Петров Б.Е. Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах (1989) (1095875), страница 14
Текст из файла (страница 14)
В работе )10] показано, что электронный КПД в рассматриваемом режиме больше, чем в режиме В, вплоть до частоты.),„ж Х 0,5/(ЙяСвых). Следует отметить, что существуют и другие ключевые режимы работы АЭ, которые подробно описаны, например, в П1). ГЛАВА й усилнтвли мощности В состав усилителя мощности входят активный элемент, согласующие цепи, а также цепи питания н смещения. В гл. ! изложены методм расчета электрических режимов работм актнвимх элементов УМ. Чтобы расчетный режим был реализован на практике, нужно правильно спроектировать внеш. ние цепи усилителя — питания, смещения и согласовании. Исходными для расчета внешних цепей являются следующие электрические величины, полученные в результате расчета режима АЭ: напряжения источников питания Еп и смещения Е „, оптимальное сопротивление нагрузки йн АЭ (йересчитанное к выводам генератора тока в эквивалентной схеме транзистора), входное сопротивление йэх =- мех+ +)Хвх АЭ (нли входная проводимость Учх: — — Октай +)В,'„").
й 2.1. Цепи питания и смещения Цепь питания содержит источник постоянного напряжения Е, и блокировочные элементы. Существует две системы питания— параллельная, когда источник питания, Аэ и входная согласующая цепь включены параллельно, и последовательная (рис. 2.Ц (предполагается, что в последовательной схеме согласуницая цепь пропускает постоянный ток). Благодаря блокировочным элементам Сб„и Еб„исключаются потери мощности высокой частоты в источнике питания и устраняется нежелательная связь между каскадами передатчика через источник питания. Разделительная емкость Ср в параллельной схеме нужна для развязки по постоянному току активных элементов данного и последующего каскада.
Блокировочные и разделительные элементы не должны влиять на режим работы АЭ по переменному току, Для параллельной схемы очевидны соотношения 1/(ю „„Ср) с(; (< г(н, озю,в Еб >) (сн, где юшш = 2п~ю„, ~югв — минимальнаЯ частота рабочего диапазона. Блокировочная емкость Сб„совместно с элементами Еб, Ср образует колебательный контур, резонирую- щий на частоте, существенно меньшей рабочей частоты усилителя. При наличии высокочастотных колебаний АЭ эквивалентен отрицательному сопротивлению на резонансной частоте контура, что может привести к возбуждению в нем колебаний.
Чтобы исключить их, применяют антипаразитный резистор Р,„и проектируют цепь питания как фильтр нижних частот (рис. 2.1, б), имеющий максимально плоскую характеристику затухания. В этом случае с,„с„а.„-1 Т,д2с,„). й,ы Иа лЭ 1бл Гр глг а) и лягйбзлг Ряс. 2Л. Схемы цепей пктанкя АЭ: а — караллельнаи; б — аквнвалентнаа дли НЧ; е — поеледоаательнаи 70 В инженерных расчетах применяют такую последовательность расчета: ) оапегн г бл Ъ Рк 2) Рап ~ О Рке е) Сбл =г блг2Рап — Ср Для последовательной схемы аналогично имеем: 1/(цанаыСб„) ~ ~0,1 Рн, Р,„<0,1Рьп а Еб = Сбл,Ра. При наличии второй бЛОКнрОВОЧНОй ЕМКОСТИ Сбл, В ПОСЛЕдОВатЕЛЬНОй СХЕМЕ (СМ.
рис. 2.1, в) расчетные формулы такие же, как и в параллельной схеме, но последовательность расчета другая: 1) 1/(оатгпСблт) < 0,1Рк, 2) Рак<О.)Рк' 3) Сала~Сяда, 4) 1,бл=2СблаРап. При одной и той же величине Р, блокировочные емкости и индуктивности здесь оказываются много меньшими, чем в параллельной схеме питания.
Это является преимуществом последовательной схемы. Цепи смещения. Как и цепь питания, цепь смещения состоит из источника постоянного напряжения и блокировочных элементов. Для подачи постоянного напряжения на управляющий электрод АЭ можно также применить последовательную или параллельную цепь фиксированного смещения (рис. 2.2). В первом случае цепь смещения включают последовательно с источником возбуждения и АЭ, во втором — параллельно.
Помимо фиксированного в усилителях применяют автоматическое смещение. Автосмещение образуется в результате падения по- Рис. 2.2. Последовательная (а) и параллельная (б) схемы фиксированного смещения стоянного напряжения на сопротивлении автосмещения )сс„из-за протекания по нему постоянной составляющей входного тока. Различные варианты схем автосмещения изображены на рис. 2.3. В первых трех схемах (а — в) автосмещение создается постоянной составляющей тока управляющего электрода 1,. Постоянный ток 1», появляется из-за выпрямляющего действия входной части АЭ (управ- Всм гбл б) ф е) Рис.
2.3. Схемы автосмещения: а — «ослсяонатальная; б — параллальнаа; а — упрощенная параллельная; с— обусловленная постоянным тоном гпт ляющий электрод — исток). Если )сом значительно больше модуля входного сопротивления АЭ и можно пренебречь потерями Р,х на сопротивлении автосмещения, то часто применяется схема рис. 2.3, в. Лля схем рис. 2.3, а — в напряжение автосмещения рассчитывается по формуле (1,„= 1»,)с,„. При протекании через )с,„йостоянного тока истока 1„о используется схема рис.
2.3, г. Эдесь напряжение смещения при том же 7! йсм может быть намного большим: (/,м = /на/сом = (/„я + + /ка)/сом, где ука — постоянный ток коллектора; г'ка )) г' „. Значение /„ известно из расчета режима АЭ. В генераторах на биполярных транзисторах постоянная составляющая тока 1та — это ток рекомбинации, поэтому г' „= /ка/В. В полевом транзисторе 1 — ток утечки затвора, он не превышает единиц миллиампер. Поэтому в УМ на полевых транзисторах применяют фиксированное смещение или автосмещение по схеме рис. 2.3, г. Недостаток этой схемы — увеличение мощности, рассеивае+~я мои на сопротивлении Я,„.
/г х Отметим достоннства н недостатки фнксн- рованного н автоматического смещения. Досто/ат ннство фнкснрованного смещения заключается в гн у ду возможности получения любых напряжений, как й г положительных, так, н отрицательных, недостат- я ком является необходимость прнменення отдельг ного источника постоянного напряжения. Авто- смещение не требует применения спецнального рнс. 2.4. Схема смешения источника, но позволяет получать напряженке от нсточпнка питания только отрнцательной полярностн, что ограннчн. вает диапазон возможных углов отсечки. Чтобы не применять отдельный источник фиксированного смещения, постоянное напряжение на управляющий электрод подводят от источника коллекторного питания с помощью резистивного делителя (рис.
2.4). В этой схеме (/,„= Š— /,йы где /, = /та + + У„7я = (/,„/)ся. Отсюда (/см Еп ~та й, ят Лз /Гт+Йт Лг +/1з Напряжение смещения имеет ту же полярность, что и Е, и содержит две составляющие: 1) постоянное напряжение, образованное источником питания Е, и делителем Ят/4„2) автосмещение вследствие протекания постоянной составляющей входного тока /, через параллельно соединенные сопротивления )ст и )ся. Цепь смещения УМ на биполярном транзисторе. В соответствии с (1.62) напряжение смещения биполярного транзистора в оптимальном режиме зависит от Ят„а следовательно, от входной мощности Ра х.
(/,„=脄— у (и — 0) Цг,/Сю Обеспечивать требуемое (/с„с помощью цепи фиксированного смещения нецелесообразно, поскольку изменения Р„приводят к отклонению режима транзистора по постоянному току от оптимального. Для стабилизации режима можно применить комбинированное смещение, при этом к базе транзистора следует подвести постоянное напряжение, равное и„„и обеспечить автосмещение (/„, = ;=- — у, ( — е) ()„/с,. Рассчитаем требуемое сопротивление автосмсщения /с,м. Пусть автосмещение создаетсЯ постоанным током базы Уб, = /ка/В, тогда Гвоздем = уо(п — О)1~„~/С, С учетом (1.60) и (1.41) получим соотношение для расчета сопротивления автосмещения: т~ (и†в) тв т,(з) с, Как видим, требуемое смещение обеспечивается сопротивлением Я,„ и постоянным напряжением источника, равным и„,.
Применяя схему смещения, изображенную на рис. 2.4, можно установить требуемый режим по постоянному току, если выполнить условия: Е Рч~(йъ + Яэ) = и . КДэl(й~ + й~) = )т ~. При угле отсечки 0 = 90' сопротивление резистора смещения й„„= тз!С,, и в качестве него можно использовать резистор коррекции )т, (1.56). Для стабилизации фиксированного смещения при изменении и„, в диапазоне температур вместо )т, можно применить диод, изготовленный из того же полупроводникового материала, что и транзистор. При открытом диоде напряжение на нем сохраняется равным и„, в широком диапазоне изменения внешних условий. В цепях смещения, так же как и в цепях питания, могут возбуждаться паразитные колебания, частота которых определяется резонансом в контуре, образованном из блокировочных элементов.
Для исключения этих колебаний в цепи смещения включают антипаразитные сопротивления. 5 2.2. Согласующие цепи узкополосных усилителей мощности Изучение согласующих цепей начнем с простейших, а именностех, относительная полоса рабочих частот которых составляет единицы процентов. В этом случае согласующие цепи рассчитывают на среднюю частоту рабочего диапазона, а требуемая полоса получается автоматически, если добротность цепи не слишком велика (не превышает нескольких десятков). При расчете входной согласующей цепи следует учесть, что для нормальной работы возбудителя требуется вполне определенное сопротивление его нагрузки, назовем его )т„а.
Входная цепь должна преобразовывать входное сопротивление Е„ АЭ в сопротивление )т„а, при этом от возбудителя передается максимальная мощность. Кроме того, входная согласующая цепь играет роль фильтра, обеспечивая гармоническую форму напряжения или тока на входе АЭ. Выходная цепь преобразует сопротивление нагрузки усилителя в сопротивление )г„на выходных электродах АЭ, которое требуется для получения оптимального режима. Другое назначение выходной согласующей цепи — фильтрация коллекторного напряжения АЭ.
В многокаскадных радиопередатчиках могут быть использованы межкаскадные согласующие цепи„которые преобразуют входное сопротивление АЭ последукхцего каскада в оптимальное сопротивление )т, на выходных электродах АЭ предшествующего каскада. тз Межкаскадная цепь должна обеспечивать гармоническую форму напряжения на ее входе, а также гармоническую форму напряжения или тока на ее выходе. Как видим, согласующие цепи играют двоякую роль: они преобразуют сопротивления и фильтруют напряжение нли ток. Простейшие преобразователи сопротивлений. Наиболее просто преобразовать сопротивление Р в требуемое сопротивление Р' можно, подключая к Р параллельно или последовательно реактивное сопротивление 1Х (индуктивность или емкость).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
