Контрольные вопросы.

1. В чем состоит отличие статических и динамических характеристик выходного тока ГВВ?

2. Дайте определение понятию «динамическая характеристика анодного тока в анодной системе координат».

3. Какие обстоятельства определяют степень напряженности режима ГВВ?

4. Какой режим ГВВ называется недонапряженным?

5. Исходный режим генератора – граничный. Как изменится степень напряженности режима, если увеличить U_С?

Глава 5. Колебательный контур как нагрузка генератора с внешним возбуждением

Генератор с внешним возбуждением должен создавать на нагрузке гармоническое напряжение u_Н = U_Нсosωt в то время, как в выходной цепи генератора протекает ток, представляющий собой последовательность импульсов. Этот ток можно записать в виде ряда Фурье:

i_ВЫХ = I₀+I₁сosωt + I₂сos2ωt +I₃сos3ωt + ...

Напряжение на нагрузке будет гармоническим в том случае, если нагрузка избирательна, то есть представляет собой сопротивление для одной из составляющих переменного тока. Для остальных же гармоник нагрузка генератора должна иметь сопротивление близкое по величине короткому замыканию. Часто в роли нагрузки выступает параллельный колебательный контур.

Если ГВВ работает в режиме усиления мощности, то контур настраивается на рабочую частоту ω. В режиме умножения частоты контур должен быть настроен на соответствующую гармонику основной частоты. В удвоителях частоты контур настраивается на частоту 2ω, в утроителях – на частоту 3ω.

Коллекторная цепь ГВВ в общем виде представлена на рис.5.1.

Рис. 5.1

Каждая из ветвей параллельного колебательного контура содержит как активное, так и реактивное сопротивления [4]. Сопротивление коллекторной нагрузки ГВВ равно:

Z_к = Z₁Z₂ / (Z₁+Z₂), (5.1)

где Z₁= r₁+jx₁, Z₂ = r₂+jx₂ .

На резонансной частоте в добротных колебательных контурах сопротивления r₁ и r₂ значительно меньше x₁ и

x₂ , а реактивные сопротивления равны по величине, но противоположны по знаку.

Подставив в (5.1) значения сопротивлений Z₁ и Z₂, пренебрегая слагаемыми, содержащими сомножители r₁ и r₂ в числителе дроби, получим сопротивление коллекторной нагрузки:

Z_к = -x₁ x₂ /(r+j(x₁+x₂)),

На резонансной частоте x₁ + x₂=0, поэтому сопротивление нагрузки ГВВ имеет активный характер и равно:

R_к = x_СВ²/r, (5.2)

где r = r₁+r₂, а x_СВ = |x₁| = |x₂|. Сопротивление x_СВ – это сопротивление, которое связывает колебательный контур с коллекторной (анодной) цепью генератора. Если контур включен в выходную цепь ГВВ полностью, то сопротивление связи равно характеристическому сопротивлению контура ρ, при неполном включении x_СВ = p ρ,

где p – коэффициент включения контура в выходную цепь генератора.

После подстановки значения x_СВ в (5.2) получим выражение для расчета резонансного сопротивления параллельного контура:

R_к = p²ρ Q,

где Q = ρ/r - добротность контура.

Найдем величину тока, протекающего в ветвях контура. На контуре действует напряжение U_к, а сопротивление ветвей по модулю одинаково и равно x_СВ (если пренебречь активными потерями в контуре). Следовательно, амплитуда контурного тока _.. После преобразований получим:

I_КОНТ= I_к1 p² ρ Q / pρ = I_к1рQ (5.3).

Соотношение (5.3) говорит о том, что амплитуда тока в контуре в pQ раз больше амплитуды тока основной частоты в выходной цепи генератора.

Колебательная мощность Р₁ рассеивается в виде тепла на сопротивлении потерь контура .

Очевидно, что за счет изменения коэффициента включения контура в выходную цепь генератора от 0 до 1 можно регулировать сопротивление нагрузки генератора в пределах 0 – ρQ. На рис.5.2 показаны две схемы генератора, где нагрузка регулируется за счет изменения индуктивного и емкостного сопротивления связи контура с коллекторной цепью транзистора.

Рис. 5.2

Коэффициент включения контура в коллекторную цепь в схеме «а»: p = L2/(L1+L2), в схеме «б»: p = C1/(C1+C2)_.