Петров Б.Е. Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах (1989) (1095875), страница 5
Текст из файла (страница 5)
коэффициент усиления реальных УМ оказывается весьма большим. Наоборот, часто требуется уменьшать Кр для того, чтобы воспрепятствовать возбуждению в усилителе паразитных колебаний. В диапазоне СВЧ коэффициент усиления мощности существенно уменьшается и становится важнейшим параметром УМ. Для его расчета требуются более сложные модели УМ.
й 1.5. Практическая реализация режимов АЭ с гармоническим выходным напряжением и отсечкой выходного тока На практике зависимости ии (ш0 и 1„(шг), изображенные на рис. 1.5, получаются весьма просто благодаря существованию напряжения отсечки иота на переходной ВАХ активного элемента [см. рис. 1.3, б). Для получения указанных и„(ш2) и 1„(шг) доста- точно: возбудить АЭ гармоническим напряжением и„=Е,м-1-У„, сон в/, (1.20) где и — мгновенное напряжение на управляющем электроде АЭ; Е,м — постоянное напряжение смещения; У,„— амплитуда управляющего напряжения; выбрать такое значенйе Е,„, чтобы выходной ток существовал только в течение части периода колебаний; применить выходную согласующую цепь, фильтрующую высшие гармоники напряжения на ее входе. вл Рис.
Ка Пример получения коллекторного тока в виде косинусоидальнмк импульсов Получение косинусоидальных импульсов тока поясняет рис. 1.8. Из треугольника АВС найдем полезное соотношение /к =Я/тт. (1.21) Легко замегить, что угол отсечки 8 определяется соотношением между тремя напряжениями: Е,м, Ут, и и„,. Действительно, подставив (!.20) в (1.4), получим рк = 3 (Есм + Ут, соз в/ — иота). Учитывая, что при в/=йток(„=0, а при в(=Ос'„=г'кв„, запишем (1.22) созй =(и,— Е, )/У „ „„= ЕУ„, (1 — Е). (1.23) Можно представить следующую картину процессов в УМ (см. рис. 1.1). Входная согласующая цепь фильтрует колебания возбудителя так, что напряжение иа управляющем электроде АЭ имеет Рис.
!.9. Фазовые соотношения между колебаниями нт(!), !я(!) и и (Г) ф 1.6. Напряженность режима В 9 1.2 указывалось, что на выходных статических ВАХ АЭ (см. рис. ! .2, г — е) можно выделить две области — недонапряженную (1) и перенапряженную (П). При периодических изменениях напряжения на управляющем электроде и выходного напряжения рабочая точка перемещается в плоскости 1„и„, вычерчивая динамическую ВАХ.
Если в процессе колебаний рабочая точка всегда находится в области г', то АЭ работаег в недоыалряженяоле режиме. При попадании рабочей точки в течение части периода колебаний в область П режим работы АЭ перенапрязкенный. Если рабочая точка, перемещаясь в области 1, в какой-то момент времени оказывается на линии граничных режимов (штриховая линия на рис. 1. 2, г — е), то режим работы АЭ называют граничным.
" Здесь под фильтрующими свойствами цепи понимается возмо!киость получения гармонического напряжения иа ее входе. гармоническую форму. Выбором Е„, обеспечивается режим работы АЭ с отсечкой выходного тока (класс АВ, В или С). Импульсы выходного тока (к, проходя через выходную согласующую цепь, создают падение напряжения иа ее входном сопротивлении. При этом на- пряжение получается гармоническим, иг если выходная цепь обладает фильтрую- щими свойствами*. Вместе с напряжеимс нием источника питания Ев оно оказы- вается приложенным к выходным элекаи тродам АЭ.
Из рис. 1.9, поясняющего фазовые соотношения между ит, 1„, и и„, видно, что колебания („йротивофазны ко! ! ! ! лебаниями и„. Выделив первую гармонику тока, заметим, что она также противофазна и„. Это означает, что АЭ отл гя дает во внешнюю цепь наибольшую ях мощность первой гармоники. Фазовый охг угол гр„= и между гк и ик получается се в том слччае, когда входное сопротивление выходной согласующей цепи чисто активно на частоте возбуждения (выходная цепь настроена в резонанс с частотой возбуждения). Обозначив его д через тс„, получим следующее соотно-. шение между амплитудами первых гармоник и„и (я: Ую — — 1 )с„.
(1.24) деленному сопротивлению нагрузки !с„„а. При !т„()т„,р амплитуда Укт уменьшается, режим становится недонапряженным, при Я„) )т',„р амплитуда увеличивается и режим становится перенапряженным. Построим зависимости от Я„следующих величин.: !,т, (ае, У„х, Р„Ре, Ра„„т1,. В соответствии с (1.15) и (1.21) для недонапряженного и граничного режимов йю =у,(Е) ЗУ„, (1.26) 7 =Та(Е)ЗУты (1.27) Из (1.26) н (1.27) с учетом (1.22) следует, что йж и 7ие не зависят от )тк, пока импульс коллекторного тока сохраняет косинусоидаль- Ю',~ ( бл и„ в~' 1 глС Рис.
1.11. Форма коллекториого тока и рааличиых режимах работы АЭ ную форму, т. е. в недонапряженном и граничном режимах. (Не учитываемая здесь обратная связь через АЭ и элементы конструкции генератора может привести к некоторой зависимости У „а также !их и I„а от г1„.) В перенапряженном режиме в импульсе 1„ появляется провал, который увеличивается с ростом г1к. Заметим, что для импульсов с провалом формулы (1.26) и (1.27) несправедливы.
Так как с увеличением провала уменьшается площадь импульса, то при возрастании )си уменьшаются постоянная составляющая ! „а и амплитуда /ах, а рост Укт замедляется (рис. 1.12, а, б). Для построения зависимостей энергетических параметров Рх, Ра Ррае и т1, от йк воспользуемся соотношениями (1.2), (1.3), (1.6) и (1.7) (рис. !.!2, в, г). Анализ полученных характеристик позволяет установить, что предпочтительны граничный и слегка перенапряженный режимы. Для них характерны максимальная колебательная мощность, близкий максимальному электронный КПД, минимальная рассеиваемая в АЭ мощность. Именно эти режимы и применяются главным образом в АЗ, работающих в усилителях мощности.
Следует отметить, что в сильно недонапряженном режиме существенно увеличивается мощность, рассеиваемая в АЭ (см. рис. 1.12, в). В результате неоптимальная нагрузка ()с„. )с„„р) может привести к выходу АЗ из строя, что необходимо учитывать на практике при настройке усилителя. Усаовие существования граничного режима. Из рис. 1.11 видно, что в граничном режиме минимальное мгновенное напряжение на уа, йм Ях, Яа б йагР Яа б йа,Р Яа б Яа,и йа а) б) б! Ф Рис. 1.12.
Нагруаичиые характеристики АЭ коллекторе и„м соответствует точке излома динамической ВАХ с ординатой 1„„„„= Ягр ии „„а, где ии ы,а = ń— (уи,гр, 'при этом сохраняется косинусоидальная форма импульсов 1'„(ааГ). Отсюда „= Егр Е„(1 — $„р); где $„р —— (У„т„р!Š— напряженность граничного режима, (1. 28) Величина $„р — — 0,6 ...
0,9. В общем случае напряженность режима характеризуется величиной $ = ()„,УЕ„. Поэтому равенство $ = $„есть условие существования граничного режима, При $ ( $„р режим недонапряженный, если же $ > с„р, то режим перенапряженный. $1.7. Расчет режима работы активного элемента Полученные в 2 1.1 — 1.6 формулы позволяют рассчитать режим работы АЭ. Цель расчета состоит в том, чтобы найти значения электрических величин, при которых режим оказывается оптимальным.
Из изложенного ясно, что оптимальным следует считать режим с отсечкой выходного тока, граничный по напряженности. Обычно при расчете заданы диапазон рабочих частот усилителя и выходная мощность. Иногда заранее известна амплитуда возбуждения (гт, либо входная мощность. Часто расчет режима прово- дят на максимум выходной мощности. В любом случае считается известным тип АЭ, а следовательно, и его параметры: крутизна статической переходной характеристики 5, напряжение отсечки коллекторного тока и„„крутизна линии граничных режимов 5„р. Кроме того, для проведения расчета нужно знать максимально допустимые значения электрических величин: напряжения на коллекторе и„ „,, коллекторного тока 1„ „,,мощности, рассеиваемой в АЭ Р„,, напряжения на управляющем электроде и Отметим, что амплитуду первой гармоники 1„, и постоянную составляющую 1„, коллекторного тока можно рассчитать, пользуясь лнбосс-, либоткоэффициентами (см.
(1.1Ь)1. Если заранее известна амплитуда управляющего напряжения (!ух, то удобно использовать у-коэффициенты. Действительно, в этом случае в соответствии с (1.26) и (!.27) 1„, и 1„о являются однозначными функциями угла отсечки 8. Если же задана величина („х, то удобнее использовать а-коэффициенты. Обычно при расчете выходйых УМ имеется возможность изменять (гуг, в то время как значение 1 х ограничено (1 х ( м. („коя). Поэтому режимы АЭ в выходных каскадах йередатчика рассчитывают, йрименяя а-коэффициенты. Иногда, во избежание пробоя участка управляющий электрод — исток АЭ заранее устанавливают амплитуду ((ух. В этом случае для расчета режима работы АЭ используют у-коэффициенты, Запишем полученные уравнения в порядке и виде, удобном для расчета режима АЭ на максимум колебательной мощности Р,: 1) 1,о=а, (8) !июо„! 2) 1оо =его (8) (и шах: 7) Ро =)но Ео: З) 1 рос=-Ро 1 Н проверка: Ррэс К Рдоп! 8) Ч, = Р, 1Ро, огр Ея 4) (гнг=ьгр Еп! (1 (н пах 3(! — сох 8) ' ! 1) Есм = мог, — (гу, соз 8; проверка: ) Есм — ~у ) ((пудов); З) Лн=()н,11н,; 8) Рг=).,и.,12; Итак, имеем 11 уравнений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
