книги из ГПНТБ / Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет

импульса тока оказывается весьма малым ик: & гк/"иас- В промежутке между импульсами тока напряжение на кол­ лекторе резко возрастает и имеет форму импульсов, близ­ кую к косинусоидальной. Такой режим обеспечивает малые потери мощности на коллекторе*1 .

В недонапряженном режиме импульсы тока пилообраз­ ной формы обеспечиваются специальной формой возбужде­ ния, что не всегда удобно для практики. В ключевом ре­ жиме при достаточной величине возбуждения форма воз­ буждения и ее амплитуда не имеют значения. По этой при­ чине рассматриваемые схемы используются обычно при клю­ чевом режиме транзистора [И, 12].

В ключевом режиме при соответствующем выборе пара­ метров схемы удается избежать коммутативных потерь. Потери из-за инерционности транзистора проявляются при переходе из области насыщения в область отсечки, когда транзистор на интервале времени ta (рис. 1.10, в) находится в активной области. Однако эти потери могут быть умень­ шены при увеличении возбуждения.

В простейшей схеме (рис. 1.10, а) в нагрузке RH выде­ ляется значительная мощность высших гармоник. Чтобы исключить потери мощности на высших гармониках, не­ обходимо включать дополнительные фильтрующие конту­ ры, например, как показано на рис. 1.10, б. Включение фильтрующего контура приводит к тому, что высшие гар­ моники коллекторного тока и напряжения на коллекторе сдвигаются друг относительно друга на 90° и в нагрузке не выделяется мощность высших гармоник.

то в недонапряженном режиме форма напряжения на кол­

и амплитудой базового тока или напряжения. На рис. 1.10, г ток коллектора показан в виде отрезка симметричной ко­ синусоиды с углом отсечки в .

*) По параметрам коллекторного контура, форме импульсов напряжения такой генератор близок к ламповому генератору с рас­ строенным анодным контуром [14].

пряжения на коллекторе. Переход к негармонической форме напряжения может существенно уменьшить мощность, рас­ сеиваемую на коллекторе, и практически не усложняет схе­ му фильтра нагрузки. Это объясняется тем, что современные высокие требования, предъявляемые к излучению высших гармоник передатчиком, обусловливают всегда сложную схему фильтра. Количество необходимых реактивных эле­ ментов в нем мало меняется при переходе от схемы с гармо­ нической формой к схеме с уплощенной формой напря­ жения.

Величина электронного к. п. д. в рассмотренных схемах различна, причем при заданном напряжении питания кол­ лектора Ек зависит от обобщенного параметра:

Этот параметр можно рассматривать как нормированную колебательную мощность. Зависимости ЦЭ(РЕ) рассчитаны в [13] (рис. 1.13, а). Нумерация кривых на рис. 1.13 соот­

формой напряжения на коллекторе значительно повышается к. п. д. при заданной мощности рв-

Для повышения к. п. д. целесообразно полностью ис­ пользовать транзистор по напряжению, т. е. в соответствии с (1.29) принимать максимальное напряжение на коллек­ торе «кмакс Р а Б Н Ь Ш допустимому и к д . При таком выборе

36

режима для сравнения схем удобнее рассматривать зави­ симость к. п. д. от другого обобщенного параметра

Из графика, представленного на рис. 1.13, б, видно, что лишь в некоторых генераторах с уплощенной формой на­ пряжения на коллекторе значительно увеличивается к. п. д. при заданной колебательной мощности ри. Ряд схем це­ лесообразно использовать только при небольших значениях нормированной колебательной мощности ри < 0,01. Это объясняется большим значением пик-фактора*1 формы на­

пряжения на коллекторе П = иКыак0/Ёк в этих схемах. Из-за этого в таких генераторах при постоянной величине

"кмако необходимо снижать напряжение коллекторного питания £„, что, в свою очередь, требует увеличения им­ пульса коллекторного тока и при конечном значении со­ противления г н а 0 обусловливает возрастание потерь.

В некоторых частных случаях к. п. д. генератора и мощность, рассеиваемая в транзисторе, не имеют решаю­ щего значения. Так, например, в импульсных передатчи­ ках с большой скважностью средняя мощность, рассеива­ емая на коллекторе, и средняя потребляемая мощность по­ лучаются незначительными и не определяют конструктив­ ных и энергетических показателей передатчика. В этих

максимальной мощности с одного транзистора при заданных

Следует отметить, что для генераторов, требующих выпол­ нения соотношения QK < 1, диапазон частот, в котором они могут быть реализованы, ограничен, даже если в качестве емкости С использовать выходную емкость транзистора

*> Наряду с данным термином в современной литературе по радиоэлектронике широко используют термин «коэффициент ам­ плитуды». (Прим. ред.)

С в ы х = С. Так, например, для известного транзистора типа КТ904 можно получить QK < 0,1 на частотах ниже 10 МГц.' Соответственно схемы, требующие Q„ « 1, могут быть ре­ ализованы лишь на частотах ниже 100 МГц.

Наиболее просто и надежно реализовать высокие зна­ чения к. п. д. в схемах, работающих при QK < 1, можно, используя ключевой режим транзистора. Как уже отме­ чалось, в этом режиме транзисторный генератор отличается малой чувствительностью к форме и амплитуде возбуждения и соответственно к изменению ряда параметров транзисто­ ра, определяющих его усилительные свойства. Как следствие этого можно ожидать повышенную надежность работы ге­ нератора в различных изменяющихся условиях. При этом нужно еще раз подчеркнуть, что ключевой режим неприем­ лем при усилении колебаний, модулированных по ампли­ туде.

В настоящее время находят широкое применение однотактные генераторы с обычной резонансной нагрузкой, работающие в недонапряженном и критическом режимах, и однотактные генераторы, работающие в ключевом ре­ жиме. Именно эти два типа простейших генераторов будут рассматриваться в данной главе.

Другие схемы и режимы работы используются на прак­ тике сравнительно редко, несмотря на ряд очевидных пре­ имуществ. Это, по-видимому, объясняется сравнительной новизной вопросов, возникающих при проектировании та­ ких схем.

Входная цепь генератора связана с коллекторной це­ пью предыдущего каскада линейным четырехполюсником (рис. 1.14, а). В теории радиопередающих устройств 118] такой четырехполюсник связи между каскадами обычно представляется эквивалентной схемой с идеальным транс­ форматором, имеющим коэффициент трансформации k, и двумя сопротивлениями: сопротивлением холостого хода Z x x и сопротивлением рассеяния Za (рис. 1.14, б). Коллек­ торная цепь транзистора возбудителя на этом рисунке заме­ нена его эквивалентной схемой (см. рис. 1.6, б). Входная цепь последующего каскада нелинейна, и для простоты она представлена в виде ключа и двух сопротивлений Z B x 0 и

40