Расчет входной цепи лампового гвв

Рис. 7.7

Форма напряжения на управляющей сетке определяется добротностью контура предыдущего каскада и, как правило, является синусоидальной u_с = U_ссost. Сеточный ток – это периодическая последовательность импульсов, которая может быть разложена в ряд Фурье. Входная мощность, потребляемая от предыдущего каскада, определяется соотношением:

Р_С1= 0,5U_с I_с1,

где I_с1 – амплитуда первой гармоники тока управляющей сетки.

Через источник отрицательного смещения протекает постоянная составляющая сеточного тока I_{С 0}, которая втекает в положительный полюс источника, и следовательно, сеточная цепь не потребляет энергии от источника смещения, а отдает ее ему. Баланс мощности во входной цепи определяется соотношениями

Р_с1=Р_с0 + Р_С; Р_С0=|Е_С|I_{С 0},

Рис. 7.8

где Р_С, Р_С0 – мощности, рассеиваемые сеткой и поступающие в источник смещения.

Учитывая, что максимальное значение тока сетки I_{С МАКС} определяется значениями напряжений e_{с МАКС} и e_{a МИН}, а также тем, что статическая характеристика тока сетки нелинейна (см. рис. 7.8), амплитуду первой гармоники и величину постоянной составляющей тока сетки можно вычислить по следующим приближенным соотношениям:

I_с1=I_{с МАКС} ₁(_с) k₁;

I_{с 0}= I_{с макс} ₀(_с) k₀, (7.11)

где к₁ 0,7 – 0,8; к₀  0,6 – 0,7 – коэффициенты, учитывающие отличие формы импульса сеточного тока от косинусоидальной.

Угол отсечки сеточного тока _с определяется соотношением

(7.12)

Расчет входной цепи биполярного транзистора при возбуждении от источника гармонического тока

Рис. 7.9

Входное сопротивление транзистора (при мощности Р₁ > 1 Вт) в схеме с общим эмиттером, как правило, много меньше, чем выходное сопротивление источника возбуждения. Можно считать, что транзистор возбуждается от источника тока. Для анализа процессов во входной цепи транзистора необходимо представить его эквивалентную схему (рис. 7.9). На рис. 7.9 приняты обозначения: L_Б, L_Э, L_к – индуктивности выводов базы, эмиттера, коллектора (0,1–2) нГ для мощных транзисторов; r_Б – сопротивление «тела» базы (0,1–10) Ом; С_э0 – барьерная емкость эмиттерного перехода (измеряется при Е_Б=0); С_Д – диффузионная емкость открытого эмиттерного перехода; С_ка, С_кп – активная и пассивная составляющие емкости коллекторного перехода (10–300) пФ; r_ – сопротивление, учитывающее рекомбинацию неосновных носителей в базе, r_₀ r_е; I_Э0 – постоянная составляющая тока эмиттера; r_е = 0,026/I_Э – сопротивление открытого эмиттерного перехода r_э – резистивное сопротивление вывода эмиттера.

Рис. 7.10

Для определения диффузионной емкости воспользуемся соотношением:

_Т r_е C_Д = 1,

где _Т - частота, на которой коэффициент передачи тока базы равен единице.

В справочниках приводится обычно значение модуля || или |h₂₁| на определенной частоте f*. Частоту f_Т можно найти по соотношению f_Т =|| f.* Частотная зависимость коэффициента передачи тока базы (рис. 7.10) определяется формулой

где _C_Д r_.

Рис. 7.11

Подключим источник тока I_вх к входу транзистора, а нагрузку – к зажимам коллектор – эмиттер. Так как величина тока при этом условии не зависит от элементов, последовательно с ним включенных, из схемы можно убрать (на этапе анализа токов) индуктивность вывода базы и сопротивление базы (рис. 7.11).

Рис. 7.12

Учитывая, что напряжение на эмиттерном переходе много меньше, чем на коллекторном, ток через суммарную емкость (С_к = С_ка +С_кп) коллекторного перехода можно определить по упрощенной формуле: I_Ск= (u_к – u_Б)jC_к  jC_к u_к. Если нагрузка настроена в резонанс, напряжение u_к синусоидально, также синусоидален ток, протекающий через емкости коллекторного перехода. При таком предположении можно просуммировать входной ток и токи емкостей С_ка, С_кп и ввести суммарный управляющий ток (рис. 7.12)

I_у = i_вх + jC_к u_к. (7.13)

Ток через переход равен

I_у = I_{Б 0} + I_уsint.

Tок I_У содержит две составляющих – ток базы теоретической модели транзистора (ток, протекающий через замкнутый ключ – заштрихованная область на рис. 7.13, а) и ток, протекающий через барьерную емкость эмиттерного перехода (разомкнутый ключ – закрытый транзистор).

Эти два тока разделены моментами коммутации ключа, то есть моментами перехода транзистора из открытого в закрытое состояние и обратно.

Рис. 7.13

Чтобы упростить понимание происходящих явлений, предположим, что сопротивление диффузионной емкости C_д много меньше сопротивления r_и последним можно пренебречь. Это выполняется на частотах  > 3_ . При этих предположениях сопротивление как открытого, так и закрытого перехода, носит почти емкостный характер и напряжение на переходе отстает от тока по фазе. Примерные временные диаграммы напряжений и токов на переходах показаны на рис. 7.13. При таких предположениях ток коллектора представляет собой последовательность косинусоидальных импульсов.

Между первыми гармониками токов коллектора и теоретической модели базы выполняется обычное соотношение

I_к1 = I _Б1.

Из решений дифференциальных уравнений (здесь не приводятся), описывающих переходные процессы на переходе, следует

I_Б1 = I_у1 γ₁().

Из соотношения (7.11) запишем

I_вх = I_У – j C_к U_к;

I_У = I_Б1 / ₁() = I_к1 / (||₁());

U_к = – I_к1R_к .

После подстановок получим

(7.14)

Обозначим постоянную времени

.

Тогда входной ток будет равен

(7.15)