Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 19
Текст из файла (страница 19)
При анализе ГВВ на ПТ с барьером Шотки также рекомендуется воспользоваться эквивалентной схемой именно для этих транзисторов ~27). Что же касается расчета энергетических параметров, то их можно определить по СХ вплоть до самых высоких рабочих частот. Необходимость радиатора при проектировании ГВВ на ПТ и его размеры определяются так же, как для ГВВ на БТ (см. $2.! 6).
2.18. МОДЕЛИРОВАНИЕ НА ЭВМ ЛАМПОВЫХ И ТРАНЗИСТОРНЫХ ГВВ В з 2.4 было упомянуто, что существует довольно много различных методов моделирования физических (и даже не физических) объектов. Эти методы можно разделить падве группы: физическое моделирование и математическое моделирование. Физическое моделирование крупных систем (например, гидроузлов) широко применяется.
Однако для многих систем и устройств, для которых еще 20 — 30 лет тому назад создавались электрические модели, позволяющие выяснить, например, параметры колебательных или переходных процессов, сейчас разрабатываются математические модели, реализуемые на ЭВМ. Математическое моделирование в отличие от физического оказалось более быстрым, существенно более дешевым, свободным от разрушающего действия экстремальных условий испьггания. В настоящее время оно широко применяется для анализа работы, расчетов и проектирования электрических устройств, в частности каскадов передатчиков колебательных систем и др. Математическая модель например, каскада передатчика — это программа, написанная на одном из языков программирования, реализующая алгоритм, описывающий с необходимой точностью процессы в элементах этого каскада.
Таким алгоритмом, например, для ГВВ на лампах может служить набор формул, полученных в $ 2.5 — 2.! 5, для ГВВ на транзисторах — наборы формул, приведенные в з 2.!б — 2.17. Естественно, что при этом на модель ГВВ распространяются все ограничения, при которых формулы получены (например, диапазон рабочих частот). Такая программа, введенная в ЭВМ, особенно при дисплейном вводе-выводе, позволяет очень быстро найти наиболее подходящие режимы, оптимизировать какие-то показатели (чего не обеспечивает даже хорошо сделанный макет этого каскада), существенно облегчает оптимальное проектирование всего передатчика благодаря многократной пригонке друг к другу отдельных его частей.
Рассмотрим теперь подробнее составные части математической модели (ММ) функционального каскада передатчика. Центральным элементом, наиболее трудным для моделирования, является электронный прибор. Математическое моделирование ЭП в значительной степени определяет оперативные свойства модели каскада (объем необходимой памяти ЭВМ, затраты машинного времени на расчеты, временные затраты на подготовку и введение в ЭВМ сведений о параметрах и характеристиках ЭП).
В з 2.4 отмечалось, что ММ какого-либо физического объекта (в данном случае функциональный каскад передатчика) содержит математические объекты (например, числа, векторы) и отношения между ними, т.е. уравнения, формулы. Применительно к ММ ЭП в качестве математических объектов могут быть числа — значения напряжений на 98 электродах ЭП, значения токов в цепях, а в качестве отношений— связывающие их формулы. Например, если к числу математических объектов для генераторного триода отнести числа — значения Я, 2У, йв Бщ, Еа, Еев (параметры, описывающие семейство идеализированных СХ), а в качестве отношений использовать формулы из з 2.6 — 2.9, то получим ММ триода с идеализированными характеристиками. Эта модель может использоваться в диапазоне частот от самых низких до г',в— частоты, при которой время пролета электронов от катода до анода не превосходит тир ~ 1/36 /' е, т.е.
когда лампа безынерционна. Поскольку йри идеализации СХ теряется информация об их сгибах, делались многочисленные попытки аппроксимировать эти характеристики замкнутыми функциями (полиномами, логарифмическими функциями, функциями арктангенса и др.). Однако использование такой аппроксимации СХ ЭП для расчетов без ЭВМ оказалось достаточно затруднительным из-за сложности, а для расчетов на ЭВМ целесообразнее использовать другие аппроксимации, более точные и удобные для ввода в ЭВМ.
Примером более простой аппроксимации СХ для диапазона рабочих частот, в которой ЭП может считаться безынерционным, является полигональная аппроксимация. В качестве математических объектов для ММ ЭП при такой аппроксимации СХ используются числа — дискретные значения напряжений на электродах (упралляющая и экранирующая сетки, анод, затвор, сток, база, коллектор), соответствующие токи в цепях этих электродов, а также входные и выходные данные. Для пояснения на рис.
2.55 показаны реальные СХ генераторного триода. В качестве математических объектов здесь используются напряжения на управляющей сетке е1П, в~~1, ес'1, ..., еГ">, напряжения на аноде е~'1, е~~~, Е1Л,..., Е~ВП И СООтВЕтСтВуЮщИЕ ИМ аНОдНЫЕ г, (Е1'з, Е1П), Г',(Е~~1, Еси),..., ,..., 1, (е1">, ег,"г1) токи. К указанным постоянным математическим объектам, описывающим свойства конкретного ЭП, следует добавить переменные математические объекты — мгновенные значения напряжений на электродах и токов в цепях этих электродов ес(аг), е,(аг), 1, (аг) и 1, (аг). Для повышения точности и экономии памяти ЭВМ и времени счета общее число математических объектов должно быть согласовано с необходимой точностью, а их размещение в активной области СХ целесообразно делать более частым там, где СХ более нелинейны (в данном примере при малых е, и е,).
Выше уис упоминалось, что граничная частота ЗП усе устанавливается из условия, что фазовый сдвиг выходного тока по отношению к упоавляюшему сигналу нс превосходит 1О' или Изб части периода. 99 Рва 2.55. Прннер аппрояснмвяин СХ В качестве отношения между математическими объектами, например в комплексе программ ШАКА, используется формула линейной интерполяции на плоскости, в которой для нахождения 1, (вг) или г', (еи) по заданным значениям е,(еи) и е,(ен) используются два ближайших к е,(а!) дискретных значения е,()у) и е,()т + 1) и два ближайших к е,(ен) дискретных значения е,(М) и е,(М+ 1), а также по четыре соответствующих дискретных значения тока: 1, [е,()У), е~(М)); 1, [е,(Ж + 1), е,(МВ 1, [е,(К,е,(М+ 1)) и 1, [е,(Ф+!), е,(М+ 1)3 На рис.
2.56 иллюстрируется методика определения тока 1,. При получении расчетной формулы для 1, (или г,) допускалось, что в пределах четырехугольника ВСУЕ с двумя криволинейными сторонами ток 1, изменяется линейно с изменениями е, и е,. Формула для расчета мгновенного значения 1, по мгновенным значениям е, и е, имеет вид ~а ~а Р~~ М) Ра [Ра (Л» М !) ~а Р1~ М)1 Ре (~в ()У 1~ М) — ~; (Ф, М) + р, [1, (К+ 1, М + 1) — 1, (К+ 1, М) — !, (К, М+ 1) + + 1,(Ж, М)]), <и+р наба еа еаОт~р еа Рнс, 2. 5Ь, К методике определанна анолного тока где Р, = (еа еа(М))/(е,(М+ 1) — еа (М)) Ра = (е,-е, (Фф(е, (К+ 1)— -е, (А1)) Аналогичные формулы можно использовать для расчета токов в цепях других электродов ЭП. Структурная схема программы, моделирующей ЭП, состоит из элемента ввода значений е, и е„циклов для поиска значений е,(Л), е, (Ф + 1), е, (М) и е, (М + 1), удовлетворяющих условиям е, (А1) «е, ъ ь е, (У + 1) и е, (М) < е, ь е, (М + 1), и элемента для вычисления 1„1, ( рис.
2.57). Описанная в последнем примере модель ЭП сочетает идейную простоту и возможность получения высокой точности и допускает дальнейшие усовершенствования. Математические модели инерционных ЭП, достаточно точно отражающие протекающие в них процессы, значительно сложнее приведенных выше ММ. Например, для БТ в качестве отношения между математическими объектами (значение тока возбуж- ' дения, Ц, ар, ал Е„, Ев и др.) оказывается система из двух дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами. Получив ММ ЭП, можно перейти к рассмотрению ММ генератора с внешним возбуждением. Укрупненная структурная схема программы для ММ ГВВ приведена на рис. 2.58.
Она состоит из ММ ЭП и дополнительных элементов. Эти дополнительные элементы должны содержать ММ формирователей напряжений на электродах ЭП в соответствии с исходными данными. Например, при исходных данных: Е— , — напряжения анодиого питания; У, — амплитуда напряжения на аноде; Е, и У, — напряжения смещения и возбуждения на управляющей сетке для ГВВ с резонансной нагрузкой — формируются мгновенные напряжения на аноде и насетке:е, = Е,— У,соя оп;е, =Е, + У,сохам. 10! Рнс. 2,57. Структурная схема моделн ЭП Рнс. 2.58. Структурная схема ММ ГВВ Заканчивается программа ММ ГВВ блоком гармонического анализа вводного и сеточного токов, в результате работы которого получаются токи 1,, 1аи 1, 1„; и др.
Математическая модель функционального каскада передатчика содержит в своем составе ММ ГВВ, а также два дополнительных блока (рис. 2.59). В первом из них находятся ММ датчиков управляющих сигналов. Датчики могут быть различными в зависимости от функций каскада. Например, для моделирования усилителя с бигармоническим возбуждением датчик формирует напряжение вида е, = Е, + У„(соз ее7— - 1с соз ле77), где и — номер гармоники; 1с — относительная амплитуда гармоники.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
