Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 43
Текст из файла (страница 43)
В этом суть так называемого критерия пересечений, который помогает исследовать устойчивость по Найквисту. Как отмечено в (1.1, гл. 5], кроме устойчивости следует учитывать влияние ОС на параметрическую чувствительность. Если потребовать, чтобы за счет ОС параметрическая чувствительность не могла возрасти более чем в С раз, то диаграмма Найквиста должна удовлетворять условию для всех 1 < ]1 — Т]С„для всех 0 < ы < со. (2.89) Расчет диаграммы Найквиста, т.е. Т, можно выполнить по формулам, следующим из [1.Ц, учитывая, что для схем типа У У4 — .34, 1»з— = (Яо+ Яз ~), а для схем типа Д У4 = (»3а+ Ячп), Уз — — Яз ~~ — — У» в.
Для схем с генератором тока, управляемого напряжением (см. рис. 2.34), Т = -ЯзВзВз(Яз+ Вз+ Зз) (2.90) Для схем с генератором тока, управляемого током (см. рис. 2.35), Т = — ВьЯз(Лз+ Вз) (2.91) Входящие в формулы (2.90) и (2.91) символы определены так: г, = Р;+ У,)-', г, = Р;+ 1:)-'; г. = Р;+ ~,)-', Уз = (Ввп + Ювз); 1т = 1 41 в(~ 4 + Уз + Ув) 1в — 1зУб(14+»в+»6) ~ »гз = 141в(14+»з+ 16) '188 189 для схем типа Д: 1а = Йе У,„— (АУ„.
У з.зу для схем типа Д: 191 190 При проектировании ГВВ с учетом ОС свойства возбудителя, как правило, неизвестны, Возбуждающий каскад проектируется после расчета возбуждаемого каскада. Но выходная проводимость возбудителя Уа входит в определитель уравнений рассматриваемого каскада, и от нее зависят Т, все функции и параметрическая чувствительность проектируемого ГВВ.
Поэтому необходимо знать условия, из которых можно определить К!. Если входная проводимость генератора Ув„ удовлетворяет условию ВеУв„> 0 для всех 0 < ы < оо, (2.92) то при возбуждении ГВВ от реальных устойчивых источников, у которых Ве Уа > О, ГВВ будет, как правило, устойчив. В таком случае комплекс- ную выходную проводимость возбудителя можно определить из условия комплексно-сопряженного согласования на входе, т.е. выбрать При гаком выборе Уа источник возбуждения будет отдавать на вход ГВВ наибольшую возможную для него мощность при коэффициенте полезного действия, равном 0,5. Чтобы осуществить такое согласование во всей полосе частот от нуля до бесконечности, необходимо применять отрицательные емкости и индуктивности.
Поэтому комплексно- сопряженное согласование выполняют лишь приближенно и только в конечной полосе частот. Если (2.92) не выполняется, то следует так выбирать Уа, чтобы выполнялось условие Ве(Уа + Ув„) > О для всех тех значений ы, при которых )пт(Уа + Увз) = О. В любом случае, после выбора выражения для Уа необходимо вычислить диаграмму Найквиста и оценить запас устоичивости и параметрическую чувствительность или хотя бы степень влияния ОС на функции ГВВ по критериям (2.88) и (2.89). Расчет комплексной входной проводимости ГВВ с источником тока, управляемого напряжением, можно выполнить по следующим формулам, вытекающим иэ [2.Ц: для схем типа У; [ (У, +Я!+Уз+Уз!)(Уз+Уз)+(Уз+Уз!)Уз +А.! (Уз+ з !+Уз+ Уз л) 1з Уз+ (Уз+1 ! л) У! Уз + (Уз+Уз) Уз Уел+ (Уз+Я!) Уз 1! л (У! + Я! + Узл ) Уг + (1'! + 1з + Узл )(Уз + уз) (УзУз.!+УзУз+Уз.з1з)(Уз+Я!+Уз)+1! Уз1зз+1з1зУз) "1 '."- [ Соответствующие выражения для схем с генератором тока, управляемого током, можно получить из преди!ествующих формул предельным переходом при У! — з оо, Я! -ч оо, оз/У! -+ !г!.
для схем типа У: 1з + (1+ зз!)(~г + 16) УзУ4л + Ув(Уз+ Уж!) + (1+ 8!)Уг(Уж! + Уь) ) вх.вк— Уг(1+ В!) + 1з + 1е + 4.! (УгУьз+ \гУз+ УьлУь)(1+ В!)+ Уз()ьл + Уе) г Если устойчивость нарушена или (2.88), (2.89) не выполняются, можно применить какие-либо способы повышения устойчивости. Наиболее рациональные из них: уменьшение проходной емкости и индуктивности, применение нейтрализации, введение отрицательной ОС по току или напряжению, переход от схем типа У к схемам типа Д, применение режимов с токами сетки и перенапряженного режима при усилении сигналов постоянной амплитуды, применение демпфирующих (снижающих доБротность паразитных и рабочих контуров) резисторов и как крайняя мера — снижение крутизны или коэффициента усиления по току. В случае, когда можно выбрать Уь и К! так, чтоБы выполнялось условие У!Уз = УгКи Т в схемах с генератором тока, управляемого напряжением, становится инвариантным по отношению к комплексной проводимости Уь и, как правило, условия устойчивости выполняются.
После того как установлено, что запас устойчивости достаточен, можно перейти к расчету функций ГВВ с ОС. Напряжения в узлах схем можно определить по следующим формулам (далее обозначено заЯа = (Га — ЗДС возбудителя): 1. С генератором тока, управляемого напряжением. 1,1. Для схем типа У: (Г! — — (ГаЯа + г ьл ) ззу, [(Уг + 1ь)(У! + о! + Уз + У4л)+ + Уз(У! + 1ж!))! У, = (,г,(Я, + Яь з)-'Ь;,'[ — ЯгУе ! + 1'г(У! + 5! + Уз + К!.!) + 1"! Уз); У~ = (а(о!!+заел) ~~, [ — Жжг+ Уг)з+(Уз+5!)УгУзУе]; У~ — — 0; Егь = Уа(За+з8ьл) ~~~~, '(гь = (!гА.гав' ззуз = (У! + Я! + У! + У4 з)(УгУь + 1 ь) б + 1 г1 6) + Уь) з(1 ! + 1 я г)+ + 1!Уз(Уь + К! !) + УзУ4 г(У! + 1г) + УгУжг(У! + Й!) У, = (га+ г„)-!.
1.2. Для схем типа Д: и1 — иь(ге + г41) газ [1 2(о1 + 1 3) + 1 г (Уг + 1 3 + Уь)); и2 — ие(ге + г4л) г~дв [ (В! + 1 з)(Уг + У2 + Уь г) + Уг(ог — Уг)); и. = и.(г, + г„)-'ь;,'[(у, + в, +1,)1;+ + (Уг + Уг + 1 ьл )(Уз + Уь)); и4 = иог~~л~(го+ г хам) ', иь = 0; ив = иггв,г(гвл+ гв.г) ', У4 = (ге + г4 1) 2. С генератором тока, управляемого током. 2.1.
Для схем типа У; и, = и.(г. + г.л)-'1;,'[(Уз+10)(1+ В, + У.)); иг = ие(г. + гьл)-'Ь;.'[-В, У„+ Уг(1+ В,) + У.); и. = и,; и, = о; и, = и.г.„„(г, + г.х,.)-', и, = и,г„(г„+ г„)-' = и,г„Усд Ьгв — — (1+ Вг)(угуь+ Уьув+ 1гУ0) + 1ьУз+ Уе(Уз+14ц)+ УзУ4+ + У2У4л, '1ь = (го+ гьц) 2.2. Для схем типа Д: и, = и,(г. + г.л)-'21;.'(Уг В, + У, + 1;+ У,); иг — ио(го+ г4 г) Ьд„[ — Вг(Уг+1'ьл) — 1г): и,=и,; и,=иг,„(г,+г,„)-'; и.=О; и,=иг,,усц г1д = (1+ Вг)(1 г1ьл + Уь гУ0 + УгУ0) + Уь 2 уз + 14Уз+ + У2У4(1+ Вг); 14 = (го+ г4 г) Полная комплексная входная мощность усилителя или ГВВ с ОС Вм.вх = 0,5ив, Увх Полная комплексная выходная мощность в нагрузке Яа.в = 0,5иь 1'0.2.
Модуль коэффициента передачи полной мощности Кв — [Вм.в/Вм.вх [. Коэффициент передачи действительной части мощности Кр = Ве(Я „)/йе(В „). В устойчивом усилителе или ГВВ с ОС Кл может быть равным конечному положительному числу, положительной бесконечности и даже отрицательному конечному числу. Поэтому для полной характеристики системы с ОС необходимо вместе с Кр рассматривать запас устойчивости, параметрическую чувствительность, полные мощности на входе и выходе и коэффициент Кз. Если Кр с О, то часть активной мощности, генерируемой выходной цепью ГВВ, равная Рвг'Кр, поступает в источник сигнала и рассеивается на его внутреннем сопротивлении. Это может вызвать его перегрев или пробой даже при устойчивости электрического режима по расчету. Разумеется, и реактивная часть полной выходной мощности может поступать по цепям ОС на вход и вызывать перегрузку или пробой входной цепи без ее нагрева. В подобных случаях следует принимать меры по снижению Т- или увеличить допустимые токи, напряжения и мощности в возбудителе, или снизить выходную мощность и проверить режим возбудителя.
ОБычно Ув = Уь г имеет или должна иметь действительный характер, чего нельзя сказать об У». Поэтому низкое значение Кз, как правило, указывает на наличие значительной реактивной мощности, требующейся на входе ГВВ. Это обстоятельство затрудняет согласование на входе в заданной полосе частот и может иногда приводить к недопустимым для входа токам или напряжениям. Практически всегда увеличение требуемой реактивной входной мощности нежелательно. Поэтому коэффициент Кз, так же как и Кр, имеет существенное значение при оценке усилительных свойств ГВВ. Представленные точные формулы позволяют избежать методических ошибок при вычислениях даже в таких трудных случаях, как расчеты узкополосных высокодобротных систем. Разумеется ошибки округления остаются, но при современных высокоразрядных средствах и программах могут быть достаточно малыми. Порядок расчетов устойчивости и функпий усилительной ступени с ОС.
1. Собрать и самостоятельно дополнить все сведения, необходимые для обсуждаемой выше математической модели ступени. Отсутствующие в справочниках данные усилительных приборов можно оценить по аналогии с Ближайшими по типу, мощности и рабочей частоте приборами.
2. Построить в желаемом диапазоне частот графики частотных характеристик входного иммитанса 3. Выбрать иммитанс возбудителя (см. выше). 4. Построить диаграмму Найквиста и определить по ней характер устойчивости и запасы устойчивости по амплитуде и фазе. 5. Если нужно, применить способы повышения устойчивости 192 193 ю «О м И гч + Н и + + » «О ю 'Н и ге И И и и о сь и о и о й~ о и о ю ю ю И И о ю Н о о % з Э Н и ю н ю «4 + + ю ю м ю ' и ю гч ф + 1 .О« ь + 1 О« й 1 й и ! о ю ю ю ю а« И 'Н «О й + И Н гч и + Н м й ю « о ю ге ф Н П Н + в м И И «й Н ю м 1 «О й + й И о 1 ю е + ОЭ сз И И ч й 195 б. Если запасы устойчивости достаточны, желательно вычислить частотные характеристики параметрической чувствительности (1,1, 4 5.4]. 7.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
