Белов Л.А., Благовещенский М.В., Богачев В.М. и др. Радиопередающие устройства. Под ред. М.В.Благовещенского, Г.М.Уткина (1982) (1095868), страница 23
Текст из файла (страница 23)
5.!3) К катоду приложено напряжение возбужденнк (1зх, поэтому нзпряженне нзкзлв приходится подавать через .двз одннзковых дросселя 5~ ., = гвкз, рзссчнтзяных нз большой ток нзкзлв. Конденсаторы Сбвз — — Сввз образуют нскусственную среднюю точку, в которую подается нзпряженне (1вк. Это сделано для уменьшення фоня прн пнтзннн йвквлз переменным током. По постоянному току среднюю точку создают резнсторы к, = йз, уствновленные после дросселей. Параллельно соеднненные резисторы й, н й, образуют цепь кьтодного звтосмещення. Прпнцнпы расчета блокнровочных злементов осгзются прежними, т. е. Хсзш- Хс бп э=)хэх 11Ас Хьб г Хьо э 2АьХцс. „' Х ' Хс Хьз 3!А (5. 40) (5 А1) (5.42) где лс 50...200; А =!0...20.
Приведенные примеры, естественно, не нсчернывзют всего многообрззня схем усилителей мощности, отлнчзюшнхсн видами межкзскздной связн, цепей согласования н способзмн подачи пнтзющнх напряжений, ГЛАВА 6. СЛОЖЕНИЕ МОЩНОСТЕЙ АКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ бл. ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ АКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Когда мощность передатчика превышает полезную мощность одиночного АЭ, приходится включать несколько АЭ.
При этом возникает задача сложения мощностей, представляющая особый интерес при реализации транзисторных устройств, поскольку единичная мощность транзистора относительно невелика. Рассмотрим различные способы сложения мощностей АЭ. При параллельном включении двух АЭ (рис.
6А) через общую нагрузку Х ет, что должны быть малыми для токов высоной частоты сопротивления кзк самой емкости Сс, тзк н соеднннтельных проводов. Сопротивление емкости С можно счнтзть малым в тех случвнх, когда амплитуда нвпряження (1с нв ней много меньше, чем (1вх н Ун. Через емкость Сс протекают гармоники сеточного тока 1о(т) н токи 1 1с „, вызванные соответственно нзпряженнямн (1 (через емкость С с) н (1в (через емкость Сс„). Обычно ток 1з с » 1с„, 1с (т), поэтому последним» можно пренебречь. Следовательно, ток 1с, - -<овхСв с(1к. Но срзвннвзть пзденнв нкпряженнн нз Хс, = 11ызхСс лучше с меньшим напряжением (1вк, в не в Ув, н тогда Гх Еа й) й) Рис 61. Электрическая (а) и эквивалентная (б) схемы усилителя мощности с параллельным включением двух АЭ протекаег сумма выходных токов активных элементов.
Напряжение на нагрузке Ц, создается первыми гармониками токов АЭ (риа, 6.1,6): Ц„= г„1,„, = К„(1,'мх, + 1 ). (6.1) Отношение напряжения ()„на общей нагрузке к выходному то одного из АЭ называется кажущимся сопротивлением нагрузки этого АЭ. Кажущиеся сопротивления для АЭ, и АЭ,: Ун = ()и11вых 1 = Хи (1 + 1выхх/1выхх)х 2„= и„(1..„= г„(1 + 1„.„,)1;„„,). для (6.2) Согласно (6.2) взаилюдействие активных элементов проявляется в том, что кажущиеся сопротивления Е„', Х„", на которые они нагружены, отличаются от Хн и зависят от соотношения токов АЭ.
Полезные мощности, отдаваемые АЭ, и АЭ„складываютая в общей нагрузке.' Рх = Р1+ Р!" = 0 5Ун 1ввухх гоз (Ри+0 5Ун /вых, соя янх (6.3) где ~р„' и <р„' — фазы токов 1,' „, и 1," „, относительно напряжения (3 . Суммируются и мощности, потребляемые АЭ от источника питания Е,; Ро — Ро+Ро=Е,1в,о+Еп1х хо (6.4) Совместная работа АЭ наиболее эффективна, когда они идентичны и режим их одинаков. При этом, если Х„= Я„, то в соответствии в формулой (6.2) 2„' Р,'=2йи', Ен=Рн=он.
(6.5) Следовательно, схему можно разбить на два самостоятельных (ио не независимых) усилителя мощности, работающих каждый на нагрузку 2Я„. Для получения максимальной мощности Р, каждый АЭ должен работать в критическом режиме на нагрузку )(йнр — — Яйк . Поэтому входное сопротивление ЦС должно быть равно )хи ир = = 0.5 йннр = 0,5 анно Рассмотрим причийы возможного нарушения симметрии режима активных элементов. Пусть фазы оу„' и щ„"не совпадают.
Это может быть вызвано, например, разными значениями фазы крутизны, Если УМ ра- твз Рис 6.2, Схема усилителя мощности с вмнттернмм автосмещением клн симметрн- рования режимов транзисторов ботает на настроенную нагрузку, т. е. между суммарным током 1,„, = = 1,'„„, + 1,"„„, и напряжением 1)н сдвига фаз Иет, но имеется сдвиг фаз ~р между токами Г,м„, и 1." „,, то согласно (6.2) нагрузка для каждого АЭ будет комплексной: Х,', =-)с (1+еитт) Х„" =-Яв(1+ е — 1в/е) (6.6) а полезная мощность упадет до Р, = 0,5 (7„!, „соз (~р!2). (6. 7) Различия АЭ по модулю крутизны и напряжению запирания приводят к несовпадению углов отсечки и высоты импульсов выходных токов АЭ. При этом один АЭ может попасть в недопустимо тяжелый режим по току и мощности рассеяния, а другой, наоборот, может оказаться недогруженным.
Поэтому при включенных параллельно АЭ рекомендуется симметрировать их режимы. Простейшим способом достижения симметрии транзисторного УМ является включение последовательно с эмиттерами цепей автосмещения (рис. 6.2), стабилизирующих режим каждого транзистора. Условия совместной работы двух параллельно включенных в УМ АЭ остаются справедливыми и для т параллельно включенных АЭ. При идентичных АЭ для расчета их режимов надо в соответствующих формулах заменить 2 на т, т. е. Р,= Рв, Р =-глР~, К= пйа (6.8) и так далее.
ЕД. ДВУХТАКТНОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ АКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Схема УМ с двухтактным включением АЭ (рис. 6.3) симметрична относительно точки заземления, а режимы АЭ, и АЭ, одинаковы. Цепь согласования с нагрузкой Х, состоит из попарно равных сопротивлений: Х( = Х( —— Х„Ха = Ха = Х,. Найдем связь между мгновенными значениями токов и напряжений в схеме.
Запишем в символической форме напряжения и„' и и„между точками Оа' и Оа'. и„'=Хт(та' — )цс); ин=ХТ(та+1цс)* (6.9) 7п Дах 7и гмт и а) й Рис. 6.3. Электрическая (а) и аявиаалеитиая (б) схемы Лаухтаитиого усилителя где 1цо — ток в цепи согласования. Разность и', и и," определяет напряжение между анодами (точками а' и а") и равна (6,10) Х, (1,' — 1,') — 2 Х )цс (2 Ха+ Хи) 1цс Отсюда (цо = ((а (а) (Х~1Х)) (б.!! ) где через Х обозначена сумма сопротивлений при круговом обходе контура ЦС: Х=2Х,+2 Ха+Х. (6.12) Из (6.1!) найдем и-ю гармонику тока 1цв. )цсп = (1ап 1ап) (Ххп(Хп) и = 1 2 3 "° (6.13) где Х,„иХ„, 1;„и 1,"„— сопротивления Х, и Х, а также амплитуды анодных токов АЭ, и АЭ, на частотах и-х гармоник. Если 1,' = 1"„(цв = О и мощность в нагрузке не выделяется.
Чтобы создать мощность на выходе УМ, надо поменять на обратное направление одною нз токов в (6.! 1), т. е. напряжения возбуждения ип, и и,'„нужно сделать противофазными: и,'„(7, сов т; и,"„= — (7, солт. (б.! ч) Тогда токи 1,', („ представленные суммами гармоник, можно записать в виде (й =1а +1,асов я+1, 'сов 2т+ 1,' сов бт+ ...! 1", =1,"а — 1а, сов т+1аа сов 2с — 1еа сов ба+ ...
(6.16) Из (6.16), (6.1!) следует, что ток контура !цо при симметрии схемы и режимов АЭ создается только нечетными гармониками, что облегчает фильтрацию гармоник, Фвт Найдем кажущиеся сопротивления 7.„', Ж", и мощности Р!, Р;, поступающие в ЦС. Для этого определим напряжения (/; и (/;, полагая /ис1 2' /а! /а1: (6.16) (6.17) где Х = 2Х, + 2 Ха+Ха. Если настроить элементы Х, так, чтобы суммарное реактивное сопротивление Х при круговом обходе контура обратилось в нуль, что совпадает е условием (4.25), сопротивление 7,, становится вещественным: (6.18) Еа — — Йа = Х'1/га н в четыре раза меньшим сопротивлении контура между точками вклю- чения анодов а' — а» (рис.
6,3): Яа; = (2Х,)1/г„= 4Х !/г„= 4йа. (6.19) В случае, когда Х, = — 1/е1С„Х» = е1/.„Х = О, )т, „. является резонансным сопротивлением контура при полном включении. Кажущиеся сопротивления »~» »1 ! ~»! / За! ' За! (6.2)) При одинаковых амплитудах и противоположных фазах токов 1,! и 1;! их отношение 1;!/1 ! = — 1 и кажущиеся сопротивления для АЭ, и АЭ, равны Йа = Йа = 0,5 Ьа; = 2 Я„как и прн параллельном включении АЭ. Следовательно, все рассуждения относительно нагрузочных характеристик, сложения мощностей, влияния амплитудной и фазовой асимметрии и т. д., проводившиеся для параллельного включения АЭ, справедливы и для двухтактной схемы. Главное достоинство двухтактной схемы — хорошая фильтрапия четных гармоник. Это определяет основную область нх применения— многооктавные широкополосные усилители 5 7.5).
ИВ Сопротивление (У,1/Х) = Е„ представляет собой нагрузку одного из АЭ при отключенном другом. Когда Х! = )Х,, Х, = )Х„ а нагруз- ка комплексная Е„ = га + )Х . Ф.З. МОСТОВОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ аКТИВНЫХ ЗЛЕМЕНТОВ По сравнению с УМ на одиночных АЭ параллельное и двухтактное включение АЭ имеет ряд недостатков, вызванных взаимной связью АЭ через сопротивление нагрузки и внутреннее сопротивление источника возбуждения.
Отметим важнейшие их них. 1. Отказ даже одного АЭ, помимо уменьшения мощности УМ, может привести к перегрузке и отказу оставшихся АЭ, если запас по предельно допустимым параметрам мал. Пробой (короткое замыкание) во входной или выходной цепях одного АЭ выведет из строя весь усилитель, несмотря на исправность остальных АЭ. 2. Неравномерность распределения ~оков АЭ из-за разброса параметров усугубляется связью через общую нагрузку. При некотором сочетании параметров отдельные АЭ переходят из режима генерации мощности в режим потребления.
3. Возникновение паразитных колебаний более вероятно в усилителях с параллельным и двухтактным включением АЭ из-за усложнения схемы и увеличения числа паразитных реактивностей. Устранить перечисленные недостатки можно, ослабив взаимную связь между АЭ. Для этого в настоящее время широко применяются усилители, построенные по мостовой схеме (рис. 6.4). В номинальном режиме мосгового усилзпеля АЭ имеют идентичные параметры и работают в одинаковых режимах.
Поэтому в номинальном режиме ьюст-делитель (МД) распределяет мощности поровну между АЭ, а мост-сумматор (МС) складывает одинаковые мощности АЭ в общей нагрузке. Кроме того, в этом режиме деление и сложение мощностей мостами происходит без потерь (предполагается, что реактивные элементы мостов идеальны). В номинальном режиме основное свойство мостов — взаимная независимость (развязка) АЭ вЂ” никак не проявляется, При отклонении от номинального режима развязка сохраняется. При этом МД поддерживает постоянным напряжение возбуждения, а МС вЂ” сопротивление нагрузки АЭ, при любых изменениях режима АЭ,, и наоборот. Выясним в общем виде, при каких соотношениях параметров делитель мошиостк (рис. 6 5) обладает свойствамк моста.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
