ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫХОДНОГО ТОКА ГЕНЕРАТОРА С ВНЕШНИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ. Генератор с внешним возбуждениемНазначение, принципы работы и основные энергетические характеристики генераторов с внешним возбуждениемГенератор с внешним возбуждением (ГВВ) представляет собой устройство, в котором энергия источника питания постоянного тока преобразуются в энергию электромагнитных колебаний. Преобразование энергии осуществляется в ГВВ с помощью активного элемента (электронного прибора - ЭП), управляемого внешним источником электромагнитных колебаний, поэтому частота генерируемых колебаний определяется частотой внешнего возбуждения. В качестве активных элементов в ГВВ передатчиков используются электровакуумные триоды, тетроды, пентоды, лампы бегущей волны, пролетные клистроны, биполярные и полевые транзисторы, лавинно-пролетные диоды и диоды Ганна. Напомним суть указанного преобразования энергии.
Рассмотрим упрощенную схему ГВВ на рис.1.2, на которой показан трехэлектродный ЭП, к управляющему электроду которого подключены источник напряжения смещения Есм и внешнего высокочастотного напряжения возбуждения uвх(t), а к выходному электроду-источник питания Еп и нагрузка с некоторым сопротивлением Zн. Допустим, напряжение смещения на управляющем электроде установлено таким, что в исходном состоянии (в отсутствие внешнего высокочастотного возбуждения) через ЭП протекает постоянный ток. При включении источника внешнего возбуждения напряжение на управляющем электроде периодически изменяется (с частотой внешнего возбуждения). При этом периодически изменяется и ток, протекающий через ЭП. (Физические причины-различны, в зависимости от типа ЭП. Например, в биполярном транзисторе - периодически изменяется концентрация носителей зарядов, инжектируемых из эмиттера в базу, в полевом транзисторе-площадь сечения канала, в лампе-концентрация электронов между сеткой и катодом). В результате в выходной цепи ЭП наряду с постоянной составляющей тока Iвых0 появляется и переменная составляющая iвых~(t), создающая на сопротивлении нагрузки переменное напряжение uн~(t). При относительно малых амплитудах напряжения uвх(t) зависимость между ним и током iвых~ можно считать линейной. При этом форма iвых~ будет той же, что и форма uвх(t). При большой амплитуде внешнего возбуждения форма переменной составляющей iвых~(t) из-за нелинейности характеристик ЭП может сильно отличатся от формы возбуждающего сигнала. Структура реального ГВВ в действительности сложнее показанной на рис.1.2: необходимо обеспечить требуемые формы колебаний на электродах ЭП и нагрузке ГВВ, условия эффективного электрического режима, разделить пути протекания постоянных и переменных токов и др. Обобщенная структурная схема ГВВ на одном ЭП принимает при этом вид, показанный на рис.1.3.
В общем случае в состав ГВВ входят электронный прибор (ЭП), цепи смещения и питания и согласующие цепи связи ЭП с источником возбуждения на входе (ЦСвых) и с нагрузкой на выходе. Источником возбуждения ГВВ в передатчике является обычно предыдущий каскад, а нагрузкой - входное сопротивление последующего каскада или антенно-фидерного устройства. Цепи питания и смещения обеспечивают подключение источников требуемых напряжений смещения и питания к электродам ЭП и содержат элементы, разделяющие цепи постоянного и переменного токов. Согласующие цепи выполняют две основные функции: преобразования сопротивлений и обеспечения требуемых форм колебаний токов и напряжений на электродах ЭП и нагрузке ГВВ. При этом ЦСвх преобразует входное сопротивление ЭП в сопротивление, равное внутреннему сопротивлению источника возбуждения, для наиболее полной передачи мощности к ЭП, а ЦСвых преобразует сопротивление нагрузки в некоторое другое сопротивление, которое необходимо для обеспечения наиболее выгодного (оптимального) режима ЭП.
poisk-ru.ru Генераторы с внешним возбуждением⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2Генераторы с внешним возбуждением - устройства, предназначенные для генерирования, усиления и управления высокочастотными колебаниями в телекоммуникациях принято также называть “Радиопередающие устройства” или кратко “Передатчики”. Усилители мощности в литературе по передатчика принято называть “Генераторами с внешним возбуждением”.
Рис.2. Структурная схема усилителя мощности (ГВВ)
Алгоритм разработки ГВВ: 1. Рассматриваются режимы работы транзисторов в ГВВ, определяются характеристики этих режимов и их связь с энергетическими показателями ГВВ. 2. Анализируются особенности украшения режимами ГВВ, а также условия обеспечения требуемых показателей качества работы. 3. Осуществляется синтез оптимальной по заданным критериям качества принципиальной схемы ГВВ. Однако общего аналитического метода, который бы позволил выполнить анализ работы транзисторов в различных режимах и синтез оптимальных схемных и технологических решений без упрощения и приближения, настоящее время не существует. Главной причиной такого положения являются инерционность процессов в транзисторах и нелинейность их характеристик.
Информационные технологии анализа и оптимизации генераторов с внешним возбуждением Значительные результаты за рубежом достигнуты в области разработки нелинейных моделей биполярных и полевых транзисторов и создания инструментальных САПР для решения прикладных задач. В базе данных AWR MWO имеются сведения о математических моделях применяемых элементов, в частности, транзисторов и их параметров. Математическими моделям транзисторов, описываемых в общем случае системой нелинейных дифференциальных уравнений высокого порядка, соответствуют модели в виде эквивалентных схем и SPICE-параметров. Модели биполярных транзисторов Рассмотрим модели биполярных плоскостях транзисторов BJT (Bipolar Junction Transistors) и гетеротранзисторов HBT (Heterojunction Bipolar Transistors), которые в настоящее время широко применяются при разработке телекоммуникационных устройств. Простейшей моделью биполярных транзисторов является модель Эберса - Молла BJT. Модель Эберса - Молла адекватно описывает динамику работы транзистора во многих случаях. Однако, она не учитывает инерционные явления, которые возникают благодаря инерционности заряда в базе транзистора. Учитываются эти важные явления в модели Гуммеля - Пуна BJT. Модель Гуммеля - Пуна иногда называют зарядовой моделью потому, что она описывает ток коллектора, как функцию количества заряда в базе. SPICE-параметры, являющиеся составной частью модели Гуммеля-Пуна транзистора в AWR MWO определяются типом выбранного транзистора. В инструментальной среде AWR MWO имеется библиотека SPICE - параметров для транзисторов BJT. Кроме того, в сети Internet существуют сайты производителей радиоэлектронных компонентов (NEC, Phillips, Motorola), содержащие SPICE - параметры. Выбранным биполярным транзисторами BJT, исходя из требований технического задания при решении конкретных задач по диапазону рабочих частот, коэффициенту усиления, выходной мощности, собственным шумам, нелинейным искажениям, температурным режимам, помимо модели Гуммеля - Пуна могут соответствовать другие модели, в частности, модели Mextram, VBIC. По существу, выбор транзистора, исходя из технических характеристик, автоматически определяет вид модели, которая наиболее адекватно описывает процессы, происходящие в нём. Модель Mextram транзистора технологии BJT. Модель VBIC транзистора технологии BJT. Биполярный транзистор HBT на гетеропереходах, обладает рядом преимуществ по сравнению с биполярным плоскостям транзистора BJT. Модель Анхольта биполярного транзистора технологии HBT. Комбинация широкозонного эмиттера и узкозонной базы, малая толщина базы и высокая подвижность электронов в транзисторах технологии НВТ обуславливают хорошие высокочастотные характеристики. В настоящее время область применения биполярных транзисторов разнообразна - мощные высокочастотные (ВЧ) усилители и автогенераторы в передающих устройствах, малошумящие усилители приёмников, широкополосный усилители для мобильных беспроводных систем. Модели полевых транзисторов В базе данных инструментальной среды проектирования AWR MWO имеются сведения о моделях следующих полевых транзисторов: 1. С управляющим переходом JFET (junction field-effect transistor). 2. На основе перехода металл-полупроводник (полевой транзистор с затвором на основе барьера Шотки) MESFEST (metal semiconductor field - effect transistor). 3. На основе перехода металл-оксид-полупроводник МОП-транзистор MOSFEST (metal-oxide semiconductor field effect transistor). 4. С высокой подвижностью электронов HEMT (high electron mobility transistor) 5. На гетероструктурах HFET (heterostructure field-effect transistor)
JFET - полевой транзистор с управляющим переходом, является самым простым и дешёвым прибором. Транзисторы JFET находят применение на частотах до нескольких сотен МГц. Подача смещения между затвором и стоком приводит к изменению размера области пространственного заряда перехода затвор-канал (управляющий p-n переход). При этом изменяется сечение проводящего канала для носителей заряда, соответственно, изменяется проводимость канала. Модель полевого транзистора JFET в AWR. MESFET - полевой транзистор на основе перехода металл-полупроводник (полевой транзистор с затвором на основе барьера Шотки). Технология изготовления барьера Шотки позволяет уменьшать межэлектродные расстояния вплоть до субмикронных размеров, что позволяет существенно повысить гранитную частоту усиления. Мощные полевые транзисторы с барьером Шотки превосходят биполярные по уровню мощности и КПД на высоких частотах. Модель полевого транзистора технологии MESFET в AWR MWO. MOSFET - полевой транзистор на основе перехода металл-оксид-полупроводник (МОП-транзистор). МОП структура состоит из металла и полупроводника, разделённых слоем оксида кремния (4). В общем случае структуру называют МДП (металл-диэлектрик-полупроводник). Вся современная цифровая техника основана на МДП транзисторах. Модель полевого транзистора технологии MOSFET в AWR MWO. HEMT - транзистор с высокой подвижностью электронов (другие названия: транзистор на селективно легированной гетероструктуре или транзистор с двумерным электронным газом) относится к типу полевых. Отличие от последних заключается в том, что проводящий канал в HEMT транзисторе целенаправленно создаётся нелегированным (в полевом транзисторе канал n- или p-типа) для увеличения подвижности носителей заряда в канале, и, следовательно, быстродействия прибора. Модель полевого транзистора технологии HEMT в AWR MWO. HFET - полевой транзистор на гетероструктурах. Из рассмотренных выше полевых транзисторов технология HFET является в настоящее время наиболее перспективной по мощности, частотному диапазону, КПД и надежности. На сайте компании Excelics Semiconuctor представлены технические характеристики высокоэффективных мощных арсенид галлиевых транзисторов на гетероструктурах (High Efficiency Heterojunction Power FETs). Модель полевого транзистора технологии HFET в AWR MWO. SPICE - параметры, являющиеся составной частью математической модели транзистора в AWR MWO, определяются типом выбранного транзистора. В AWR MWO имеется библиотека SPICE - параметров для транзисторов JFET, MESFET, MOSFET, HEMT, HFET. Кроме того, в сети Internet существует сайты производителей радиоэлектронных компонентов (Excelics Semiconuctor, NEC, Philips, Motorola и др.), содержащие SPICE - параметры полевых транзисторов. ⇐ Предыдущая12 Читайте также: lektsia.com ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫХОДНОГО ТОКА ГЕНЕРАТОРА С ВНЕШНИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМРис. 5.1 Глава 5. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР КАК НАГРУЗКА ГЕНЕРАТОРА С ВНЕШНИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ Генератор с внешним возбуждением должен создавать на нагрузке гармоническое напряжение uН =UНсosωt в то время, как в выходной цепи генератора протекает ток, представляющий собой последовательность импульсов. Этот ток можно записать в виде ряда Фурье: iВЫХ =I0 +I1сosωt +I2сos2ωt +I3сos3ωt + ... Напряжение на нагрузке будет гармоническим в том случае, если нагрузка избирательна, то есть представляет собой сопротивление для одной из составляющих переменного тока. Для остальных же гармоник нагрузка генератора должна иметь сопротивление близкое по величине короткому замыканию. Часто в роли нагрузки выступает параллельный колебательный контур. Если ГВВ работает в режиме усиления мощности, то контур настраивается на рабочую частоту ω. В режиме умножения частоты контур должен быть настроен на соответствующую гармонику основной частоты. В удвоителях частотыконтур настраивается на частоту 2ω, в утроителях– на частоту 3ω. Коллекторная цепь ГВВ в общем виде представлена на рис. 5.1. Каждая из ветвей параллельного колебательного контура содержит как активное, так и реактивное сопротивления [4]. Сопротивление коллекторной нагрузки ГВВ равно: ZК =Z1Z2 / (Z1+Z2), (5.1) гдеZ1 =r1+jx1, Z2 =r2+jx2. На резонансной частоте в добротных колебательных контурах сопротивления r1 иr2 значительно меньшеx1 иx2, а реактивные сопротивления равны по величине, но противоположны по знаку. Подставив в (5.1) значения сопротивлений Z1 иZ2, пренебрегая слагаемыми, содержащими сомножителиr1 иr2 в числителе дроби, получим сопротивление коллекторной нагрузки: ZК =- x1x2 / (r+j(x1+x2)), На резонансной частоте x1 +x2 = 0, поэтому сопротивление нагрузки ГВВ
где r =r1+r2, аxСВ = |x1| = |x2|. СопротивлениеxСВ – это сопротивление, которое связывает колебательный контур с коллекторной (анодной) цепью генератора. Если контур включен в выходную цепь ГВВ полностью, то сопротивление связи равно характеристическому сопротивлению контура ρ, при неполном вклю- чении xСВ =p ρ, где p – коэффициент включения контура в выходную цепь генератора. После подстановки значения xСВ в (5.2) получим выражение для расчета ре- зонансного сопротивления параллельного контура: studfiles.net 1.2.Энергетический расчет генератора с внешним возбуждением.Данная методика ляжет в основу для расчета коллекторных цепей остальных каскадов. Исходными данными для расчета являются: полезная колебательная мощность, рассчитанная в п.1.1 для каждого каскада и максимальная частота рабочего диапазона fmax . При выборе транзисторов, желательно, чтобы во всех каскадах передатчика использовались транзисторы с одним типом проводимости: n-p-n или p-n-p. Целесообразно выбирать транзисторы, у которых номинальная мощность превышает требуемую, что позволит облегчить режим работы транзистора по мощности рассеяния путем снижения коллекторного напряжения. . Расчет проводят в следующем порядке.
Рс ≥ Рс треб Кпз , (4) где Кпз =(1,05…1,15) – коэффициент производственного запаса.
Рс ≥ (0,15..0,5) Ес max Iс max , где Ес max- максимально допустимое напряжение на коллекторе; Iс max- максимально допустимый постоянный ток коллектора. 5.Одновременно производится проверка выбранного транзистора по частоте. Транзистор будет нормально работать в схеме каскада, если выполняется условие fh51 B ≥ (4…10) fmax. (5) Если один транзистор не обеспечивает требуемую мощность при условии (5), необходимо применить двухтактное или параллельное включение транзисторов. Тогда транзистор выбирается по мощности Рс, рассчитанной на одно плечо: Рс ≥ (Рс треб Кпз) /5. 3.Производится проверка выбранного транзистора по допустимой мощности рассеяния на коллекторе: РС р треб = Рс треб (1- ηс )/ ηс Кз, где ηс=0,5…0,7 – к.п.д. каскада по коллекторной цепи; Кз =0,9 - коэффициент запаса, учитывающий мощность, рассеиваемую в цепи базы. Транзистор будет работать в нормальном тепловом режиме, еслиРС р треб ≤РС р . (РС р берется из приложения 1 или справочника). Если транзистор не подходит по допустимой мощности рассеяния на коллекторе, необходимо выбрать другой транзистор, или применить теплоотводящий радиатор. В схемах генераторов с внешним возбуждением транзисторы обычно включаются по схеме с общим эмиттером, которая позволяет получить наибольшее усиление по мощности.
Методика расчета генератора с внешним возбуждением справедлива для схемы с общим эмиттером и транзистором любого типа проводимости. Если выбрана двухтактная или параллельная схема генератора, расчет производится на одно плечо. Для выбранного транзистора из таблицы (приложение1) выписываются все необходимые для расчета параметры транзистора, к которым относятся: ЕС max- допустимое напряжение на коллекторе,Sc кр- крутизна линии критического режима,IС max– допустимый постоянный ток коллектора,РСр -допустимая мощность рассеивания на коллекторе.
ЕС ≈ЕС max / 5.
θ˚с= 60˚…..150˚. 3. По таблицам А.И. Берга (табл.1) для принятого угла отсечки находят коэффициенты разложения α0и α1.
ξс кр=1 – (5Рс треб / α1Sc крЕС5). 5.Амплитуда напряжения на коллекторе: Ucm= ξс кр |ЕС|. 6.Амплитуда первой гармоники коллекторного тока: Icm1 =5 Рс треб/Ucm 7. Амплитуда импульсов коллекторного тока: icmax=Icm1/ α1 8. Проверяется условие: icmax≤IС max/ α0 . Если это условие не выполняется, то следует выбрать другой транзистор или для выбранного транзистора использовать радиатор. 9. Постоянная составляющая коллекторного тока: IС=icmaxα0. 10. Эквивалентное сопротивление коллекторной нагрузки, обеспечивающее рассчитываемый режим: Rэкв = Uc m/ Ic m1 . 11. Мощность, потребляемая от источника питания: РС0=IС |ЕС|. 15. Мощность, рассеиваемая на коллекторе: РС р= РС 0–Рс треб. 13.Проверяется условие: РС р≤РС р доп. При не выполнении этого условия применяется теплоотводящий радиатор. 14.К.п.д. генератора по коллекторной цепи: ηс =Рс треб/ РС 0=0,5 ξс крα1/ α0 . Таблица 1.
Ампдлитудная модуляция, при которой по закону передаваемого сообщения изменяется амплитуда колебаний радиочастоты, осуществляется, как правило, в выходном каскаде передатчика. Энергетический расчет транзисторного генератора с внешним возбуждением при базовой (или эмиттерной) модуляции включает в себя:
Рс max =Кпз Кф Рс треб, где Рс треб. – требуемая мощность, определенная по формуле 1; Кпз =(1,05…1,15) – коэффициент производственного запаса; Кф=(1…1,4) – коэффициент формы модуляционной характеристики, учитывающий ее нелинейность. Ввбор подходящего типа транзистора производится путем сравнения Рс max с номинальной мощностью транзистора из справочникаРс : Рс max ≤ Рс .
РС р=Рс (1-ηсн ) / ηсн Кпз Кф Кз(1+m)5, где ηсн = (0,4…0,6) – к.п.д. коллекторной цепи в режиме несущей; Кз = (0,8…0,9) – коэффициент запаса по мощности рассеивапния.
РС р ≤ РС р доп Если это условие не выполняется, то используют теплоотводящий радиатор.
Максимальный режим генератора при модуляции смещением должен соответствовать критическому режиму. Следовательно, расчет максимального режима модулируемого каскада аналогичен расчету генератора с внешним возбуждением при усилении модулированных колебаний (см.п.1.3). Некоторое отличие заключается в выборе напряжения на коллекторе и угла отсечки коллекторного тока: ЕСmax = ЕCMAX/ КΩ . Здесь КΩ= (1.1…1,55) – коэффициент запаса. Угол отсечки в макимальном режиме: θ˚= 100˚…150˚. studfiles.net 2. Коэффициент полезного действия генераторов с внешним возбуждением.
9. Адаптивное согласование генераторов с нагрузкой. 10.Трехточечные автогенераторы. 11. Умножение частоты, умножители на варакторах. 12. СВЧ генераторы на ЛПД и диодах Гана 13. Интерполяционная схема возбудителя частоты. 14. Двухуровневый синтезатор частоты. 15. Синтезатор частоты с вычитанием ошибки. 16. Метод активного синтеза сетки частот. 17. Частотный ресурс, обозначение диапазонов и радиоизлучений. 18. Методы сложения мощностей. 19. Синфазные мостовые схемы. 20. Квадратурные мостовые схемы. 21. Амплитудная модуляция смещением. 22. Коллекторная амплитудная модуляция. 23. Фильтровой способ однополосной модуляции. 24. Фазокомпенсационный способ однополосной модуляции. 25. Прямой и косвенный методы частотной модуляции. 26. Дискретизация и квантование сигналов. 27. Кодирование сигналов ИКМ - коды AMI, HDB-3 и др. 28. Помехоустойчивое кодирование. 29. АИМ 1-2, ФИМ 1-2. 30.Фазовая телеграфия и ОФТ. 31. Частотная манипуляция с минимальным сдвигом - ЧММС. 32. BPSK,QPSK,O-QPSK. 33. QAM– многоуровневая квадратурная амплитудная модуляция. 34. Формирование группового сигнала. Уплотнение каналов. Множественный доступ. 35. Беспроводной доступ. Стандарты DECT,Bluetooth,ZigBee,Wi-Fi,Wi-Max. 36. Модуляция прямым расширением спектра. 37. Псевдослучайная перестройка радиочастоты – модуляция ППРЧ. 38. Компромиссы в радиосвязи. Предел Шеннона. 39. Основы сотовой связи. 40. Системы радиорелейной и спутниковой связи. 41. Цифровое радиовещание и телевидение. 42. Основы криптографии.
В мощных усилителях высокой частоты часто используют режим отсечки сигналов. При этом спектр выходного сигнала обогащается и каскады усиления (не идеально воспроизводящие входные сигналы) стали называть генераторами с внешним возбуждением (ГВВ). Режим работы с отсечкой части сигнала, как будет показано ниже, энергетически выгоден. Для оценки его свойств было предложено провести анализ поведения усилительных каскадов при подаче на вход усеченных косинусоидальных сигналов. Включение транзисторов по схеме с общим эмиттером обеспечивает максимальное усиление по мощности, т.к. коэффициент усиления по мощности PМ в этом случае определяется произведением коэффициентов усиления по напряжению и по току Аналитически описал усеченные косинусоидальные импульсы тока Аксель Иванович Берг в 1927 г. Для таких импульсов он получил выражение, связывающее ток активного элемента с углами отсечки и и амплитудой, вида
Импульсы выходного тока активных элементов, работающих в перенапряженном режиме
С ростом номера гармоники ее амплитуда убывает, как и оптимальный угол отсечки. Анализ зависимостей, приведенных на рисунке, позволяет сделать вывод, что оптимальные углы отсечки, обеспечивающие максимум тока нужной гармоники в нагрузке, определяются правилом: Зависимость коэффициентов Берга от угла отсечки Потребляемая от источника питания мощность определяется как
где Ек -напряжение питания цепи коллектора. Определяя КПД как отношение полезной мощности к потраченной, находим важное для инженерной практики выражение
где коэффициент использования коллекторного напряжения С точки зрения получения максимальной выходной мощности и высокого КПД более выгоден критический или слабоперенапряженный режимы. Зависимость КПД ГВВ от величины сопротивления нагрузки Анализ нагрузочных характеристик позволяет сделать важные выводы:
3. Режимы работы генераторов с внешним возбуждением.Динамические характеристики позволяют определить режим работы каскада с учетом реальной нагрузки и выбранных питающих напряжений. Различают следующие режимы работы транзисторов в схемах ГВВ: Буферный режим характерен использованием только начального участка прямой АБ (А1Б1). При этом транзистор имеет малые входные токи и соответственно высокое входное сопротивление, что и позволяет использовать такой режим в разделительных каскадах.
Режим работы А Недонапряженный
перенапряженный В инженерной практике для различных задач применяют практически все режимы работы, несмотря на их конкретные недостатки. Наиболее привлекателен критический режим работы транзисторов в ГВВ, так как при нем максимально используется линейный участок динамической характеристики и усеченный сигнал на выходе имеет максимальную амплитуду при минимальных искажениях.
Недонапряженный
перенапряженный
Включение активных элементов по сземе с ОЭ и ОБ
В качестве узкополосных трансформаторов сопротивлений часто используют звенья Г, П и реже Т типов. Звенья типа Т используют редко, поскольку они содержат две индуктивности, добротность которых из-за потерь на излучение значительно ниже добротности конденсаторов. Коэффициент трансформации сопротивлений одного звена вида Г, П или Т может достигать величины КR=100, но в целях сохранения высоких фильтрующих способностей звена рекомендуется, чтобы коэффициент не превышал значение 10. Простейшие звенья цепей согласования Цепь согласования с трансформацией сопротивлений вKR=KR1KR2 раз Расчет элементов простейших ЦС очень прост. Например, для Г-образной ЦС, при R2>R1 расчетные формулы имеют вид: Для П и Т-образных ЦС расчетные выражения будут:
Следует отдельно обговорить необходимость использования узкополосных ЦС при работе транзистора с частотами: На частотах выше 50 МГц удобно применять индуктивности в виде напыленных на диэлектрическую подложку дорожек . Следует помнить, что медная дорожка толщиной 50 мкм и шириной 0,5 мм выдерживает ток менее 1 А. Из этого условия и выбирается ширина печатного проводника W. Индуктивность печатного проводника зависит от его длиныlи определяется по формуле:
Широкополосные цепи согласования необходимы при усилении широкобазовых сигналов, активно применяющихся при цифровой передаче информации и в телевидении. Если ЦС включена между источником сигнала с внутренним сопротивлением R Г и нагрузкой с сопротивлениемRН , то в широком диапазоне частот нейтрализовать реактивности ГВВ и нагрузки полностью не удается и возможна схема без нейтрализации выходной емкости генератора сигналаCГ или без нейтрализации индуктивности нагрузкиLН Схемы включения широкополосных цепей согласования Фано вывел формулы, связывающие максимальную полосу частот с мерой рассогласования |Г| Лестничный фильтр Входная проводимость лестничного фильтра описывается выражением, величина которого зависит от количества звеньев в фильтре, и расчет таких фильтров достаточно сложен виды studfiles.net Глава 7. РАСЧЕТЫ РЕЖИМОВ ГЕНЕРАТОРОВ С ВНЕШНИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМГлава 7. Энергетические характеристики ГВВ зависят от многих параметров, в частности, от угла отсечки и сопротивления нагрузки. Исследуем эти зависимости, для того, чтобы в дальнейшем можно было выбрать режим генераторов, обеспечивающий необходимую колебательную мощность в нагрузке при высоком коэффициенте полезного действия. Выбор угла отсечки и напряженности режима ГВВАнализ проведем на примере транзисторного ГВВ. Предположим, что напряжение питания ЕК и величина импульса токаIК МАКС заданы и не изменяются. Условимся, что при этом сохраняется граничный режим генератора, то есть остается неизменной амплитуда напряжения на коллектореUК ГР (рис. 7.1, а). В этом случае мощность ГВВ зависит только от угла отсечки
Из соотношения (7.1) следует, что мощность Р1 ГР при изменении θ меняется так же, какα1(θ).
При дальнейшем уменьшении угла отсечки снижается величина мощности Р1, возрастаютUБ,РВХ и уменьшается коэффициент усиления по мощностиkP. По этой причине обычно выбирают углы отсечки θ = 70 ÷ 90°. Нагрузочные характеристики ГВВРассмотрим влияние сопротивления нагрузки на режим ГВВ в ламповом генераторе. При выбранных смещении и амплитуде возбуждения, то есть при заданном угле отсечки, энергетические характеристики генератора зависят от величины сопротивления нагрузки. Изменение этого сопротивления сопровождается изменением токов в выходной и входной цепи генератора, изменяется амплитуда переменного напряжения на нагрузке, колебательная мощность на выходе генератора Р1 и коэффициент полезного действия η. При исследовании нагрузочных характеристик, то есть зависимостей Iа0,Iа1, Uа,Р0,Р1, η (Rа), полагаем, что напряжения питанияЕа, смещенияЕС и возбужденияUС постоянны. С ростом сопротивления нагрузки генератора увеличивается амплитуда напряженияUа, изменяется степень напряженности режима ГВВ. Характер изменения токов в анодной цепи генератора можно пояснить с помощью динамических характеристик (рис.7.3). Пока режим ГВВ недонапряженный или, в крайнем случае, граничный, высота импульса анодного тока с ростом сопротивления нагрузки уменьшается незначительно. Постоянная составляющая и первая гармоника анодного тока (Iа0 иIа1) будут уменьшаться в той же степени. Рис. 7.3 studfiles.net Глава 8. СХЕМОТЕХНИКА ГЕНЕРАТОРОВ С ВНЕШНИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМК коллектору контур подключен непосредственно, а к эмиттеру – через блокировочный конденсатор Сб. Переменные составляющие коллекторного тока протекают через последовательно соединенные нагрузку иСб. Если реактивное сопротивление этого конденсатора на рабочей частоте ω будет много меньше резонансного сопротивления контураRК, то падением напряжения на нем можно пренебречь по сравнению с напряжением на контуре. Следовательно, практически все напряжениеUК падает на сопротивлении нагрузки и потери мощности не происходит. Из выше сказанного вытекает критерий выбора емкости блокировочного конденсатора Сб. 1/ωCб <<RК. На практике сопротивление блокировочного конденсатора выбирают в 100 - 200 раз меньше сопротивления нагрузки генератора, следовательно 1/ωCб =RК / (100 – 200). При таком выборе емкости блокировочного конденсатора потеря напряжения на нагрузке составит всего (0,5 – 1,0)%. Необходимость в индуктивности Lб возникает в том случае, если от одного источникаЕК питаются предыдущие менее мощные и последующие более мощные усилительные каскады передатчика. Весьма вероятен обмен высокочастотной энергией между каскадами через общий источник питания, что может вызвать самовозбуждение усилителя. Для устранения взаимного влияния между усилительными каскадами передатчика в провод, подводящий питание к коллекторной (анодной) цепи включается блокировочная индуктивностьLб, величина которой не критична. Выбирают ее так, чтобы сопротивлениеLб переменному току многократно превышало величину сопротивленияСб. ωLб = (100 – 200)/ωCб. Требования пунктов 1,2 и 3 малого омического сопротивления катушек ин- дуктивности (LК,L1,L2,Lб) выполняются в схемах рис. 8.2 достаточно хорошо. Сопротивление для гармоник тока коллектора определяется для схем 8.2,а и 8.2,б сопротивлением параллельного контура, а для схемы рис. 8.2,в – сопротивлением фильтра верхних частот. Чтобы выполнялось требование пункта 2, величина сопротивления коллекторной нагрузки ГВВ для высших гармоник должна быть как минимум на порядок меньше сопротивления коллекторной на- грузки на основной частоте. Следует заметить, что на высоких частотах в ламповых ГВВ емкость контура может состоять по существу из одной выходной емкости лампы. В этом случае через блокировочную емкость Сб (рис. 8.3) будет протекать не первая гармоникаIa1 анодного тока лампы, а ток контура, величина которого равна:IКОНТ =QIa1. Требования к величине блокирующей емкости формулируются иначе studfiles.net |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
Рис.1.3.Обобщенная структурная схема ГВВ.
