Последовательная схема питания коллекторной цепи

Одно из традиционных решений заключается в последовательном соединении нагрузки (например, параллельного контура), источника питания и выходных электродов транзистора (рис. 8.2,а). Если нагрузкой АЭ является фидер или антенна, между ними включается согласующее устройство (СУ). В этом случае последовательное соединение возможно, если в составе согласующего устройства имеется шунтирующая индуктивность, то есть СУ является полосно-пропускающим фильтром (рис. 8.2,б) или фильтром верхних частот (рис. 8.2,в).

Для того чтобы выполнялись требования пунктов 1, 2, 3 предыдущего раздела, необходимо предъявить определенные требования к блокировочным элементам схем, которые обозначены как С_б и L_б.

Рис. 8.2

В схеме 8.2,а в качестве коллекторной нагрузки используется параллельный контур С_к, L_к, настроенный на частоту сигнала, подаваемого в базовую цепь. Нагрузка должна быть включена между коллектором и эмиттером транзистора. К коллектору контур подключен непосредственно, а к эмиттеру – через блокировочный конденсатор С_б. Переменные составляющие коллекторного тока протекают через последовательно соединенные нагрузку и С_б. Если реактивное сопротивление этого конденсатора на рабочей частоте ω будет много меньше резонансного сопротивления контура R_к, то падением напряжения на нем можно пренебречь по сравнению с напряжением на контуре. Следовательно, практически все напряжение U_к падает на сопротивлении нагрузки и потери мощности не происходит. Из выше сказанного вытекает критерий выбора емкости блокировочного конденсатора С_б.

1/ωC_б << R_к.

На практике сопротивление блокировочного конденсатора выбирают в 100 – 200 раз меньше сопротивления нагрузки генератора, следовательно

1/ωC_б = R_к / (100 – 200).

При таком выборе емкости блокировочного конденсатора потеря напряжения на нагрузке составит всего (0,5 – 1,0)%.

Необходимость в индуктивности L_б возникает в том случае, если от одного источника Е_к 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 индуктивность L_б, величина которой не критична. Выбирают ее так, чтобы сопротивление L_б переменному току многократно превышало величину сопротивления С_б.

ωL_б = (100 – 200)/ωC_б.

Требования пунктов 1,2 и 3 малого омического сопротивления катушек индуктивности (L_K, L1, L2, L_б) 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.

Рис. 8.3

Чтобы выполнялось требование пункта 2, величина сопротивления коллекторной нагрузки ГВВ для высших гармоник должна быть как минимум на порядок меньше сопротивления коллекторной нагрузки 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 С_б (рис. 8.3) будет протекать не первая гармоника I_a1 анодного тока лампы, а ток контура, величина которого равна: I_конт = QI_a1. Требования к величине блокирующей емкости формулируются иначе

U_{C б}<U_кэ/(100 – 200), откуда С_б>(100 – 200)C_вых.

В последовательной схеме питания правильно рассчитанные блокировочные элементы не оказывают существенного влияния на работу генератора. Это большое достоинство рассматриваемой схемы. В качестве недостатка следует отметить то, что нагрузка генератора находится под напряжением питания относительно корпуса передатчика. В ламповых генераторах при высоких питающих напряжениях требуется тщательная изоляция элементов колебательных контуров от корпуса передатчика.

От последнего недостатка свободна схема параллельного питания выходной цепи генератора.