Контрольные вопросы:
1. Почему нагрузка ГВВ должна быть избирательной?
2. Какие варианты избирательной нагрузки (кроме параллельного контура) можно использовать в ГВВ?
3. Каким образом нужно изменить емкость конденсаторов С1 и С2,чтобы увеличить сопротивление нагрузки генератора?
4. Что такое добротность колебательного контура Q ?
5.Что понимается под «сопротивлением связи контура с активным прибором» в ГВВ?
Глава 6. Гармонический анализ косинусоидальных импульсов
Рассмотрим работу транзисторного генератора, полагая транзистор безынерционным, при гармонических напряжениях на входном и выходном зажимах (рис.6.1).
Рис. 6.1
Подставив еБ
в выражение iК
=S(eБ–
),
получим:
(6.1) (6.1)
Графически это соотношение изображено на рис. 6.2.
Из выражения (6.1) и рис. 6.2 следует, что выходной ток АЭ представляет собой последовательность косинусоидальных импульсов.
При
= 0, 2,
4
и т. д. ток принимает максимальное
значение
Половину фазового угла, соответствующего времени протекания тока, называют углом отсечки . Приравняв выражение (6.1) нулю, найдём соотношение для расчета угла отсечки выходного тока :
(6.3)
Выразим ЕБ
–
из соотношения (6.1) и
подставим в формулу (6.3):
. (6.4)
Максимальное значение тока получается при ωt = 0 и равно:
Iк макс=SUБ (1– сosθ) (6.5)
(6.2)
Рис. 6.2
Чтобы учесть влияние коллекторного напряжения на форму коллекторного тока, подставим выражение для eк в ранее полученное соотношение (3.7)
(6.6)
Соотношения (6.1) и (6.6) представлены в виде графиков на рис. 6.3. Следует заметить, что максимумы iк по соотношению (6.1) соответствуют минимумам ек по соотношению (6.6). Эти условия выполняются при резонансной нагрузке.
Режим генератора зависит от амплитуды Uк:
а – амплитуда Uк мала (Rк – мало), iк определяется по формуле (6.1), режим генератора называется недонапряженным;
б – амплитуда Uк = Uк ГР, режим называется граничным, вершина импульса коллекторного тока при этом уплощена;
в – амплитуда Uк > Uк ГР (рис. 6.3), в импульсе коллекторного тока образуется провал. Такой режим называется перенапряженным.
В недонапряженном режиме,
то есть при
,
коллекторный ток представляет собой
периодическую последовательность
косинусоидальных импульсов.
В граничном режиме выполняется условие (6.6), импульс коллекторного тока имеет плоскую вершину.
В перенапряженном режиме,
когда
<
,
в импульсе коллекторного тока появляется
провал, глубина которого зависит от
степени напряженности режима.
Рис. 6.3
При комплексной (расстроенной)
нагрузке выходное напряжение
получает фазовый сдвиг
относительно первой гармоники
коллекторного тока. Форма импульсов в
перенапряженном режиме становится
несимметричной, вид их показан на рис.
6.4.
Рис. 6.4
Коэффициенты разложения косинусоидальных импульсов
В недонапряженном режиме ГВВ токи в коллекторной, анодной, сеточной цепи представляют собой периодическую последовательность косинусоидальных импульсов, которую можно представить в виде ряда Фурье. Например, коллекторный ток можно записать так:
Используя соотношение (6.6)
определим значения постоянной
составляющей, амплитуды первой и n-
й гармоник тока
(6.8)
(6.9)
где 
(6.10)
Коэффициенты
показывают, как изменяются амплитуды
гармоник коллекторного тока при
изменении смещения, если амплитуда
возбуждения
постоянна.
Если выразить из (6.5)
и подставить его в уравнение (6.9), получим
еще одно соотношение для определения
составляющих коллекторного тока:
(6.11)
(6.12)
где n – коэффициенты, с помощью которых можно определить амплитуду гармоник тока по известной величине импульса тока IМАКС и углу отсечки .
Графики, показывающие характер зависимостей коэффициентов γ0(соsθ) и γ1(cosθ), приведены на рис.6.5.
Связь коэффициентов α0 и α1 с углом отсечки косинусоидального импульса иллюстрируется ниже (рис. 6.6).
Численные значения коэффициентов n() и n() приведены в табл. 6.1.
Рис.6.5
Рис.6.6
Таблица 6.1
Зависимость коэффициентов n и n от угла отсечки .
Угол отсечки |
сos |
0() |
1() |
0() |
1() |
2() |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
10 |
0.985 |
0.001 |
0.001 |
0.036 |
0.073 |
0.73 |
20 |
0.940 |
0.005 |
0.009 |
0.074 |
0.146 |
0.132 |
30 |
0,866 |
0,015 |
0,029 |
0,111 |
0,215 |
0,172 |
40 |
0,766 |
0,034 |
0,056 |
0,147 |
0,280 |
0,241 |
50 |
0,643 |
0,065 |
0,121 |
0,183 |
0,339 |
0,267 |
60 |
0,500 |
0,109 |
0,196 |
0,218 |
0,391 |
0,276 |
70 |
0,342 |
0,166 |
0,288 |
0,253 |
0,436 |
0,267 |
80 |
0,174 |
0,236 |
0,390 |
0,286 |
0,472 |
0,245 |
90 |
0,000 |
0,319 |
0,500 |
0,319 |
0,500 |
0,212 |
100 |
– 0,174 |
0,411 |
0,611 |
0,350 |
0,520 |
0,172 |
110 |
– 0,342 |
0,509 |
0,713 |
0,379 |
0,531 |
0,131 |
120 |
– 0,500 |
0,609 |
0,805 |
0,406 |
0,536 |
0,092 |
130 |
– 0,643 |
0,708 |
0,878 |
0,431 |
0,534 |
0,058 |
140 |
– 0,766 |
0,801 |
0,934 |
0,453 |
0,528 |
0,032 |
150 |
– 0,866 |
0,881 |
0,970 |
0,472 |
0,520 |
0,014 |
160 |
– 0,940 |
0,944 |
0,989 |
0,487 |
0,510 |
0,004 |
170 |
– 0,985 |
0,985 |
0,997 |
0,496 |
0,502 |
0,001 |
180 |
– 1,000 |
1,000 |
1,000 |
0,500 |
0,500 |
0,000 |
Следует помнить, что пользоваться этими коэффициентами можно только при расчетах граничного или недонапряженного режимов генератора, то есть при косинусоидальной форме импульсов.