Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Наоборот, ключевые генераторы с формирующим контуром на большие мощности целесообразно строить по двухтактной схеме (рис. 2.19,г), в том числе на балансных транзисторах. Возможно построение таких генераторов по квадратурной схеме. Отметим, что в генераторах с формирующим контуром из-за больших пик-факторов Пт = 3...5 и Пй = 3...5 при ограничениях на 1 „и Е„„величина колебательной мощности может быть в 2... 10 раз меньше, чем в генераторах с резистивной нагрузкой или в двухтактных генераторах с фильтровои нагрузкои (в расчете на один транзистор). В качестве предоконечного и предварительных каскадов передатчика на частотах до 30 МГц следует использовать двухтактные ключевые генераторы с резистивной нагрузкой, а на более высоких частотах— ключевые генераторы с Г-образными формирующими контурами, выполняемыми как по двухтактной, так и по.однотактной или квадратурной схеме.
Выбор конкретной схемы того или иного класса ключевого генератора ведут исходя из ряда соображений. Во-первых, при относительно низких напряжениях питания Е„ „ (или Е, „) и ограничениях на максимальный ток 7кыю < 7к дол следует выбирать схемы генераторов, в которых в номинальном режиме наименьший пик-фактор по току и он не сильно возрастает в диапазоне частот и при рассогласованиях с нагрузкой. Наоборот, при высоком напряжении Е„ „, когда появляются ограничения на Е„„,ь„ < Е„ „ и нет ограничений на максимальный ток, надо брать схему генератора, в которой обеспечивается наименьший пик-фактор по напряжению и он заметно не возрастает в диапазоне частот и при рассогласованиях с нагрузкой.
Во-вторых, необходимо учитывать возможность обеспечения входной цепью генератора заданного г„„, или допустимого его отклонения от расчетного в рабочем диапазоне частот. В-третьих, учитывается схемная простота и практическая реализация генератора. Среди двухтактных генераторов с резистивной нагрузкой генератор ПТ обеспечивает постоянный, равный миниыальному пик-фактор по току Пт = 2 при Пя > 2, допускает т„„> к и наиболее прост в схемном исполнении.
Наоборот, генератор ПН обеспечивает постоянный, равный минимальному пик-фактор по напряжению Пл = 2 при Пг > 2, допускает т„„< я и оказывается заметно сложнее из-за трансформатора, включаемого для закорачивания четных гармоник тока в коллекторной цепи. Двухтактный генератор с мостовой схемой занимает промежуточное положение между первыми двумя, поскольку в нем Пя>2 и Пт>2 и допускаются отклонения таас<к от к в обе стороны, Из-за включения балластного сопротивления Лв он оказывается сложнее, чем генератор ПН. Двухтактные генераторы с фильтровой нагрузкой существенно различаются по пик-факторам Пл и Пе В генераторе с последовательным контуром оказывается Пл = 2 при Пт > 3,14, и поэтому при полном использовании транзисторов по напряжению (Ехыьх < Ее дев) в нем может обеспечиваться гораздо большая колебательная мощность.
Наоборот, в генераторе с параллельным контуром Пт = 2 при Пй > 3,14, и поэтому здесь может обеспечиваться наибольшая мощность при полном использовании транзисторов по току!к„,ьх < 7кд,„. В схемном отношении двухтактный генератор с параллельным контуром заметно проще из-за отсутствия трансформатора для закорачивания четных гармоник. Ключевые генераторы с параллельным и Г-образным формирующими контурами по всем показателям примерно одинаковы. С позиции 142 143 практической реализации несколько лучше схема с Г-образным формирующим контуром. При выборе транзисторов для ключевых ГВВ необходимо учитывать следующие обстоятельства.
Специально для ключевых радиочастотных генераторов биполярные транзисторы не выпускаются. Исключение составляет транзистор КТ947А и некоторые другие, предназначенные для работы в ключевых генераторах на частотах до 0,1...1,0 МГц. В целом из-за более низкого коэффициента усиления по мощности и требования малой инерционности в ключевых ГВВ с резистивной и фильтровой нагруэкои, работающих до 10...30 МГц, применяют более высокочастотные биполярные транзисторы, предназначенные для работы в диапазоне ВЧ и ОВЧ. В ключевых генераторах с формирующим контуром, используемых в первую очередь на ОВЧ (30... 150 МГц), максимальная рабочая частота транзистора может быль всего в 2...3 раза выше верхней рабочей частоты генератора. У некоторых транзисторов (КТ930, КТ931, КТ971 и др., см.
[1.2-1.4)), предназначенных для работы в диапазоне ОВЧ, внутри корпуса в цепи базы устанавливаются дополнительные сосредоточенные 1С-элементы в виде ФНЧ-трансформатора, увеличивающие его входное сопротивление приблизительно до 1 Ом в заданном диапазоне частот. При использовании таких транзисторов в ключевых генераторах в диапазоне СЧ и ВЧ можно просто не учитывать 1С-элементы трансформирующих цепочек, считая в первом приближении сопротивление индуктивностей бесконечно малым, а емкостей— бесконечно большим. Полевые МДП-транзисторы серии КП?00, предназначенные для импульсных устроиств, а также иностранные типа !КЕР440, !ЯЕР450 и др.
можно использовать на частотах приблизительно до 1 МГц в схемах ключевых генераторов с резистивной и фильтровой нагрузками и до 10...30 МГц — в схемах генераторов с формирующим контуром, Возможно также применение более высокочастотных и более дорогих транзисторов типа 2П920 и др При выборе питающих напряжений для ключевых генераторов четко прослеживается тенденция к стандартным значениям, определяемым напряжениями электрических батареи и аккумуляторов, а также источниками переменного тока.
Это обьясняется тем, что по КПД и массогабаритным показателям вторичные источники питания могут даже уступать самим радиочастотным ключевым генераторам. Для сравнительно ~ низковольтных биполярных транзисторов следует ориентироваться на стандартные напряжения (см, з 2.3). В то же время у мощных МДП- транзисторов допустимые напряжения на стоке достигают несколько сотен вольт. Помимо отыскания оптимального напряжения Е,„исходя из минимальных потерь в транзисторе (см.
ниже) здесь следует ориентироваться на стандартные напряжения, получаемые после выпрямителя переменного источника тока однофазного 220 В или трехфазного 380 В напряжения. Расчет выходной цепи. После выбора схемы ключевого генератора проводится подборка подходящих транзисторов и электрический 144-- расчет коллекторной (стоковой) цепи. Кроме рабочей частоты заданной считаетсЯ номинальнаЯ мощность 7тнгаен (в двУхтактных генеРатоРах пРи Ре1н,„, отдаваемая одним транзистором), а также КБВьх на входе эквивалентной нагрузки ключевого генератора. Для генераторов с формирующим контуром исходным является также коэффициент перекрытия по частоте (1 < Ку ( 1,6), поскольку для данного генератора необходимо учитывать изменение сопротивлений реактивных 1С-элементов формирующего контура в диапазоне рабочих частот.
В последующие расчетные соотношения для коллекторной (стоковой) цепи входят параметры транзисторов: сопротивление насыщения ге~с, напряжение коллекторного Е„„(стокового Е, „) питания, а также предельно допустимые значения токов и напряжений транзистора Кроме того, в формулы входят коэффициенты а, и и т, зависящие от схемы и условий работы генератора. Они характеризуют постоянную составляющую и первую гармонику относительно максимального значения а — коэффициенты в импульсах тока коллектора (стока), и — коэффициенты в импульсах напряжения на коллекторе (стоке) при г„„= 0; у — коэффициенты в импульсах напряжения, учитывающих изменение формы напряжения на коллекторе (стоке) при геес ) О.
В случае двухтактных генераторов с резистивной нагрузкой для всех трех схем (с переключением напряжения, с переключением тока и мостовой схемой) расчет коллекторной (стоковой) цепи можно вести для т„= т. В действительности в первую очередь экспериментальным путем отыскивается оптимальная из трех возможных схем, работоспособная в заданном интервале рабочих частот на том или ином типе биполярных или полевых МДП-транзисторов Для приближенных расчетов для всех этих схем можно принять оо = 1/2; аг = 2/гг; ио =;г/4' рю =;г/2; Хо = 1; с1 = 0; Х, = 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
