Петров Б.Е. Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах (1989) (1095875), страница 38
Текст из файла (страница 38)
12) соз О = (и„— Е,„У Ц,; и„, — напряжение отсечки коллекторного тока. В соответствии с (5.11) модуляционная характеристика линейна, если угол отсечки О коллекторного тока не зависит от У„>. В этом случае амплитуда тока 1„, пропорциональна амплитуде на- пряжения Уть. Как видно из (5.12), угол отсечки не зависит от о Ут„если Е,„= и„„и равен 90. Формулы (5.11» и (5,12) справедливы только в недонапряженном и граничном режимах работы АЭ, возбуждаемых гармоническим напряжением в отсутствие модуляции.
Рассмотрим, как изменяется ток У„, в зависимости от напряжения Ут, в перенапряженном режиме. Для этого воспользуемся динамической переходной ВАХ активного элемента. При усилении модулированных колебаний переходная ВАХ изменяется в соответствии и, Рис. 5.12. Ивмеиеиие формы импульсов А,(м11 ири увеличе- иии Ум с изменением У„,.
На рис. 5.12 построены импульсы коллекторного тока при увеличении амплитуды управляющего напряжения 0 ,. Как видно из рисунка, с ростом У , в импульсах („ появляется провал, поэтому даже прн увеличении их амплитуды величина 1„, остается приблизительно постоянной. Статическая модуляционная характеристика усилителя модулированных колебаний при угле отсечки импульсов выходного тока 0 = 90' изображена на рис. 5.13. Выбор режима активного элемента усилителя модулированных колебаний. Так как линейный участок статической модуляционной характеристики соответствует недонапряженному режиму, то усилители модулированных колебаний имеют небольшой КПД (30 ...
40е4). Это является существенным недостатком передатчиков, в которых амплитудная модуляция осуществляется не в выходных каскадах. Как следует из рис. 5.13, максимальный энергетический режим соответствует граничному по напряженности. Расчет режима АЭ целесообразно начать с максимального, для .которого известна методика, затем следует определить режим несущих ко- 121 лебаний. Методика расчета усилителя модулированных колебаний не отличается от методики расчета усилителя мощности. Особенности режимов мощных биполярных транзисторов в усилителях модулированных колебаний.
Входным воздействием на транзисто в таких силителях Р у считают гармонический управ- ре ляющий заряд дт на суммарной емкости эмиттерного перехода. При амплитудной модуляции а 4, =()„..+ ()„. (1+ +т сов И1) с<м ю„1. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока 1„,=у, (В) х Х юфт,. ДлЯ полУчениЯ наиболь- не щей лйнейности модуляционной налреиенренгим сн 0 ирг Рис, бЛЗ. Статическая модуляционная характеристика усилителя модулированных колебаний 0 Рис.
5Л4. Временные зависимости электрических величии, определяющих режим работы мощного биполярного транзистора в усилителе модулированных колебаний характеристики 1,„ фт,) требуется, чтобы угол отсечки коллектор- ного тока 6 не зависел от (1т,. Как отмечалось, для АЭ с гармонической формой управляющего напряжения линейность модуляционной характеристики достигается выбором Е,„= и„, (т. е. 8 = = 90').
Рассмотрим, можно ли в случае гармонической формы управляющего заряда получить линейную модуляционную характеристику, выбирая напряжение смещения. Зависимости электрических величин, определяющих режим мощного транзистора при амплитудной модуляции, показаны на рис. 5.14, при этом усредненное за период высокой частоты напряжение на базе (1 =и — уч(п — 6) йтги (1+ т сод Иг). (5.13) с Легко видеть, что если О = сопз1, то Уае — периодическая функция времени с периодом Тд — — 2пlИ. Чтобы в реальном усн- 192 )аз=Таю/В =уо(0) аз Яю„(1 + т сов И), где вв = ы,!В.
Напряжение смещения на базе и,„=..„— Т Я,„= „,— у,(й) ЗЯ,„()„,„(1+ ° заГ). (5.14) Приравняв (5.13) и (5.14), получим йем = т,( — е) то (6) мз С (5,15) Итак, если при комбинированном смещении (5.14) рассчитывать Я,„по (5.15), то при любом выбранном 6 можно получить линейную модуляционную характеристику.
Следует отметить, что схема усилителя модулированных колебаний упрощается, если взять й= =90'. В этом случае К,„= 1/(ызС,), т. е. равно сопротивлению корректирующего резистора, подключенного параллельно входу транзистора для ослабления зависимости его энергетических параметров от частоты. Таким образом, корректирующий резистор одновременно используется для автосмещения. В 5.4. Модуляция изменением напряжения питания прн одновременном изменении амплитуды входного воздействия Данный вид комбинированной модуляции применяется в транзисторных передатчиках.
При этом модулирующие колебания от мощного УНЧ поступают в коллекторы транзисторов оконечного и предоконечиого каскадов и транзистор выходного каскада работает при изменяющихся коллекторном напряжении ()„и амплитуде выходных колебаний. Так как в выходных каскадах передатчиков применяют мощные транзисторы, входным воздействием которых принято считать управляющий заряд д на суммарной емкости эмнттерного перехода, то при модуляции амплитуда заряда Е„, (1) =()„,„ (1 - „ .
аГ), . вз лителе модулированных колебаний получить линейную модуляционную характеристику (что возможно при постоянном, независящем от амплитуды Я, угле отсечки 0), нужно к базе транзистора подвести напряжение смещения У,„(0 = ()а,, последнее рассчитывается по (5.13). Такое напряжение может быть получено, если применить комбинированное смещение: фиксированное, равное и „, и автоматическое, обусловленное протеканием среднего за пери,д высокой частоты тока базы! а, через сопротивление автосмещениоя й,„.
Действительно, где ватто — амплитуда первой гармоники управляющего заряда в режиме несущих колебаний; гп — коэффициент модуляции входных колебаний. Напряжение коллекторного питания, так же как и д„, зависит от амплитуды и частоты модулирующих колебаний: и,(()=Е,+и, за(=Е.(1+ за(), где Е, — напряжение источника коллекторного питания; Уп— амплитуда низкочастотных модулирующих колебаний; т — коэффициент модуляции выходных колебаний„ Преимуществом рассматриваемого вида комбинированной модуляции является возможность обеспечения наиболее выгодного граничного режима работы транзистора в любом режиме модуляции: максимальном, молчании и минимальном, Граничный режим устанавливается, если выполняется равенство $ $„р, где $ = У„,) 1Е 1 $„р = 1 — 1'„„г(ЯгрЕ,); ()„— амплитуда коллекторного напряжения; 1„,„— амплитуда импульсов коллекторного тока; Згр — крутизна линии граничных режимов на статических выходных ВАХ транзистора.
Известно, что 1н „= гофт,(1 — соз 6), где гог — граничная круговая частота трайзнстора. При модуляции сог 9т,н (1-1-ттсон 01) (1 — сонв) 5гр Еп (1+и сон 01) В случае линейной статической модуляционной характеристики напряженность режима (~нгн (1 + гн сон ~1) (гннн Еп (1+т сон Я() Еп Таким образом, напряженность граничного режима $,р является функцией времени, в то время как напряженность $ от времени не зависит. Чтобы режим всегда оставался граничным, необходимо выполнить условия: ит = т, 8 = сопз(, Первое условие выполняется, если осуществлять модуляцию колебаний в предоконечном каскаде с той же глубиной, что и в оконечном.
Лля выполнения второго условия нужно в соответствии с рекомендациями, изложенными в $5.3, применить комбинированное смещение. Формы колебаний г)т (1), ио (1), 1н (() в транзисторном модуляторе при комбинированйой модуляции такие, как и в усилителе модулированных колебаний (см. рис. 5.14), зависимость ()н Д соответствует рис.
5.10, б. На рис, 5.15 изображена принципиальная электрическая схема модулятора, который представляет собой двухкаскадный усилитель мощности. Каждый каскад выполнен по двухтактной схеме (на транзисторах УТ, — УТ„). В коллекторы транзисторов поступают модулирующие колебания от двух мощных УНЧ, выполненных на 194 транзисторах УТ, — УТ, и УТэ — УТ,. Расчет модулятора при комбинированной модуляции осуществляется так же, как и в случае модуляции питающего напряжения. Хнялграла Рис.
5.15. Принципиальная электрическая схема амплитудного модулятора Пример расчета режима работы АЭ. Требуется рассчитать режим транзистора в модуляторе прн комбинированной модуляции, несущая частота !н = 20МГц, выходная мощность в режиме молчания Р„= 4 Вт, максимальная глубина модуляции щ = 1 Колебательная мощность в максимальном режиме Ргэ — — Р„ (1 + т)э= = 16 Вт. Выбираем транзистор, способный рассеивать мощность того же порядка, например КТ903, для которого Рд, =30 Вт. Параметры транзистора". иодов = 4 В' Сэ = Ек = 20 иГи; ин чоп= 60В; !э доя = 3 А; /з = 120 МГц; В = 201 5гр = 0,4 А/В; пете = 1,5 В; Сэ = !200 пф; С„= ! 80 пФ.
Для расчета воспользуемся методом управляющего заряда. Рассчитаем максимальный энергетический режим. Коллекториое напряжение в максимальном режиме устанавливаем, исходя нз условия (/ юэх ~ и„д /2. Пусть ив щах = 30 В. Приведем результаты одного из вариантов расчета, выполненного по формулам $! .14: 9 = 90'; (э юах = 2,8 А; $~~ = 0,77; (/щ = 23,1 В; /ьч —— 1,4 А; /„э = 0,9 А; = 0,4 !О Кл; /7к 16,8 Ом' иэпт1п= — 1,6 В; (/эиэ = 0,5 В; и = 2,1; = 1,8 Вт; КР— — 10; /7э = 3,6 Ом; йэх = 30 иГи; Сэх = 4800пФ; /!в„р —— = 11 Ом. Как видим, условия Рр с ( Рдоп И иэп вгв < иа доп ВЫПОЛИЯЮтея.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
