Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 18
Текст из файла (страница 18)
— внутреннее сопротивление транзистора; С,„— выходная емкость сток — исток. Активные свойства ПТ представяены генератором тока. 91 Рнс. 25 К Энвнвцинтныс схнсм ПТ, В реальных ПТ,.емкости С„и С нелннсйны, их зависимость от напряжения есмпоказана на рис.2.51,е. Для многих случаев применения ПТ зти емкости можно рассматривать как постоянные, поскольку довольно резкое их изменение наступает при малых значениях есн ь ~сои (для ПТ с коротким каналом обычноеси, = 5В). Полевой транзистор в ГВВ может включазып по схеме либо с ОИ, либо с ОЗ. В первом случае можно полу ппъ высокое усиление каскада по напряжению, максимальное значенме Кц которого ограничено требованиями устойчивой работы: М 1(В+)пС.е~)мС~!.
(2.60) Вюпоченный по схеме с ОЗ полевой транзистор может устойчиво работать на более высоких частотах, но лишь в качестве усилителя мощности. При анализе работы и расчете режимов ГВВ на ПТ выходные статические характеристики (см. рис. 2.50) и проходные (см. рис. 252) можно с успехом идеалнзировать (рис. 2.53,а,б). Проходная характеристика сс =~(ези) (рис. 2.53ф) начинается некотором пороговом напряжении Ез, на затворе, имеет почти тичный участок АВ и участок ВС почти линейного изменения с~ при нз енин сзи.
Идеализированная характеристика ПТ и соответствующий график импульса тока стока с представлены на рис. 2.53,а и б. Проходная характеристика (см. рис. 2.52) определяется крутизной характеристики тока стока Я = су», и напряженнем отсечки Е'з„. Семейство выходных 92 Рис.
2.52. Прохоянаа хараихсристиха ЛТ идеализированных характеристик описывается следухощими параметрами: крутизной характеристики тока стока Я = Ы,/дези, крутизной линии граничного режима Я,р = гйа, = 6Г,Гг2есн, напРЯжением отсечки тока стока езпи Есзи. Определение параметров Я, Е'зн, Я„, лдя идеализированных характеристик можно выполнять по методике, изложенной в 9 2.6 применительно к лампам.
Если подать на затвор и сток ПТ напряжения ез„и еси, то ток стока Гс = Е(ези -Е'зи) (2.6!) Уравнение для амплитуды импульса тока стока в граничном режимет гс Е~реси (2.62) ге св а) д2 Рис. 2. 53. Идсализацна СХ пансвых транзисторов 93 Нетрудно заметить, что полученные для ПТ идеализированные СХ полностью аналогичны идеализированным характеристикам лампового пентода или триода с 22 = О. Одинаковы также и уравнения идеализированных СХ (2.61) и (2.14).
Этим обстоятельством воспользуемся при анализе работы ГВВ на ПТ. Принципиальная схема резонансного ГВВ на ПТ, включенном по схеме с ОИ, показана на рис. 2.54. На затвор через разделительный конденсатор С, подается напрвкение возбуждения из = Узсозвг и через сопротивление Я, — напряжение смещения Ези. Мгновенное напряжение на затворе ези = Езн + Узсоша Для питания цепи стока через дроссель Ь, подводится напряжение Еси. Постоянная составляющая тока стока вся течет через 2,, к источнику питанию Переменная составляющая проходит через конденсатор С,.
На резонансном контуре, настроенном на частоту ех, вьщеляется напряжение У~ = 2с,Е, = Ус. Мгновенное напряжение на стоке еси = Есн — Уссошп Подставив в уравнение (2.61) значения езн = Езн+ У~совам и совем из есн м Есн — Уссоми, после преобразований получим уравнение восходящей части динамической характеристики тока 1 (рис. 2.53,а, линия АС): (2.63) 'с = Е (Ези й"зи + Еси(~за ЕесУ4~с Правееточки С,т. е. при еси>Еси+(Езн-Е'зи) УсШз, идинамическая характеристика совпадает с осью абсцисс.
На рис. 2 53,хх имеются две динамические характеристики: А,С, при Емм = О и АСХ> при Е, = Я,аа . При выбранной аппроксимации СХ ПТ амплитуда импульсов тока стока 1~ в недонапряженном режиме не зависит от Я, и Еси, а образующая импульсов тока стока имеет косинусоидальный характер. Подставив выражение для езн в (2.61), получим уравнение для 1с в виде функции времени: 'с = Е(Ези -Е'зн) + Е(~асошь (2.64) Рис. 2.54. Схема ГВВ на ПТ Отсюда, положив 1с = О и вз = О, получим соэ9 = — (Еэи — Е'эи)~11з С учетом (2.65) уравнение (2.64) можно представить в виде (с = ЯП~ (совем - соя9) при вз < 9; ~ =О приап>9. Амплитуда импульса тока г определяется из (2,66) при аз = О: (2.65) (2,66) 1 =Еиз() — сочв). (2.67) Все приведенные соотношения полностью аналогичны соответствующим соотношениям для лампового триода Р = О.
Поэтому последующие формулы, необходимые для расчета параметров режима ПТ в граничном или недонапряженном режиме, приведем без вывода, учитывая, что соответствующий вывод сделан в $ 2.7 — 2.9. Постоянная составляющая и амплитуды первой и второй гармоник тока стока: Еся — 51/зуе(9) = 1~ ае(9); 1ш = И/эУ,(9) = 1с а,(9); 1сз = Е(1зтг(9) = 1с аг(9) Здесь 7„(9) и а„(9) — введенные в Э 2.8 коэффициенты разложения косииусондального импульса. Если выбран тип ПТ (известны Я, Я,э, Е"зи), задана необходимая полезная мощность в нагрузке Еп выбраны напряжения питания в цепи стока Еси и утоп отсечки тока стока 9, то коэффициент использования стокового напряжения в граничном режиме ~ = 0,5+ 0,5 ЯХР,~~ля Ь~ ~. Для недонапряженного режима следует принять 1 < 1ч При выборе напряжений питания Еси, смещения Ези и амплитуд переменных напряжений следует учитывать, что для мощйых генераториых ПТ существуют (даются в справочниках) максимально допустимые мгновенные напряжения на затворе ези „н стоке еси „, максимально допустимые постоянные напряжения Еэ„и Е „„и максимально допустимый ток 1~ .
При работе ПТ в реальных устройствах зти напряжения и ток йе должны превышать допустчмые значения. Коэффициент усиления ГВВ с ПТ в недонапряженном или граничном режиме можно приближенно получить из следующих соображений: внутреннее сопротивление М, (см. рис.
2.5!,б), составляющее для мощных ПТ несколько сотен ом, всегда много больше, чем Я,„,. Поэтому выходная мощность на нагрузке Я, Р, = 1(~ Еу,(0)1 Е,12. Во входной цепи ВЧ мощность рассеивается на сопротивлениях Я„ Е,„, Е„ (см. рнс. 2.51,б) и на сопротивлении Я, (см. рис. 2.54). Поскольку Е, «Я,„и Я„«Я,„, то мощность, рассеиваемая во входной цепи, Р = (~У,/2Е, где Е,„= Я,Я' /(Я, Е',„).
Здесь Я',„— эквивалентное активное сопротивление на частоте в цепочки из Я,„н Свс Коэффициент усиления по мощности К = Р,1Р,„= Еэу',(В) ЕЖ,Л,„. Расчет параметров ГВВ на ПТ с ОИ по приведенным выше формулам можно проводить на любых рабочих частотах, Однако на частотах выше 30...50 МГц, где уже заметно влияет емкость С,„(см.
рис. 2.51,0), после расчета параметров режимов и выбора элементов схемы ГВВ целесообразно проверить устойчивость усиления. Для этого нужно по справочнику определить Г-параметры для ПТ, приведенные проводимости'источника возбуждения 6, и нагрузки б„(см. $ 5.б) н подставить в формулу для петлевого усиления каскада: К= 1 "мГа!+ 1(е ! Гм Г,э! 2(х н + 6,) (еэг + ~ ) где Яп и Ем — активные части входной и выходной пРоводимости ПТ. Если К> 1, то ГВВ будет неустойчив.
Расчет параметров режима стоковой цепи на этих частотах производится так, как показано выше. Расчет параметров режима цени затвора, однако, требует учета реактивных элементов эквивалентной схемы ПТ и может быть выполнен в следукицем порядке. Из справочника для выбранного ПТ выписываются необходимые параметры: напряжение отсечки тока стока Е'зи = Е, сопротивление насыщения г„= 1/Еч„внутреннее сопротивление ПТ Яь а также напряжения питания цепи стока Еси и 'угла отсечки тока стока 0 для заданной мощности определяются Р„Уси, а также параметры в цепи стока: уш = 2Ф(~си' (со = (с по(0))цФ); 4э = (~си)~ш = (~'си(2Р~ ° Для цепи затвора определяются: амплитуда напряжения возбуждения изи = 2,, (1 + Е,)К,.УЕУ,(0).
напряжение смещения на затворе: Ез = Е'3- (1зи созВ' амплитуда тока в цепи затвора: 1з = ХеС,~ 0 + В 11с';) 1с 1УУ~(В) глеХ=)+у,(В)ЯЯ Я',С 1С (Я +В',). В формулах для 11зи, 1з и Х сопротивление Я'; — зто внугреннее сопротивление выходной цепи транзистора переменному току 1с, с учетом угла отсечки: Я', = Я,1 у,(В), где Я,. — внутреннее сопротивление транзистора постоянному току, взятое из справочника. Присутствие в формулах для (1зи и 1з множителя (! + Яв„И',) объясняется тем, что в цепи тока стока имеются последовательно включенные источник с напряжением Есн, эквивалентное сопротивление нагрузки Яэ„и внутреннее сопротивление транзистора Я'с Указанный множитель учитывает падение напряжения от тока стока на внутреннем сопротивлении транзистора.
Эквивалентная схема входа ПТ, включенного с ОИ, состоит из трех последовательно включенных элементов: Ь он С ои и г„о„, которые рассчитываются по формулам =~,+(В,.+В„+1.„|~,6)1С 1Х; 1 хои =1з+~,/Х; С,„,и = ХС„1() + Л„ЯУ,(В)). Определив по этим параметрам резистивную и реактивную составляющие входного сопротивления ПТ в схеме с ОИ: г *он' ~вк ~в1'ыои ~~'все|он' можно рассчитать мощность, потребляемую ПТ от предыдущего каскада Р,„=!'зг,„12 и коэффициент усиления ГВВ по мощности Кг= Р,1Рвс При расчете частотных характеристик и устойчивости ГВВ на ПТ для работы в диапазоне выше 60...80 МГц следует использовать более сложную эквивалентную схему, точнее описывающую внутренние емкости транзисторов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
