используется при анализе работы фильтров, усилителей, а также при анализе устойчивости систем с обратной связью.
При проведении этого анализа считается, что величина возмущения очень мала, и нелинейность характеристик при таких малых возмущениях еще не проявляется. Поэтому для проведения данного анализа схема предварительно условно линеаризуется (пользователь этого не видит). Нелинейные модели компонентов автоматически заменяются линейными моделями, параметры которых рассчитываются программой в зависимости от начального положения рабочей точки (режима по постоянному току). В результате получается линейная малосигнальная схема замещения всего устройства. Эта модель внутренняя, ни в какие окна она не выводится.
При линеаризации используется ряд допущений:
• источники постоянного напряжения заменяются резистором с нулевым сопротивлением, а источники постоянного тока заменяются резистором
сбесконечным сопротивлением;
•источники сигналов заменяются их малосигнальными моделями с фиксированной амплитудой сигнала;
•полупроводниковые приборы заменяются их малосигнальными моде-
лями;
•нелинейные компоненты заменяются их малосигнальными моделями в окрестности рабочей точки;
•пассивные компоненты заменяются их комплексными сопротивлениями;
•цифровые компоненты считаются разомкнутой цепью.
При проведении частотного анализа в схеме обязательно должен присутствовать один источник с ненулевой комплексной амплитудой.
4. РАСЧЕТ ЛИНЕЙНОГО МОДУЛЯТОРА
Целью расчета является закрепление знаний, полученных при изучении теоретических разделов курса «Силовая импульсная техника», а также выработка практических навыков расчета импульсных генераторов.
В процессе выполнения расчета необходимо:
•выбрать схему генератора;
•выбрать коммутирующий прибор;
•выбрать и рассчитать формирующий двухполюсник;
•выбрать режим заряда формирующей линии и определить основные параметры элементов зарядной цепи;
13
•определить основные параметры силового или импульсного трансформатора;
•произвести расчет индуктивности воздушной катушки: выбрать обмоточный проводник, определить геометрию катушки, число витков, сопротивление катушки по постоянному току.
В качестве исходных данных для расчета задаются следующие параметры генератора и генерируемого импульса:
•величина активного сопротивления нагрузки Rн, Ом;
•длительность импульса τ, с;
•частота следования импульсов f, Гц;
•амплитуда импульсного напряжения на нагрузке Uн, В;
•допустимая длительность фронта импульса τфр, с;
•питание генератора осуществляется от трехфазной сети переменного тока 220/380 В, 50 Гц или от однофазной сети 220 В, 50 Гц.
Результаты расчетов оформляются в виде пояснительной записки, которая заканчивается сводной таблицей полученных результатов: величин и основных параметров элементов схемы генератора, результатов численного анализа электромагнитных процессов, мощности, потребляемой от сети, и КПД. К записке прилагается принципиальная схема импульсного генератора
испецификация.
5. ВЫБОР СХЕМЫ ЛИНЕЙНОГО МОДУЛЯТОРА
Линейными модуляторами принято называть генераторы импульсов прямоугольной формы, построенные на основе формирующих цепей с использованием полууправлямых вентилей (тиратронов, тиристоров, игнитронных или вакуумных разрядников) в качестве коммутирующих приборов. Блок-схема линейного модулятора представлена на рис. 5.1.
Расчет импульсного генератора обычно начинается с выбора схемы линейного модулятора: формирующего двухполюсника, зарядного устройства и коммутирующего прибора. На рис. 5.2 приведена схема модулятора, в которой нагрузка подсоединяется непосредственно к формирующей цепи, а для согласования уровней напряжений использован трехфазный сетевой трансформатор. В схеме на рисунке 5.3 для согласования уровней напряжения используется импульсный трансформатор.
14
Рис. 5.1. Блок-схема линейного модулятора
Рис. 5.2. Схема модулятора
Рис. 5.3. Схема модулятора с импульсным трансформатором
На рис. 5.4–5.6 приведены схемы трех основных формирующих двухполюсников, используемых при создании линейных модуляторов.
Расчетные соотношения, определяющие величины емкостей и индуктивностей однородной искусственной линии (ОИЛ) и формирующего двухполюсника (ФД), показаны в таблице, где Lя и Ся – индуктивность и емкость ячей-
ки ОИЛ; Lk и Сk – индуктивности и емкости k-го контура ФД; С0 – накопи-
15
тельная емкость ФД 2-го рода; τ – длительность импульса; ρ – волновое сопротивление ОИЛ или ФД, равное сопротивлению нагрузки R в согласованном режиме; n – число ячеек ОИЛ или контуров ФД; k – номер контура ФД.
Расчетные соотношения, определяющие значения емкостей и индуктивностей ОИЛ и ФД
Формирующий |
|
|
Емкости |
|
Индуктивности |
||
двухполюсник |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Для ОИЛ |
Cя = τ (2,2nρ) |
|
|
Lя = τρ (2,2n) |
|||
Для ФД 1-го рода |
( |
|
)2 |
2 |
|
L |
=ρτ 4 |
|
Ck = 4τ |
2k –1 |
π ρ |
k |
|
||
Для ФД 2-го рода |
C0 = τ (2ρ) |
Сk = С0 |
2 = τ (4ρ) |
L |
= τρ (k2π2 ) |
||
|
|
|
|
|
|
k |
|
Рис. 5.4. Однородная искусственная линия (ОИЛ)
Рис. 5.5. Формирующий двухполюсник 1-го рода (ФД 1)
Рис. 5.6. Формирующий двухполюсник 2-го рода (ФД 2)
16