты режимов транзисторов на ЭВМ свидетельствуют об оптимальности для них комплексного сопротивления =, = г, + )х,. Реактивная составляющая г, учитывает влияние выходной емкости транзистора и связей входной и выходной цепей в нем. Она обеспечивает противофазность коллекторного тока на переходе и взаимодействующего с ним напряжения. Результатом является максимизация электронного КПД прибора.
Требования к цепи следующие: получение расчетного сопротивления г, в диапазоне рабочих частот и фильтрация высших гармонических, обеспечивающая гармоническую форму напряжения на переходе. Значение г, по диапазону меняется слабо. Нагрузочную цепь строят полосовой, неперестраиваемой, по меньшеи мере в диапазоне частот радиовещательных станций. Требования к линейности ФЧХ, равномерности АЧХ и КПД цепи выполняются сами по себе. В рассматриваемой схеме резонансными делают входной (ЕЗСЗ) и нагрузочный (Е7С7) контуры. Их эквивалентные сопротивления 574 578 44?уьчяур 4 УХ Ряс.
Вдй йзз и Л трансформируют в сопротивление фидера йф = Ыф. Методика соответствующего расчета дана в гл. 3. В нагрузочной цепи конденсатор Сб и дроссель 16 допустимо рассматривать как блокировочные. Тогда сопротивление Хте = (10...20)й,. Эти же элементы служат для создания реактивнои части полного сопротивления см В рассматриваемои схеме х, < О. Сопротивление Л „рассчитывают по известному входному сопротивлению, которое рассматривают как последовательное ззх = г„х+ )хз». Пересчетом в параллельное находим й,зх = л/язхгзх. ДобРотность лузах пйинимают небольшой (3... 5). Хайактейистическое сопротивление резонансного контура ахах хх гзх/л/язх.
Сопротивление катушки ГЗ равно юхз», а проводимость конденсатора С4 равна ВО4 = (1/ахах 1/Хззх) ПРИ !Фзх > 0 Нагрузочная и входная цепи е схеме рис. 8.??б. Требования к цепи те же, что и выше. Данное схемное решение нагрузочнои цепи представляет последовательное соединение двух Г-звеньев фильтра (рис. 8.19,а). Они обращены в сторону генератора емкостями (С1, С2), чем обеспечивают такое ослабление высших гармонических, которое считают достаточным. Фидерный контур (С2Г2) принимают апериодическим, а его реактивные сопротивления равными между собой (Хсз = Хбз) на средней частоте диапазона. Нагрузочный контур (С1Г1С2) — резонансныи. Его добротность выбирают небольшой 1Ч2 -- 3...5). Вносимое в него сопротивление г,„= Хсаз/хф.
Его трансформируют в требуемое для транзистора сопротивление й,. Положим, что полное сопротивление, как и выше, определено при расчете режима как последовательное х, = г, + !си Если !гпз, < О, его пересчитывают в проводимость Уз = =, и находят параллельное соедине- — ! ние сопротивлений й, = (гз+ хз)/г, и Х, = (та+ Фз)/х,. Сопротивление Л получают трансформацией входного сопротивления фидера йф -- Яф нагрузочной цепью.
Реактивную часть Х, учитывают при выборе конденсатора С1. Когда )гп -, > О, то между транзистором и нагрузочнои цепью включают индуктивность. Сопротивление резонирующего контура, подключенного к транзистору, связано с его параметрами формулой й, = )ззУхаС)я, где рк — коэффициент включения контура, равный )лк хз Хс!/ю'„„а характеристическое сопротивление 2?ха = Хс! + ХСз. Коэффициент трансформации сопротивлений рассматриваемой двухзвенной цепи ия = йз/йф = (Хс!/Хсз) . Сопротивление емкостеи Хс! = Л (1+ У/Л4,/Лз)/бз!„и Хсз = Хс!л,/йф/йз. Сопротивления индуктивностей Хб! —— ХО!+ Хсз и Хбз = Хсз.
Полоса пропускания контура на уровне — 3 дБ равна П .= /ар/4.)я, и его КПД г)к гз 1 — лия/лйх, где ллл рз 100...200. Когда расчет дает большие значения емкостей С! и С, их можно уменьшить, снизив добротность л„ля, если это допустимо. Ограничивает значения С)„снизу требование к форме напряжения на транзисторе.
Ухудшение фильтрации высших гармонических может стать причиной снижения выходной мощности и электронного КПД усилителя. Входная согласующая цепь трансформирует входное сопротивление тРаНЗИСтОРа Хзх = Гзх+)Фзх В СОПРОТИВЛЕНИЕ йф - -7ф ВХОДНОГО фИДЕРа, которое рассматривают как внутреннее сопротивление источника возбуждения. У вещательных передатчиков в пределах их диапазона частот коэффициент усиления транзистора и его входное сопротивление меняются в небольших интервалах. Это позволяет построить и входную цепь неперестраиваемой, а изменение коэффициента усиления по диапазону скорректировать регулировкои уровня сигнала на входе усилителя. В ка- ° нале звука ТВ радиостанции, как правило, применяют те же модули, что и в канале изображения.
Они перекрывают значительные полосы частот. На входе транзистора в состав согласующеи цепи вводят в этом случае корректоры АЧХ 1см. 3 3.9). Как и для нагрузочной цепи, во входной необходимо согласовать высокое волновое сопротивление фидера с низким входным сопротивлением транзистора. Аналогично строят и саму цепь. Она включает два контура: апериодический фидерный и резонансный входной.
Обратите внимание на нумерацию элементов схемы 1рис. 8.19,6). Она идет от транзистора к входному фидеру. Это сделано, чтобы сохранить расчетные формулы, приведенные выше. В них заменяют Ла на й,.„х и Х, на Хзях Здесь источник возбуждения цепи имеет внутреннее сопротивление йф, а нагрузкой является входная цепь транзистора или входное сопротивление корректирующеи цепи. Обычно входная цепь имеет полное сопротивление много меньше, чем добавочный резистор йд,б. Его при проектировании допустимо не учитывать. Пример Разрабатываем усилитель мощности на транзисторе 2Т9?1Я. Выбран граничный режим с углом атсечки каллектарнага тока 8 = 90а.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
