5. Складання потужностей генераторів із зовнішнім збудженням

5.1 Паралельне і двотактне включення активних елементів

Часто виникає необхідність створення передавачів потужністю, що перевищує номінальну потужність наявних типів ламп, транзисторів і так далі Відомо, що на даній достатньо високій частоті не вдається отримати скільки завгодно велику потужність. У зв’язку з цим використовують різні методи складання потужностей генераторів. Окрім отримання великої потужності, складання потужностей дозволяє підвищити надійність роботи передавача. У разі відмови одного з генераторів передавач зберігає свою працездатність при зниженому рівні вихідної потужності.

Для підвищення потужності ГВВ включають декілька ламп або транзисторів. Застосовується паралельне і двотактне включення.

Паралельне включення. На мал. 5.1 приведена схема паралельного включення двох транзисторів. Однойменні виводи транзисторів сполучені попарно. Якщо транзистори працюють в режимі з відсіченням колекторного струму, за рахунок опору колекторного навантаження R_k необхідно використовувати паралельний контур, щоб виділити напругу першої гармоніки.

Мал 5.1 – Паралельне включення активних елементів

Підключаючи другий транзистор, необхідно зменшити навантаження в 2 рази, щоб забезпечити такий же режим роботи транзисторів, як і одиночному в оптимальному, критичному режимі.

При спільній роботі на загальне навантаження транзистори впливають один на одного. Амплітуда колекторної напруги

.

Опір, що здається, для одного транзистора:

.

З цих виразів виходить, що опір транзистора, що здається, залежить не тільки від опору колекторного навантаження, але також від відношення струмів, що протікають в колекторних ланцюгах транзисторів. За умови виходить, що R_каж =2·R_к . Коли струми транзисторів не точно рівні і не синфазні, транзистори будуть навантажені на різні комплексні опори навіть при настроєному контурі. Тому за відсутності симетрії транзистори працюватимуть в невигідному для них режимі, віддаватимуть потужність нижче номінального і очікуваного виграшу в потужності, пропорційного числу транзисторів, не вийде. Тому необхідна строга синфазність і рівність колекторних струмів паралельно включених транзисторів.

У разі підключення N транзисторів: R_каж = N·R_к.

Зміна струмів в одному з транзисторів приводить до зміни струмів в іншому.

Оскільки транзистори завжди мають великий розкид параметрів, то при паралельному включенні потрібний підбір транзисторів, або схемними рішеннями забезпечується симметрування режимів роботи транзисторів. Приклад схеми з симметрированием режимів роботи транзисторів приведений на мал. 5.2:

Мал. 5.2 – Паралельне включення активних елементів з окремими колами узгодження і зміщення

Зсув здійснюється окремо для кожного транзистора.

По постійній базі транзисторів, що становить, розділені для того, щоб можна було проводити індивідуальний підбір режиму роботи транзисторів, необхідний через розкид їх параметрів. Взаємний вплив одного транзистора на іншій зберігається.

Двотактне включення. На мал. 5.3 приведена схема двотактного включення транзисторів. Напруга на бази транзисторів подається із зрушенням по фазі на 180°.

Мал. 5.3. – Схема двотактного підсилювача потужності

Тимчасові діаграми струмів обох плечей дані на мал. 5.4 (кут відсічення колекторного струму θ = 90°).

Мал. 5.4.

Непарні гармонійні складові колекторного струму в плечах двотактної схеми зрушені щодо один одного на 180°, тому в загальних проводах схеми вони взаємно знищуються, отже, можна говорити про послідовне протікання непарних гармонік через транзистори обох плечей і загальний контур. Парні гармонійні складові колекторного струму в плечах двотактної схеми синфазні і складаються в загальному дроті; для них повинен бути замкнутий шлях з малим опором. Вони не створюють напругу на трансформаторі.

Доказ:

Коли струм, що пройшов через трансформатор:

.

Струм в загальному проводі:

.

Переваги двотактного включення:

1. При тих же режимах роботи можна істотно понизити рівень вищих гармонік в навантаженні.

2. У ряді схем вдається ослабити вимоги до блокувальних елементів (у ланцюзі живлення L_бл).

3. За рахунок почергової роботи електронних приладів вдається линіювати вхідний опір каскаду.

4. Реалізуються нові режими роботи, наприклад широкосмугове лінійне посилення при роботі транзисторів з відсіченням колекторного струму (клас В - вищий ККД) , де - коэффициент трансформації.

Ця схема працює ефективно тільки на НЧ (до 10 МГц).

Трансформатор-лінія. Приклад побудови генератора на трансформаторах з відрізань довгих ліній, які вносять менші паразитні індуктивності і ємкості, приведений на мал. 5.5.

Мал 5.5. – Використовування трансформаторних ліній в двотактній схемі підсилення потужності

У цій схемі трансформатори Т_р1 і Т_р3 здійснюють перехід від несиметричних до симетричних навантажень. Трансформатор Т_р2 створює коротке замикання по парних гармоніках колекторного струму транзисторів.

107