1.4 Характеристики навантажень генератора із зовнішнім збудженням

Характеристиками навантажень генератора із зовнішнім збудженням називаються залежності струмів, напруги і потужностей від величини еквівалентного опору колекторного навантаження: U_тк, І_к1, Р₀, Р₁, Р_к=ƒ(R_к)

Якісний підхід до побудови характеристик навантажень приводить до наступних результатів. Оскільки потужність пропорційна твору струму на напругу, спочатку необхідно побудувати залежності струмів І_к0, І_к1 і напруга U_тк від величини еквівалентного опору навантаження в колекторному ланцюзі R_к. При малих опорах навантаження каскад знаходиться в недонапруженому режимі, де струми слабо змінюються із зміною навантаження, а змінна напруга із збільшенням R_к зростає (мал. 1.11, а). При R_к > R_{к кр}, каскад переходить в перенапружений режим, де із збільшенням опору навантаження струми швидко зменшуються, а амплітуда змінної напруги від навантаження залежить слабо. Внаслідок цього корисна потужність Р₁ = 0,5 U_ткI_к1 максимальна в критичному режимі (мал. 1.11, б). Тому критичний режим є оптимальним, а опір колекторного навантаження, відповідний критичному режиму, називають оптимальним опором R_опт.

Мал. 1.11 – Навантажувальні характеристики ГЗЗ

а – залежності амплітуди змінної напруги на колекторі і першої гармоніки колекторного струму від величини опору колекторного навантаження ; б – залежність потужностей від величини опру колекторного навантаження

Потужність Р₀, споживана колекторним ланцюгом від джерела живлення, рівна твору постійної складової колекторного струму І_к0 на величину напруги колекторного живлення Е_к : Р₀ = І_к0Е_к. Величина Е_к від R_к не залежить, а І_к0 при зміні опору колекторного навантаження поводиться аналогічно І_к1. Внаслідок цього в недонапруженому режимі споживана потужність змінюється трохи, а в перенапруженому швидко падає. Коефіцієнт корисної дії в перенапруженому режимі змінюється трохи, оскільки разом із споживаною зменшується і корисна потужність.

1.5 Настроювальні характеристики гвв

Настроювальними характеристиками генератора із зовнішнім збудженням називаються залежності струмів і напруги від зміни настройки коливального контура в колекторному ланцюзі транзистора (наприклад, при зміні ємкості С_к). Еквівалентний опір контура містить як активну, так і реактивну складові:

Z_e(ƒ) = R_e(ƒ) + jX_e(ƒ),

де

R_e(ƒ) = R_рез / (1+а²),

X_e(ƒ) = -aR_рез / (1+a²),

a = 2Q(ƒ-ƒ₀) / ƒ₀ - узагальнений розлад.

При розладі контура напруга на колекторі зрушується по фазі щодо колекторного струму на кут φ(ƒ) = arctgX_e(ƒ) / R_e(ƒ), зменшується амплітуда змінної напруги на колекторі U_тк = I_кl|Z_e|, внаслідок цього падає корисна потужність P₁ = U_ткI_к1cosφ. Провал в імпульсі колекторного струму в перенапруженому режимі стає несиметричним (мал. 1.12).

Мал. 1.12 – Форма імпульсу колекторного струму в змінному

При зміні С_к або L_к змінюється модуль еквівалентного опору контура |Z_e| на робочій частоті. При великих розладах |Z_e| мало, режим недонапружений, постійна складова колекторного струму I_к0 має велике значення. У міру наближення до резонансу опір контура збільшується, постійна складова колекторного струму І_к0 при резонансі досягає мінімального значення. Цю властивість можна використовувати для настройки контура в резонанс за свідченнями амперметра, включеного в ланцюг протікання постійної складової колекторного струму (мал. 1.13).

Мал. 1.13 – Схема налаштування контуру в резонанс по показам амперметра в колекторному колі