Транзисторы

Перед рассмотрением особенностей параллельного включения транзисторов нужно отметить, что современный мощный генераторный транзистор представляет собой параллельной включение внутри корпуса до 100…1000 и более элементарных транзисторов.

Для транзисторов характерен значительно больший разброс их параметров. Поэтому при параллельном включении в ряде случаев либо непосредственно подбирают транзисторы по параметрам, либо применяют различные схемные решения, которые обеспечивают лучшую симметрию их работы. Кроме того, при параллельном включении в соответствующее число раз снижаются и так столь низкие входное и нагрузочное сопротивления, что резко усложняет задачу трансформации сопротивлений.

На рис.3.31 показан генератор на двух параллельно включенных БТ по схеме с ОБ и резонансной нагрузкой.

Рис.3.31 Схема параллельного включения биполярных транзисторов по схеме с ОБ

Разделение LC-элементов во входных и выходных цепях связи и цепи коллекторного питания позволяет:

• более легко обеспечить симметрию монтажа схемы;

• подстроить коллекторную цепь каждого из них (скомпенсировать разброс коллекторных емкостей) и выравнять режимы работы транзисторов, отдельно контролируя их постоянные составляющие токов I_к0 вплоть до индивидуальной подстройки цепей связи каждого из них;

• увеличить входные и нагрузочные сопротивления.

В схеме на рис.3.31 равенство входных эмиттерных токов I_э⁽¹⁾=I_э⁽²⁾ достигается при достаточно больших и одинаковых индуктивностях L₂, когда их сопротивления оказываются много больше входных сопротивлений транзисторов (wL₂>Z_вх). Поскольку коэффициент усиления по току в схеме с ОБ h₂₁(w)1, то одновременно обеспечивается равенство амплитуд коллекторных токов обои транзисторов: I_K⁽¹⁾= I_K⁽²⁾.

Ввиду взаимного влияния, сложности в настройке, положительного температурного коэффициента для токов (с ростом температуры токи возрастают) и, как следствие этого, снижения надежности параллельное включение БТ в настоящее время используется сравнительно редко, причем не более двух-трех транзисторов. В этом отношении значительно лучше полевые МДП-транзисторы, так как благодаря отрицательному температурному коэффициенту для токов для них менее опасны разброс их параметров и несимметрия в схеме. В ключевом режиме на относительно низких частотах разброс параметров МДП-транзисторов почти не сказывается, что позволяет включать параллельно до 10…20 приборов.

Двухтактные генераторы

На рис. приведена одна из широко распространенных разновидностей схем с последовательным включением генераторных ламп, называемая двухтактной схемой. Так как средняя точка входного контура заземлена по высокой частоте, то на сетках ламп напряжения будут в противофазе:

u’_g=E_g+U_mgcoswt,

u”_g=E_g+U_mgcos(wt+),

Под воздействием этих напряжений через лампы протекают токи:

i’_a=I_a0’+I_a1’coswt+I_a2’cos2wt+…,

i”_a=I_a0”+I_a1”cos(wt+)+I_a2”cos2(wt+)…=

=I_a0”-I_a1”coswt+I_a2”cos2wt-…

Из рис. следует, что токи I_a0’+I_a0” замыкаются через источник, контур и лампу, минуя общий провод ОК. Следовательно, в общем проводе протекает ток:

i_a=i’_a+i”_a-I_a0’-I_a0”=2I_a2’cos2wt+2I_a4’cos4wt+…

Токи нечетных гармоник в общем проводе отсутствуют и замыкаются через колебательный контур и последовательно соединенные лампы. Напряжения на анодах ламп находятся в противофазе, поэтому на индуктивности контура есть точка б с нулевым высокочастотным потенциалом по нечетным гармоникам относительно корпуса. Следовательно, схему можно рассматривать как два отдельных генератора, включенных последовательно. Между точками аб и бв действуют напряжения U_аб=I_a1’R_э’=U’_m и U_бв= I_a1”R_э”=U”_m, где R_э’=R”_э – кажущееся сопротивление конура для одной лампы при работе одной лампы при работе обеих ламп.

На контуре действует напряжение U_ав= U’_m+U”_m=2 U”_m=U_m, при чем генератор развивает удвоенную по сравнению с одной лампой мощность: P_r=0,5I_a1U_m=2P_r’. Полное эквивалентное сопротивление контура в точках ав при обеих лампах равно:

R_эав= =2R_э’

т.е. в двухтактной схеме требуется большее по сравнению с однотактной эквивалентное сопротивление. Это является недостатком схемы.

Достоинство схемы в том, что емкости лампы включаются последовательно, поэтому схема хорошо работает на высоких частотах. Двухтактная схема генератора позволяет осуществлять возбуждение симметричных антенн без дополнительных элементов. В схеме обеспечивается хорошая фильтрация высших гармоник, так как при угле отсечки =90⁰ все нечетные гармоники, кроме первой, отсутствуют, а четные гармоники на емкостях контура создают взаимно компенсирующиеся напряжения.

При выходе из строя одной лампы напряженность режима генератора уменьшается, так как оставшаяся лампа подключается к контуру в точках ак (или кв). Эквивалентное сопротивление контура, подключенного не полностью, а лишь в точках ак, равно:

R_{э ак}=p²R_{э ав}= R_{э ав}=

где p= - коэффициент подключения лампы к контуру (при С₁=С₂ p=0,5).

В анодной цепи двухтактной схемы ставится разделительный дроссель. В отсутствие дросселя заземленными по высокой частоте оказываются точки к и б и схема распадается на два независимых генератора.

Расчет двухтактной схемы производится следующим образом: рассчитывается одно плечо на половину заданной мощности, затем удваиваются мощности, переменные напряжения, постоянные составляющие анодного и сеточного токов и эквивалентное сопротивление контура.