2.7. Транзисторный генератор с внешним возбуждением в ключевом режиме с резонансной нагрузкой

С хема транзисторного ГВВ с резонансной нагрузкой приведе­на на рис. 2.9. От схемы, приведенной на рис. 2.8, она отличается отсутствием фильтра верхних частот. Такая на­грузка оказывается ак­тивной только для тока первой гармоники. Для высших гармоник сопро­тивление нагрузки опре­деляется сопротивлением фильтра нижних частот. Таким образом, ключе­вой ГВВ с резонансной нагрузкой также являет­ся широкополосным.

Выделения гармонического тока и напряжения на нагрузке обеспечивается фильтром.

Достоинство такого генератора — высокий КПД и большее зна­чение выходной мощности.

Существенный недостаток схемы заключается в том, что на­пряжение на коллекторе значительно превышает напряжение ис­точника питания. Так, яри 0 = 90° напряжение на коллекторе при­мерно в 3 раза превышает напряжение источника коллекторного питания.

2.8. Схемы питания транзисторных генераторов

Коллекторная (выходная),цепь. Различают две схемы питания коллекторной цепи: последовательную (рис. 2.10, а) и параллель­ную (рис. 2.10, б). Последовательной схемой коллекторного питания называется схема, в которой постоянное напряжение источ­ника питания коллектора Е_к, переменное напряжение на контуре U_K и транзистор включены последовательно.

В последовательной схеме постоянный коллекторный ток I_Ко протекает по цепи: + Е_К, «земля», эмиттер — коллектор транзис­тора, катушка контура, блокировочный дроссель L _бл, —Е_к. Бло­кировочный дроссель L_бл не допускает протекания переменной со­ставляющей коллекторного тока через источник питания. Блоки­ровочный конденсатор С_бЛ создаст цепь для переменного тока кол­лектора.

Переменная составляющая коллекторного тока протекает nq цепи: эмиттер—коллектор транзистора, колебательный контур, блокировочный конденсатор Сол, эмиттер транзистора. Этот ток создает на контуре падение напряжения U_K, под действием кото­рого в контуре создается контурный ток, протекающий по ветвям контура L_K и С_к.

Параллельной схемой коллекторного питания называется та­кая схема, в которой постоянное напряжение источника питания коллектора Е_к, переменное напряжение на контуре U_K и транзис­тор включены параллельно. В параллельной схеме питания кол­лекторной цепи пути постоянного и переменного токов разделены.

Постоянная составляющая коллекторного тока /_Ко протекает по цепи: +Е«земля», эмиттер — коллектор транзистора, блоки­ровочный дроссель Lan, —Е_к. Это значит, что постоянный ток кол­лектора не протекает через контур.

Переменная составляющая коллекторного тока 1_К протекает

по цепи: эмиттер — коллектор транзистора, разделительный кон­денсатор С_р, колебательный контур, «земля», эмиттер. Раздели­тельный конденсатор С_р не допускает короткого замыкания источ­ника питания через колебательный контур. Блокировочный дрос­сель не допускает замыкания переменного тока через источник пи­тания. Блокировочный конденсатор Сбл шунтирует источник пита­ния по переменному току, т. е. незначительная часть переменного тока, прошедшая через дроссель, замыкается через Со_л, минуя источник питания.

Достоинством схемы последовательного питания является то, что паразитные емкости блокировочных элементов /,6л и Сбл не подключены параллельно колебательному контуру и не снижают его волновое сопротивление.

Входная цепь. Различают две схемы питания входной цепи транзисторных генераторов: последовательную (рис. 2.10, в) и па­раллельную (рис. 2.10, г).

Последовательной схемой питания входной цепи называется такая схема, в которой постоянное напряжение смещения, пере­менное напряжение возбуждения и эмиттерно-базовый переход включены последовательно.

Параллельной схемой питания входной цепи называется такая схема, в которой напряжение смещения, напряжение возбуждения и участок эмиттер — база транзистора включены между собой па­раллельно.

В связи с тем, что статические характеристики транзистора имеют правое расположение (правые характеристики), при нуле­вом смещении между базой и эмиттером транзистор оказывается закрытым (см. рис. 2.3, а). Для обеспечения заданного режима работы генератора на базово-эмиттерный переход необходимо по­давать напряжение смещения, знак которого зависит от типа тран­зистора. Различают отпирающее и запирающее напряжения сме­щения.

О тпирающее напряжение смещения получают от источника коллекторного питания Е_к через делитель R\R2 (рис. 2.11, а). Эту схему применяют в маломощных каскадах, работающих в недонапряженном режиме в классе А. Запирающее напряжение сме­щения создают путем автоматического смещения за счет постоянной составляющей тока базы, как показано на рис. 2.11, б. Раз­делительный конденсатор С_р не допускает короткого замыкания напряжения смещения через источник входного напряжения, а блокировочный дроссель Z-бл не допускает короткого замыкания входного напряжения через источник смещения.

В тех случаях, когда необходимо напряжение смещения, близ­кое к нулю, применяют простую схему включения (рис. 2.11, в).

Во многих случаях в транзисторных генераторах с внешним возбуждением применяют комбинированное смещение: частично от источника питания через делитель, частично автоматическое.

­2.10. Схемы соединения транзисторных генераторов

Для увеличения выходной мощности ГВВ включают парал­лельно или последовательно несколько транзисторов для работы на одну общую нагрузку.

При параллельном включении транзисторов для работы на одну общую нагрузку одноименные электроды транзисторов соединяют между собой параллельно. При этом токи отдельных транзи­сторов в общем проводе складываются и в выходном контуре вы­деляется суммарная мощность.

При параллельном включении транзисторов паразитные емко­сти отдельных транзисторов, соединяясь между собой, увеличива­ют общую паразитную емкость схемы, что понижает устойчивость работы схемы в целом.

Соединяемые параллельно транзисторы должны иметь одинако­вые параметры, иначе один из транзисторов будет шунтировать другой транзистор и нагрузку. Значительный разброс параметров транзисторов приводит к необходимости применять дополнитель­ные схемные решения, вы­равнивания режимов рабо­ты отдельных транзисторов. Однако это приводит к ус­ложнению схемы, а следо­вательно снижает надеж­ность ее работы. Поэтому ограничиваются включени­ем не более двух-трех транзисторов параллельно.

Вследствие сложности настройки и снижения на­дежности схемы с парал­лельным включением тран­зисторов применяются ред­ко.

Д вухтактные генераторы малой мощности (десятки ватт) на частотах 1—10 МГц можно выполнять на трансформаторах с маг­нитной связью, как показано на рис. 2.15. Транзисторы в этой схе­ме работают в режиме класса В, т. е. с углом отсечки Ө = 90°. При подаче на вход переменного напряжения возбуждения в це­пях коллекторов импульсы коллекторных токов сдвинуты по фазе на 180°. По току первой гармоники транзисторы оказываются сое­диненными последовательно.

Коллекторный ток первой гармоники транзистора VT1 проте­кает от коллектора VT1 через транзистор VT1, затем участок эмиттер — коллектор транзистора VT2, через нагрузку Т2 к кол­лектору транзистора VT1.

Коллекторный ток первой гармоники транзистора VT2 проте­кает от коллектора VT2 через участок коллектор — эмиттер VT2, через эмиттер—коллектор VT1, через нагрузку и к коллектору VT2.

Через нагрузку Т2 коллекторные токи первой гармоники про­текают в одном направлении и поэтому суммируются. В общем проводе питания токи первой гармоники направлены навстречу и взаимно компенсируются.

На выходе этой схемы при хорошей ее симметрии высшие гар­моники отсутствуют, так как четные гармоники коллекторных то­ков обоих транзисторов в выходном трансформаторе компенсиру­ются, а нечетные гармоники в импульсах с отсечкой 0 = 90° прак­тически отсутствуют.