Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 30
Текст из файла (страница 30)
2.14 гк »н » вез 7»о Рис. 2.1В г — — ~ 1 Я юнн~~ ь 4) Рис. 2.12 132 133 подключается к транзисторам через ЕС-контур (рис. 2.14,а,б). В схеме рис. 2.14,а транзисторы по постоянному току включены последовательно, т.е, требуют удвоенного напряжения питания Еи = 2Е„. Такое построение, с одной стороны, относительно проще, поскольку выходная цепь не содержит трансформаторов, которые увеличивают габариты, вносят дополнительные потери и тем самым снижают общий КПД генератора.
С другой стороны, при реализации данной схемы на транзисторах одного типа проводимости с выведенным на корпус эмиттером (или истоком) транзистор »Т1 должен быть изолирован от корпуса (радиатора) по постоянному току и по радиочастоте и одновременно иметь малое тепловое сопротивление. Наоборот, коллектор ЧТ1 должен быть хорошо эаземлен на корпус по радиочастоте. Кроме того, могут возникать трудности в обеспечении симметричного возбуждения, поскольку у одного из транзисторов одновременно база и эмиттер изолированы от корпуса. В схеме на рис. 2.14,бтранзисторы по постоянному току включены параллельно.
Построение входной цепи в этом случае гораздо проще, но зато в выходной цепи необходимо включать два трансформатора, как в двухтактных ГВВ на рис. 2.6. В общем случае вместо последовательного ПС1-контура сопротивление гьи может подключаться через более сложную выходную трансформирующую и фильтрующую систему в виде ФНЧ или ПФ. Она может обеспечивать одновременно полосу пропускания с 1ту = 7ь/7и до 1,7...1,8 и требуемую фильтрацию высших гармоник.
Важно, что выходная цепь связи должна начинаться с последовательной индуктивности Е1 (рис. 2.14,в), чтобы по высшим гармоникам создавать высокое сопротивление. На рис. 2,15,е показана схема деухтактного ключевого генератора с параллельным сС-контуром. Для перехода к несимметричной нагрузке в коллекторной цепи необходимо установить дополнительный трансформатор. Обычно трансформатор включают сразу после транзисторов, а эа ним ГС-контур (рис.
2.15,6) или более сложную выходную цепь связи в виде ФНЧ или ПФ. Здесь цепь связи обязательно начинается с параллельной емкости С1, чтобы по высшим гармоникам создавать низкое сопротивление (рис. 2.15,в). В обеих схемах построения двухтактных генераторов с фильтровой нагрузкой транзисторы должны попеременно, точно по полпериода, находиться в состоянии отсечки или насыщения, Отклонения г„, и г„с от я более чем на 5...
10 % ведут к резкому ухудшению энергетических показателей генераторов. На рис. 2.16 показаны эпюры тока 1 (ы1) и напряжения ех(ы1) на коллекторах транзисторов в этих генераторах. В генераторе с последовательным контуром транзисторы формируют меандры напряжения на входе контура. Благодаря фильтрующим свойствам обеспечивается гармонический ток в контуре, и поэтому коллекторные токи 1„(ы1) каждого транзистора представляют отрезки симметричной косинусоиды с углом отсечки 0 = 90'. Наоборот, в генераторе с параллельным ЕС-контуром транзисторы вместе с дросселем (или дросселями) формируют меандры тока, поступающего в СС-контур. Благодаря фильтрующим свойствам обеспечивается гармоническое напряжение на контуре, и поэтому напряжения на коллекторах ек(~А) каждого транзистора представляют отрезки симметричной косинусоиды с углом отсеч- ки й = 90'.
Важно подчеркнуть, что, хотя имеют место одновременно негармонические формы токов и напряжений на коллекторах каждого транзистора, в нагрузке выделяется только мощность первой гармоники, поскольку в меандрах напряжения (или тока) отсутствуют четные гармоники, а в косинусоидальных импульсах тока (или напряжения) с отсечкой, равной 90', отсутствуют нечетные гармоники.
Поскольку на ьС-контур поступают меандры напряжения (или тока), в которых теоретически отсутствует вторая гармоника (в действительности ее уровень составляет -(15...20) дБ), здесь, как и в двухтактных ключевых генераторах с резистивной нагрузкой, требования на фильтрацию второй гармоники резко ослаблены. Это упрощает построение выходной фильтрующей системы (ВФС), включаемой вместо СС-контура, особенно если коэффициент перекрытия по частоте Ку приближается к двум. В то же время в этих генераторах в рабочей полосе частот ВФС должна обеспечивать входное сопротивление (или входную проводимость), близкое к резистивному Я = К~~+ ЬЯьк (или У»„= 1/К «+ ЬУьк). При этом величина реактивного рассогласования входного сопротивления по модулю ~ЬХ „~/К „в генераторе с последовательным контуром (или входной проводимости )ЬВах~/Кзк „, в генераторе с параллельным контуром) должна быть незначительной, так чтобы КБВ на входе ВФС было не ниже 0,7...0,8.
При больших рзссогласованиях транзисторы выходят из ключевого режима и происходит резкое снижение энергетических показателей вплоть до выхода генераторов из строя. Одновременно входное сопротивление ВФС на частотах высших гармоник гав „(пы) должно быть достаточно большим по модулю в генераторе с последовательным контуром либо достаточно малым в генераторе с параллельным контуром. Только при этом условии будет обеспечиваться близкий к гармоническому ток (или напряжение) на входе ВФС.
Аналогично, как в обычном ГВВ с резонансной нагрузкой (см. з 2.2 и ограничение (2.1)), допуская уровень высших'гармоник в токе последовательного контура (в напряжении на параллельном контуре) не более 5...10 % и учитывая, что при меандрах напряжения (тока) амплитуды близлежащей третьей гармоники в 3 раза меньше основной частоты 17„з/У г — — 1/3 (или 7 з/7кг — — 1/3), получаем ограничение на минимальную добротность нагруженного контура; в генераторах с последовательным контуром (2.34а) Юе = р/Кэк = шаг/Кхз > 1...
2; в генераторах с параллельным контуром Ча = Кк/Р = ыСгКэ» > 1 ° .2. (2.346) Частотные ограничения в таких генераторах обусловлены как инерционностью, так и влиянием выходных емкостей и индуктивностей выводов транзисторов. Из-за этого во время переключений транзисторов 134 появляются потери на этих переключениях, как в генераторах с резистивной нагрузкой. В генераторе с последовательным контуром фронты и срезы конечной длительности появляются в импульсах напряжения ек(ы1) (рис. 2.16,а), в генераторе с параллельным — в импульсах тока 1 (и1) (рис. 2.16,6). Практически на современных мощных биполярных транзисторах двухтактные генераторы с параллельным контуром строят на частотах до 10...30 МГц. Из-за появления сквозных токов, обусловленных перекрытиями транзисторов, двухтактные генераторы с последовательным контуром выполняют на частотах до единиц мегагерц.
Используя резонансные входные цепи связи, можно увеличить рабочую частоту до 50... 100 М Гц [2 9]. Важно также отметить, что из за критичности к отклонениям г„„и г,г, от х, высоких требований к согласованию с нагрузкой по первой гармонике, обеспечения высокого (или низкого) сопротивления фильтрующей системы на частотах высших гармоник (а не резистивного номинального, как в генераторах с резистивной нагрузкой) значительно ограничивается область практического применения таких генераторов при выполнении их на биполярных транзисторах. Положение резко изменилось с разработкой мощных полевых МДП- транзисторов.
Специфика этих приборов такова, что они могут пропускать отрицательный ток стока при низком остаточном напряжении сток- исток (см. рис. 1.4,г), без включения дополнительных диодов, как это делают в случае биполярных транзисторов (на рис. 2.14,а,б диоды показаны штриховой линией). При этом длительность инверсного состояния (1, ( О, е, ( О), если так можно назвать по аналогии с биполярными транзисторами, может доходить по длительности до четверти периода высокочастотных колебаний и инверсный этап может наступать как перед.зтапом насыщения, так и следовать за ним. В результате двухтактный генератор с последовательным контуром на полевых транзисторах допускает реактивное рассогласование на входе ВФС вплоть до бесконечности (~Хаз~/Как аси ~ оо). При этом на относительно низких частотах эпюры напряжений остаются близкими к меандрам и сохраняется высокоэффективный ключевой режим работы транзисторов, С ростом частоты при больших величинах отрицательных токов происходит накопление и последующее рассасывание неосновных носителей (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
