Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 76
Текст из файла (страница 76)
7.32 устройство защиты этого каскада от перемодуляции н от перегрузок нз-за рассогласования связи с антенной. В сравнительно мощных усилителях приходится использовать большое число транзисторов, поскольку в режиме)уинейного усиления даже лучшие современные образцы отдают только 50...500 Вт. И даже прн таком использовании транзисторов линейность АХ получается сравнительно невысокой ( Кз и -25 дБ).
При повышении коэффициента использования транзисторов по напряжению ~,„= (7 1Ек нелинейные Е'ем а3 Рис. 7.33. Схема усилителя иа БТ с аетосмегиеиием и сонротиалением Л„ 380 искажения нарастают очень быстро в отличие от искажений в ламповых усилителях. Объясняется это тем, что транзистор является прибором с комплексной нелинейностью„вследствие чего для транзисторного усилителя и модуль к((Уя) н фаза са((Уя) коэффициента передачи к= = К((Уя)ехр)св((У ) зависят от многих параметров, в том числе и от амплитуды усиливаемого сигнала, В гл.2 при анализе эквивалентной схемы биполярного транзистора было указано, что значение емкости С„зависит от величины мгновенного напряжения на коллекторном переходе е„„. Эта емкость во многом определяет выходную емкость транзистора С„н.
Схема простейшего усилителя с реэистивной натрузкой с учетом выходной емкости транзистора С„,„представлена на рис. 7.34,а, а его упрощенная эквивалентная схема — на рис. 7.34,6. При подаче на вход напряжения с переменной амплитудой и,„(У) = (Ув(У)совет У напряжение на нагрузке этого усилителя может быть представлено ввиде Ин(У) = (УК(У)СОЯ(ОУОУ вЂ” СР((УК)), ГДЕ (У, (У) — НЕЛИНЕйНаЯ ФУНКЦИЯ От (Уя(У); сР((Ук) = -агсгй(соС,н„((Ук)Я„) — также нелинейнал фУнкциЯ от (Ук(У). Аналогичные результаты получены для резонансных усилителей. Исследования транзисторных усилителей показали (рис. 7.34,в), что при Е й0,5усилениепостоянно,г,- сУя,аср((У ) малб(меньше 1...3').
При увеличении с до Р из-за снижения 1) К((Уя) падает и сильно увеличивается ся((Ук). В этой области Ча((У ) изменяется почти пропорционально (о (у), При усилении сигнала с переменной амплитудой возникают искажения амплитуды нз-за нелинейности и паразитная фазовая модуляция из-за нелинейной зависимости са((У ). Эта паразитная ФМ в конечном счете также приводит к нелинейным искажениям. Аналогичные явления имеют место в усилителях на полевых транзисторах, где выходная емкость С„+ С, н нелинейна (см. рис.
2.52) н это также приводит к паразитной ФМ. Современным вариантом мощного усилителя с полезной мощностью до 5 кВт для передатчиков оперативной связи является ламповый УРУ. ас й„ Саян с аУ 4У )с Рис. 7 34. Нелинейная емкость в усилителе 381 Такие УРУ, собранные по двухтактной схеме, обычно содержат до 10 — 12 ламп, работающих в недонапряженном режиме с 0 = 90'.
Для подавления высших гармоник применяют перестраиваемые или сменные фильтры и устройства для согласования выходного каскада с антенной. Усилители с распределенным усилением менее чувствительны к рассогласованию с нагрузкой и не требуют введения быстродействующей защиты. Для повышения выходной мощности, КПД„коэффициента использования ламп ч, = Р,,„„„!Р,„,„ и некоторого снижения уровня нелинейных искажений в УРУ применяют неоднородные анодные линии с волновым сопротивлением, понижающимся по мере приближения к выходу.
При тщательном проектировании и регулировке УРУ обеспечивают К, = 40 дБ, однако КПД усилителя оказывается низким из-за малого КПД ламп по анодной цепи (П, <. 37 '/о) и из-за сравнительно большого расхода энергии в цепях накала и экранирующих сеток. Тщательное изготовление эквивалентов длинных линий и симметричная установка режимов ламп в плечах двухтактного УРУ позволяют подавлять вторую гармонику в такой степени (больше 43 дБ), что норма на излучение гармоник может быть достигнута без дополнительной фильтрации.
Оконечные усилители передатчиков с ОМ средней и большой мощности (Р, „,. > 5 кВт) выполняются на лампах, главным образом на тетродах, по схеме с общим катодом или общими сетками. Современные мощные тетроды — левые лампы с протяженным нижним сгибом характеристики (к = Яе,). Наиболее мощные тетроды отдают до !800 кВт полезной мощности. Для получения малого уровня искажений лампы должны работать в недонапряженном режиме и без сеточных токов.
Параметры режима выбирают следующим образом. Напряжение анодного питания Е, выбирается равным (0,8...1)Е.„„,„. Коэффициент использования анодного напряжения для пиковой мощности с„,„выбирают на 3...10 'А меньше, чем для критического режима ~„, Напряжение второй сетки, как правило, выбирают равным номинальному Е„„,„. Это напряжение должно быть стабилизировано. При таком выборе обеспечиваются хорошая линейность АХ и высокий КПД и,„,„„,. (см. з 2.9). Выбор напряжения смещения Е, на первой сетке требует особой тщательности, поскольку от него зависят линейность АХ (см.
рис. 7.27) и средний КПД анодной цепи и,,„. Для получения высокого и,, выбирается режим работы с отсечкой анодного тока при больших значениях напряжения возбуждения 6;, т. е. рабочая точка выбирается на нижнем сгибе характеристики 1, = Яе,). Для получения наибольшей линейности АХ усилителя с лампами, у которых 21 = О. необходимо, чтобы крутизна характеристик анодного тока Е = й/Ие, при е, = Е„„, 382 была равна 0,55,я, где Я вЂ” средняя эффективная крутизна для максимального режима. Для ламп с (Э м 0 оптимальное значение Е, „, минимизирующее Кзыл, может быть получено с помощью ЭВМ.
Что касается приблизительного расчета, то для ламп с коротким нижним сгибом характеристики Е„„, обычно почти совпадают с напряженнем отсечки анодного тока Е', для идеализированных характеристик. Для ламп с малым значением 2) н протяженным нижним сгибом характеристики предыдущий способ приводит к большим ошибкам.
Для ннх имеется простой графический способ определения приблизительного значения Е„(рис. 7.35), прн котором для большинства типов ламп получаются сравнительно малые ошибки. В соответствии с этим способом ориентировочно находят (,, отмечают точки а и б н через них проводят прямую до пересечения с осью абсцисс (точка г). Напряжение Е„соответствующее точке г, и принимается за Е„„,.
По этому же рисунку (точка в) определяется ток покоя 1„. За крутизну при расчете максимального режима принимается значение Я = (йа.. В этом режиме через лампу течет сравнительно большой ток покоя („ который необходимо учитывать при расчете потребляемой анодной цепью мощности Р,. Наиболее точный расчет для Ре получается на ЭВМ. Для расчетов с ошибкой, не превышающей 7 %, можно рекомендовать следующую методику; реальная лампа заменяется лампой с соответствующими идеализированными характеристиками, работающей с 0 = 90', и параллельно включенным по постоянному току резистором, через который течет ток Ы„. В этом случае потребляемая мощность Ре = Е,Уе(Х)(ю = Е„((ю + б(„), где 1,е — постоянная составляющая, рассчитанная по идеализированным характеристикам; 1„— ток покоя, а б — поправочный коэффициент, для большинства типов ламп Ь = 0,25...0,32. При усилении сигналов с переменной амплитудой средняя потребляемая мощность Р =Е1о ° Уо(о)= Е(! Х++б() где Х вЂ” среднее значение безразмер- г ной амплитуды усиливаемого сигнала.
Рассмотрим важный вопрос о степени использования ЭП по мощности в усилителях сигналов с ОМ. В отличие от усилителей сигналов с постоянной амплитудой (напрнмер, сигналов с ЧМ, ФМ и др.), в которых на анодах ламп рассеивается не- и,.„ изменная мощность и устанавливается постоянный тепловой г тз5 кр у режим, в усилителях сигналов с ОМ смешения эти параметры оказываются переменными. Нагрев анода, первой или второй сеток в лампах вследствие тепловой инерции и из-за кратковременности пиковых значений У„определяется средними значениями мощностей рассеяния Р, „.
В этом случае допустимость режима следует проверять по условию Р,„< Р,„„,„, где Р,и,р = Ра Х-Р, Х, значения Х и Хз можно взять из табл.7.1. При усилении телефонных или многоканальных телеграфных сигналов средняя потребляемая от источника анодного питания мощность Р, заметно меньше максимальной Р: Р~ = Ра Р(ст) < Рв . При проектировании современных передатчиков этотфактиспользуетсядля снижения массы и стоимости источников питания. Поскольку режимы телефонии и многоканальной телеграфии для передатчиков с ОМ считаются, как правило, основными, то максимальную мощность передатчика Р, можно устанавливать по этим видам работы. Мощность при одноканальной телеграфии (ЧМ, АТ, ФТ) целесообразно устанавливать в 1,5„,3 раза меньше.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
