Билет №9. Вопрос №2.

Цепь питания любого каскада должна быть построена таким образом, чтобы не нарушать работы его высокочастотных цепей (коррекции, термостабилизации, согласования и т.п.). В диапазоне УВЧ, а особенно на СВЧ наиболее часто применяется параллельная схема питания (рис.8), так как обычно схема построения СВЧ цепи не позволяет использовать последовательную схему питания. При параллельной схеме питания источник постоян­ного напряжения подключают к зажимам транзистора через блокировочный дроссель L_бл1, имеющий большое сопротивление для пере­менной составляющей тока генератора, чтобы источник не влиял на работу СВЧ цепи. Улучшение блокирования источника напряжения достигается включением конденсатора, имеющего малое сопротивле­ние переменному току (конденсаторы С_бл3, С_бл4 на рис.8,а и б). Для исключения прохождения постоянной составляющей тока ге­нератора в нагрузочные цепи (или в цепь предыдущего каскада), в схему включают разделительные конденсаторы (С_бл1, С_бл2 на рис.8,а и б). Нередко функцию разделительного конденсатора выполняет последовательно включенный конденсатор СВЧ цепи (С₁ на рис.8,г,д). Выбор индуктивности дросселя и емкости блокиро­вочных конденсаторов производят исходя из требований нормальной работы схемы и возможности реализации блокировочных элементов.

а) б) в) г) д)

Рисунок 8 – Параллельные схемы питания генератора

Чтобы блокировочный дроссель (рис.8,а) не оказывал замет­ного влияния на работу выходной цепи транзистора, его индуктив­ность L_бл2 выбирают, используя приближенное соотношение

. (2)

Емкость конденсатора С_бл4 определяется из соотношения

, (3)

полученного из условия, что собственная частота последовательного резонанса цепи L_бл2, С_бл4 (рис.8,а) должна быть

значительно ниже рабочей частоты генератора. В выражениях (2) и (3) и приводимых далее предполагается, что ω=2πf, рабочая частота берется в гигагерцах, емкость − в пикофарадах, индуктивность − в наногенри, сопротивление − в омах.

Верхний предел значений индуктивности L_бл и емкости С_бл в ос­новном ограничивается технологическими возможностями. Для умень­шения требуемого значения L_бл в случае, когда R_н1>r_н, цепь пи­тания целесообразно подключать ближе к нагрузке (при помощи цепей установки рабочей точки – цепей смещения), как, например, это показано на схеме рис.8,б. Величина L_бл при таком вклю­чении может быть выбрана из условия ωL_бл2≥10 r_н.

Для оценки примерных значений параметров блокировочных эле­ментов, включенных во входную цепь генератора (рис.8,а), мож­но получить соотношения, подобные (2) и (3):

, , где .

Емкость разделительного конденсатора (если он не является эле­ментом СВЧ цепи) определяется из условия малого по сравнению с напряжением на сопротивлении R_н1 (рис.8,а) или r_н (рис.8,б) напряжения на конденсаторе при протекании через не­го тока первой гармоники, т.е. С_бл2 ≥10·10³/ωR, где R есть либо R_н1, либо r_н в зависимости от места включения С_бл2.

При проектировании цепей питания генератора следует иметь в виду, что блокировочные дроссели и конденсаторы образуют колебательные системы, нередко приводящие к возникновению в генераторе паразитных колебаний на частоте, значительно более низкой, чем рабочая. Этому способствует увеличение коэффициента усиления по току транзистора с уменьшением его рабочей частоты. Для предотвращения возникновения этих колебаний необходимо снизить добротность бло­кировочных дросселей, что может быть достигнуто, например, включе­нием последовательно с дросселем резистора с небольшим сопротивле­нием r (единицы Ом) (рис.8,в) либо изготовлением катушки L_бл из проводника с высоким омическим сопротивлением. Другой способ срыва колебаний на низких частотах − включение последовательно с L_бл конденсаторов различных номиналов, создающих последова­тельные резонансы в цепи питания на определенных частотах, суще­ственно ниже рабочей (С_бл1, С_бл2, С_бл3 на схеме рис.8,в). Эти ре­комендации должны учитываться при выполнении цепочки автоматического смещения.