Белов Л.А., Благовещенский М.В., Богачев В.М. и др. Радиопередающие устройства. Под ред. М.В.Благовещенского, Г.М.Уткина (1982) (1095868), страница 30
Текст из файла (страница 30)
При учете емкости С„, проявляется реакция коллекторного напряжения на коллекторный ток за счет воздействия выходного напряжеРис. 8.2. Схема транзксторного умножителя частоты 134 ния на эмпттерный переход. С качественной стороны, как и на низкой частоте, это приводит к уменьшению амплитуды гт'-й гармоники коллекторного тока. Используя конкретные параметры транзистора и схемы, с помощью формул, полученных в 9 2.3, можно определить гармонические составляющие токов коллектора и базы и подробно рассчитать режим УЧ.
В заключение обсудим вариант схемы транзисторного УЧ (рно. 8.2). Фильтры Фг н Ф, создают напряжения гармоннческой формы на базе и коллекторе. Для этого требуется, чтобы сопротивления фильтров со стороны транзнатора были малыми на всех частотах, кроме ызх для Фг н Мюэх для Фз. На входе и выходе каскада кроме П-фильтров (См йм С„Сэ и Ст, См Сэ, Сэ) включены дополнительныее элементы. У ю С, н Сз, Сз, ).з. Параметры их выбираются тан, чтобы резонаис- наЯ частота кемтУРов (.зС, и ' эСа совпадала с АГюэх, а сопРотивление емкости Са на частоте юзх было равно индуктивному сопротивлению контура х',зба.
В итоге оказываются закороченными база с эмиттером на частоте дГюэ и коллектор с эмиттером на частоте юэх. С помощью входного П.фильтра в точке а ддя иа частоте юэх обеспечивается оптимальное сопротивление для предыдущего каскада. ВЫХОДНОЙ П-фиЛЬтР СОЭДаЕт На ЧаетОтЕ Гтыэх ОПтИМаЛЬНУЮ НаГРУЗКУ ДЛЯ тРаизистора. Расчет фильтров выполняется по тем же формулам, что н обычных цепей согласования, описанных в гл. э. 7 Л А В А 9, АВТОГЕНЕРАТОРЫ РЛ. ТРЕБОВАНИЯ К АВТОГЕНЕРАТОРАМ Автогенераторами (АГ) называются устройства, в которых энергия источников питания преобразуется в энергию высокочастотных колебаний без внешнего возбуждения.
АГ являкпся первичными источниками колебаний, частота и амплитуда которых определяютая только собственными параметрами схемы и должны в очень малой степени зависеть от внешиих условий..В состав АГ обязательно входит АЭ (двух-, трех- или четырехполюсный) и колебательная система (КС). АЭ управляет поступлением порций энергии источников питания в КС для поддержвния колебаний определенной амплитуды. КС задает частоту колебаний, обычно близкую к одной из ее собвтвениых частот. АГ применяются в качестве задающих генераторов, входящих в состав возбудителей передатчиков, гетеродинов приемников, в измерительной и телевизионной аппаратуре и многих других уетройствах.
Выходная мощность АГ обычно играет существенную роль только в однокаскадных передатчиках. В многокаскадных передатчиках основные требования предъявляются к стабильности частоты АГ, которую невозможно улучшить в последующих каскадах. Для стабилизации частоты стараются по возможности защитить АГ от всякого рода внешних воздействий: изменений напряжений иеточников питания, температуры окружающей среды, вибраций, электромагнитных и ядерных излучений и т. д. В качестве колебательных систем а высокими эталонными свойствами часто используются кварцевые резонаторы, а в поаледнее время, резонаторы со сверхпроводимостью. 433 Кроме требований к стабильности частоты АГ, аледует отметить жесткие ограничения на уровни побочных .излучений и паразитной амплитудной модуляции. РЛ. УРАВНЕНИЯ АВТОГЕНЕРАТОРА Схему АГ можно составить, например, с помощью общей схемы уси- лителя мощности (рис.
1.1), подавая напряжение обратной связи с вы- хода ЦС на вход АЭ. В общем случае схема АГ будет соатоять из двух четырехполюсников: активного (АЧ) и пассивного (ПЧ), соединенных в замкнутое кольцо (рис. 9.1), Подобная схема применима и для АГ, построенных иа двухполюоных АЭ (дио)Гь ! Та,и Дах с паДающей вольт-ампаРной хаРактеристнкой — при обрыве связей между АЯ"кань!а ~ АЧ и ПЧ слева или справа), на трехпо6з, чгиырах- ! Вы, люсных АЭ (полевы» н биполярных транзисторах, лампах) и на четырехпоАа Ьм люсных, когда роль АЧ выполняют мнодассаааыа гокаскадные усилители (пролетные кли()т )~ чагмэмх- 1!Уа„стропы и т. д,).
В пассивный четырехполюсник входят колебательная система (контур), цепь обратной связи и Рнс 9 1 Обобщенная схема ВнешНЯЯ нагРУзка, В котОРой Вылеластавтогенератора ' ся полезная мощность АГ. Рассмотрим пропесс возбуждения колебаний в автогенераторе. После включения источников питания (на рис. 9. ! не поназаны) в АГ возникает состояние неустойчивого равновесна.
Колебания в контуре, вызванные ударным возбудсдением при включении источников питания н флуктуациями тока в АЭ и в контуре, усиливаются в АЧ. Контур подчеркивает составляющие спектра, частоты которых близки к собственной частоте контура, этн колебания снова усиливаются АЧ, снова поступают на контур и т.
д. Амплитуда колебаний растет, пока нелинейность АЧ не замедлит нарастания колебаний. Постепенно уотановятся колебания с постоянной амплитудой и частотой, близкой к частоте контура. При атом энергия, выработанная в выходной цепи АЧ. равна энергии, теряемой в ПЧ и входной цепи АЧ. В переходном процессе разность между этими энергиями расходуется на увеличение (илн уменьшение) амплятуды колебаний.
Составим уравнения, связывающие комплексныеамплитуды первых гармоник токов и напряжений на входах и выходах АЧ и ПЧ с их параметрами. Высшие гармоники, хотя и существуют, ио Ваметного влияния на соотношения для первых гармонйк не окааывают. В системе 1ахт Уа111)ах + Унта()аыхз (9.1) 1аыхт = 1 аз!()ах + 1 ааэ()аых: для ПЧ вЂ” 1вхт = Упг,«эх+ Уптэ()вмх~ 1аыю 1пэх1)вх + ~пээ )амхю (9.2) У-параметров для АЧ, где таи, 1«»з... — усредненные по 1-й гармонике )'.параметры АЧ; т'и,, Уи„...
— параметры ПЧ. Складывая попарно первые и вторые уравнения из (9.1) и (9.2), приходим к сис теме и, + у и~~=о, Уз«1)вх + 1зз()аых = ()« где Чтт = у«1«+ уаы уы = уата+ 1птв« (9.4) 1«т = ° аз»+ 1ви«1«а»аз«+ 1яза Каждый из этих суммарных матричных элементов является функцией напряжений ()„, 0,ы, и текущей частоты «р. Предатавив в системе (9.3) матричные элементы и комплексные амплитуды напряжений как функции дифференциального оператора р мм «(т«(г, можно получить дифференциальн)яе уравнения, описывающие переходные и установившиеся режимы АГ.
Из них можно найти законы установления амплитуды и частоты колебаний и их значения в атационарном режиме. Если в качестве АЭ используется активный двухполюсник, уравнения существенно упрощаются. Примем для определенности, что на схеме рнс. 9.1 отсутствуют связи слева от АЧ и ПЧ. Тогда вместо (9.3) останется (9.8) у() = о. Здесь индексы «22» н «вых» потерялн смысл и опущены, Символнчеекая проводк- мость 7 равна (9.6) у= уа+ ув, где Уа и Ув — проводимости активного двухполюсника и КС. Чтобы в такой схеме возникли колебания, вещественная часть У« = Оа+ )Ва должна быть отрицательной и компенсировать потери в КС. Г!сдроби«а диодные автогенераторы рассмотрены ниже, в гл. 18 н 19. Вернемся к уравнениям (9.3), Для решения системы следует исключить одно из переменных: (), или О,ых.
Из первого уравнения имеем () „= — (у~Ли)(),„, (9.7) и, подставляя во второе уравнение, получаем (9.3) (уиуи — у„у )и,„„= О. Аналогично, исключая (),„и приходим к уравнению (ут,узз — т(» узт)и, = О. (9.9) Выражения в акобках в обоих уравнениях имеют амысл символических операторов, действующих на переменные ()ах или Оа„х, Эти операторы одинаковы, поэтому законы изменения О, и (),„х во время переходного процесса идентичны. 13У Представим АЧ на рпс. 9.1 параллельным соединением двух четырехполюсникав в соответствии о преобразованием матрицы АЧ: и там Увез 1 ~б б1 ~ твп та!з (9,10) где Зх = Уаы Уазз (9.1 !) Увы + ~пи Узз Уазз + Упзз~ Уаз 1 азз + Упзз (9 19) Представим объединенный пассивный четырехполюсник (ОПЧ) П-образной схемой замещения из трех проводимостей: У„У„У„причем проводимость У, включена параллельно выходу ИАЧ, У, — параллельно его входу, а У, — между выходом и входим ИАЧ.
В результате получим эквивалентную схему АГ (рис. 9.2), которую называют вобобщенной трехлочечиой схемою. Многие реальные схемы АГ можно привести. к, эгей эквивалентной схеме. Проводимости У„У„У, связаны с матричными элементами ОПЧ ИЛЭ Ь 3~0зх выражениями Уз = Уы+ 1зь 1з = Уы+ Узз> 1в = Узз! (9,14) Узз Уз + У в~ Узз 1 ва з У„= У, + У,. (9.15) Ясно, что каждый из параллельно включенных четырехполюсников, входящих в ОПЧ, можно представитьсвоей П-образной схемой замещения с проводимостями и Рас. 9Д.
Схема обобщенного аатотенератора с ннеальнмм актнннмм влементом и объединенным пасснннмм четмрехпо. лнзсннком Уаз = Уазз + Узза Уаа = 1азт+ + Уазз~ Уав = Увы» (9 10) Первая матрица описывает идеальный активный четырехполюсник (ИАЧ) в виде генератора тока 1-9 гармоники 1„управляемого входным напряжением (),х: оха)вх~ (9.12) где $, — комплектная средняя крутизна, для транзистора совпадающая с введенней в гл.
2 среднеи крутизной З„з. ИАЧ называется идеальным потому, что его влвдиая, выходная и проходная проводимости равны, нулю. Гзтора~ манрица в (9.10) описывает пассивную часть АЧ, в змггорпй учгезизь виутрниине потери и реактивные проводимости АЧ. Таким ойраенм, эквивалентная схема АГ теперь состоит из трех четывехпплкзсяззвзза, включенных параллельно: ИАЧ и двух взаимных ПЧ, которые целесообразно объединить в один с матричными эле- ментами 2 пе "2 222~ У21 ~ п22 + Уп12~ ~пв ~ 211 + Упгхю и тогда е1 еа1+ У212 12= ~пах+ хпхю 2~2= Х~ае+ й(пе (9.17) (9.21) Из выражений (9.13) и (9.18) следует, что иа свойства АГнлняют суммарные проводимости 11, уа, 2'„а распределение пх составляющих между активным и пассивным четырехполюсиикачи не имеет значения.
Вернемся к уравнениям (9.8) и (9.9) и преобразуем выражение в скобках, используя понятие средней крутизны 8,: (уп ° 22 у12 81 ° 12)(1вх Разделив выражение в скобках на разность 1'„ӄ— УД, не равную нулю', получим (1 — 8,2„)(1, = О, ,(9.19) где 2 = ™ Ув г, х, ты тм — т12 т1 те+т1 та+те тв Х1+ Ее+Хе — так называемое управляющее сопротивление (2, 11); 21 = 1)У1; 22 = 1/У„' 22 = 1/Уа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
