Коллекторная модуляция (анодно-экранная, анодная).

Мысленно проведём эксперимент. Построим каскад (см. рис. 3.х1) – самый обыкновенный усилитель мощности. Ек – переменный источник питания. Снимем характеристики, для чего в схему поставим прибор для измерения Iко. Umб – напряжение на входе. Контур настроен на частоту сигнала. При каком-то номинальном Ек каскад настроен на оптимальный режим. Снятая зависимость показана на рисунке (3.х2). В схеме обеспечивается критический режим работы. При изменении Ек система будет переходить в недонапряжённый и перенапряжённый режимы. Зависимость Iко (Ек) будет изменяться так, как показано на рисунке (3.х3). График Iко имеет такой же наклон, как и наклон статической характеристики (см. рис. 3.х3). Это говорит о том, что с помощью изменения коллекторного питания нельзя значительно изменить постоянную составляющую коллекторного тока, если мы находимся в недонапряжённом режиме. Чем меньше Iк, тем сильнее мы заходим в недонапряжённый режим, тем сильнее идёт уменьшение импульса коллекторного тока. В недонапряжённом режиме модуляция невозможна. В перенапряжённом – возможна, но модуляция будет не линейна.

Для того, чтобы сделать модуляцию линейной, нужно сделать её комбинированной. Такая модуляция осуществляется в ламповых каскадах за счёт установления автоматического режима. Чем сильнее мы будем заходить в перенапряжённый режим, тем больше будет сеточный ток, тем больше будет смещение. В результате режим стабилизируется в районе критического режима. Для транзисторных каскадов эффективность этого метода крайне мала.

I ко – величина, характеризующая подводимую мощность. Излучаемая мощность связана с током первой гармоники Iк1. У нас имеется косинусоидальный импульс. Тогда:

Iк1 = 1() Iкm  Iк1 = 1()  Iк1 = Iк0 (1 () / 0 ()).

Iк0 = 0() Iкm Iк0 0()

О бычно, Iк1  Iк0 и график выглядит так, как показано на рисунке (3.х4). Модуляция осуществляется в перенапряженном (вблизи критического) или в критическом режиме. Выберем рабочую точку в середине линейного участка статической модуляционной характеристики. Iк1н – первая гармоника в режиме несущей. Iк0н – постоянная составляющая в режиме несущей. U=m Екн - амплитуда модулирующего сигнала. m – индекс модуляции. Запишем основные соотношения:

Мгновенное значение Ек в режиме модуляции - Ек=Екн(1+m cos  t).

Текущее значение Iк0 в режиме модуляции - Iк = Iк0 (1+m cos  t).

Первая гармоника коллекторного тока - Iк 1= Iк1Н (1+m cos  t).

Рассчитаем текущее значение КПД в режиме несущей:

текущее значение КПД – всегда есть величина постоянная (во всех точках модуляционной характеристики).

Достоинства коллекторной модуляции.

1) Высокий КПД (0,7-0,8)

2. Линейность модуляционной характеристики позволяет получить m_max=1

Главный недостаток коллекторной модуляции.

Модуляция связана с большим энергопотреблением.

Мощность модулятора:

где: ;

Тогда: .

Так как =const, то соотношение между Роср и Р₁ср есть постоянная величина.

Рассмотрим ещё одну схему (см рис 3.х6).

Н а источнике питания постоянное напряжение. U_ - модулирующий сигнал. Этот сигнал наиболее просто вводится с помощью модуляционного трансформатора. Напряжение «кол-эмит» вычисляется по формуле:

На ВЧ-дросселе падает только напряжение, развиваемое за счёт протекания через нагрузку тока первой гармоники, модулированного по закону подаваемого сигнала.

Н арисуем осциллограмму этого напряжения на коллекторе транзистора (см рис 3.х7).

Пусть m=1, т.е. на постоянном напряжении будет накладываться сигнал низкой частоты с амплитудой E_ки.

Исходный сигнал складывается из трёх напряжений.

П олучился амплитудно-модулированный сигнал.

Мгновенное пиковое значение напряжения превышает напряжение питания примерно в четыре раза. Пиковая мощность в четыре раза превышает мощность в режиме несущей.

Посмотрим, какие имеются возможности для построения каскада детекторной модуляции.

Мощный УНЧ нужно строить по экономичной схеме(двухтактная).

Построим такую схему чтобы постоянна составляющая тока модулированного каскада не протекала бы через обмотку трансформатора. Такая схема приведена на рисунке (3.70) в схему поставлены С_Ω и L_Ω.

П уть протекания тока модулятора показан на рис. (3.70).

Сопротивление дросселя L_Ω: Если его не поставить то будет к/з т.к. стабилизированный источник питания имеет сопротивление по постоянному и переменному току, близкое к нулю.

Если не поставить С_Ω, то будет к/з по постоянному току. НО нужно беспрепятственно пропустить ток звуковой частоты(Для того чтобы линеаризовать модуляционную характеристику можно сделать отдельную обмотку трансформатора).

Нагрузка модулятора равна: .

Упрощенная схема модулятора (см. рисунок 1.71) обычно используется в маломощных каскадах.

Н агрузкой миттерного повторителя является модулированный каскад.

М одуляционная характеристика показана на рисунке 1.72.