
- •Оптимальные режимы АЭ
- •Выбор режима АЭ в УМ
- •При малых UН режим АЭ ННР и импульс тока почти не меняется, пока
- •Выбор АЭ для УМ
- •Реальный транзистор не может отдать такую мощность
- •Выразим мощности Р0 и Р1 через IКm, тогда
- •В некоторых случаях PКmах не указывается, а приводится максимальная рабочая температура коллекторного перехода
- •Расчет критического режима АЭ при гармоническом напряжении на выходе
- •Уравнение для КР получим из выражения
- •Далее находим
- •Расчет входной цепи АЭ (для безынерционных АЭ)
- •Вычисляем мощности, отдаваемые источником возбуждения РВХ1, источником
- •Выбор угла и напряжения ЕП
- •Поэтому коэффициент КР при малых
- •Нагрузочные характеристики
- •Как видно из рис.7а, ток IК0 меняется пропорционально 1-й гармонике IК1, поскольку коэффициент
- •Влияние амплитуды возбуждения, питающих напряжений и температуры на режим УМ
- •Влияние напряжения смещения ЕС на режим УМ.
- •Влияние напряжения ЕП на режим УМ на безынерционном АЭ.
- •Влияние температуры на режим УМ на БТ
- •При этом из-за появления провала в импульсе тока рост IК1, IК0 с увеличением
Оптимальные режимы АЭ
Критерии оптимизации
Задача проектирования ГВВ – оптимально выбрать АЭ и его режим исходя из заданных ТЗ fРАБ, мощности в фидере РФ и вида модуляции.
Критерии оптимальности – экономические и эксплуатационные показатели. Нужно выбрать:
-наиболее дешевый АЭ (без значительного запаса по РНОМ и fМАКС, т.к. стоимость АЭ увеличивается с ростом fМАКС и PНОМ);
-оптимальный режим АЭ по критерию максимума мощности Р~ в нагрузке.
Оптимизация производится с учетом ограничений по максимально допустимым параметрам АЭ (по напряжениям, токам, рассеиваемой мощности и др.) и ограничений ТЗ (питающие напряжения, рабочая температура и т. д.).
Если АЭ имеет запас по мощности, то оптимизируется режим АЭ так, чтобы при заданной мощности РФ иметь максимальный КПД.
Важно оценить критичность оптимального режима при изменении нагрузки, питающих напряжений и окружающих условий (температуры, влажности и т. д.) и
найти пути ослабления их влияния на работу ГВВ. |
1 |

Выбор режима АЭ в УМ
Пусть задан АЭ и напряжение его питания ЕП. Нужно выбрать режим АЭ и нагрузку ZН, чтобы получить максимальные выходную мощность Р1, КПД и коэффициент КР. Пусть амплитуда напряжения возбуждения UВХ и смещение ЕС заданы так, что амплитуда тока IВЫХm= IДОПМАХ для данного АЭ.
Для максимизации Р1 целесообразно делать нагрузку активной: ZН=RН.
При этом Н = 0 и Р1=0.5 UН IВЫХ1 (1)
Рассмотрим, как будут меняться гармоники тока и энергетические показатели АЭ, включенного по схеме ОЭ, ОК, ОИ при изменении амплитуды UН (RН = var).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПНР |
|
|
КР ННР |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Im(0) |
|
|
|
|
|
iA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Критическая линия |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 UВХmax |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Im(3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 КР |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 2 3 4 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Динамические |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
КР |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
характеристики |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
eA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
EП |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uн2 |
|
|
|
|
н1 |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uн4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uн3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uнi RНi
Uн3= UНКР
2

При малых UН режим АЭ ННР и импульс тока почти не меняется, пока UН<UНКР. Поэтому в области UН<UНКР увеличение UН незначительно уменьшает IВЫХ1 и IВЫХ0 (рис. 1, а).
При UН>UН КР режим АЭ ПНР. В импульсе тока
появляется провал, который увеличивается с ростом UН и приводит к быстрому уменьшению IВЫХ1 и IВЫХ0.
IВХ1 незначительно увеличивается с ростом UН в ННР и резко растет в ПНР .
Мощность Р1 максимальна при UН близком к UНКР. В HНP Р1 растет пропорционально UН, а в
ПНР убывает, так как с ростом UН кривая IВЫХ1(UН) спадает круто.
Поскольку ЕП=const и UВХ=const, потребляемая
мощность Р0=ЕПIВЫХ0 изменяется как IВЫХ0, а зависимость PВХ1(UН) подобна зависимости IВХ1(UН).
IВЫХ1
IВЫХ0
IВХ1
Р1 Р0
РВХ
ННР КР ПНР
IВЫХ1
IВЫХ0
IВХ1 |
|
|
|
|
а) |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
UH |
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
UH |
|
КР |
|
|||
|
|
|
|
|||
E |
||||||
|
||||||
|
|
|
|
П |
ННР КР ПНР
Р0
Р1 б)
РВХ
UH
UH КР EП
Рис. 1
3

Э |
|
|
ННР |
КР |
|
ПНР |
|||
|
|
|
|||||||
КПД Э имеет тупой максимум в ПНР (рис. 2, а) и в |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
точке максимума мало отличается от значения ЭКР в КР. |
|
|
|
|
|
|
|
|
а) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КР |
|
|
UH КР |
EП |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Коэффициент усиления по мощности КР, как |
|
|
|
|
|
|
|
б) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
следует из графиков для P1 и PВХ1, имеет острый |
|
|
|
|
|
|
|
||
максимум вблизи КР (рис. 2, б), т.к. в ПНР падает P1 и |
|
|
|
|
|
|
|
UH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
растет PВХ1. |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Рис. 2 |
UH |
|
КР |
E |
|
|
||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
П |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Вывод: критический режим АЭ в усилителе мощности оптимален, поскольку в нем близки к максимумам и полезная мощность P1, и КПД Э, и коэффициент усиления
по мощности КР.
Режимы ННР, ПНР используются при дополнительных требованиях к каскаду: обеспечение амплитудной модуляции, малость искажения модуляции или подавление ее.
Однако и в этих случаях для оценки возможностей АЭ определяют колебательную мощность P~, при которой не превышаются IДОПМАХ, UДОПМАХ, PДОПМАХ. 4

Выбор АЭ для УМ
Как выбрать АЭ для УМ (для работы в КР)?
Задано: ВХ и РФ (в фидере). Нужно выбрать АЭ. Например, БТ. Из справочных данных известны: UКЭ мах, IК мах, PК мах, UЭБ мах , ГР.
С увеличением частоты падает КР. Нужно иметь, как минимум, КР 2...3.ГР – максимальная частота, при которой БТ можно использовать как УМ. Пусть задано напряжение питания коллектора ЕП.
UН КР = ЕП - UКЭ МIN КР |
=КmЕП - IКm/ SКР= ЕП (1- IКm |
/ SКР ЕП) |
|
Амплитуда импульса тока в КР |
I |
определится из формулы: |
|
Амплитуда тока IК1 = 1( ) IКm |
IК1 |
UН КР |
|
Номинальная мощность |
|
P1=0.5 1( ) IКm ЕП (1- IКm / SКР ЕП) |
|
P1 оцениваем при =90 , 1( )=0,5, тогда |
|
(2)
(3)
(4)
P1=0.25IКm ЕП - 0.25(IКm)2/ SКР |
IК |
|
|
|
IКm |
|
|
Зависимость Р1(IКm) есть парабола с |
|
|
ДХ |
экстремумом в точке А при IКm=0.5 SКР ЕП. |
|
UН КР |
|
|
|
||
|
|
Е |
|
dP1/dIkm=0.25ЕП - 0.5IКm / SКР= 0 |
0 |
|
|
UКЭ МIN КР |
5 |
||
|
|
ЕП |

Реальный транзистор не может отдать такую мощность
Р1 |IКm=0.5 SКР ЕП| = 0,125 1SKPEП2,
т. к. обычно максимально допустимый ток коллектора IКmахДОП << 0,5SKPEП . Подставив в (4) вместо IКм значение IКmахДОП найдем предельное значение Р1,
ограниченное полным использованием транзистора по току (см. рис.):
Р1[IКmах]=0,5 IКmах 1( )EП(1– IКmах/SКРEП) |
|
|
|
|
|
|
(4’) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
P1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.125α S |
E 2 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
KP |
|
|
П |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
IКm=0.5 SКР ЕП |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р1[IКmах] |
|
|
|
IКm |
|
||||
|
||||
|
||||
|
|
SКР EП
IК |
|
max |
0,25 |
0.5 |
|
||||
|
SКР EП
Очевидно, что Р1[IКmах] максимальна при наибольшем допустимом значении ЕП.6

PI, P0, PP
0.125α1SKPEП2
A
*[Р1] UЭБmax |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P1 |
|
|
|
Рис. 3. Определение максимальной |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
полезной мощности P1 БТ по |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
[Р1]IKmax |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
предельно допустимым параметрам |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IKm |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S E |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
kpП |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IKm |
|
|
IK |
|
m |
UЭБmдоп |
0.5 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
S |
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
SКР EП |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
kpП |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Амплитуда тока IКm ограничена также максимально допустимым обратным |
|||||||||||||||||||||||||
напряжением эмиттер – база UЭБmах. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
I |
Кm |
UЭБmах~S |
E +U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЭБmах |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Такому току соответствует своя предельная мощность, ограниченная |
|||||||||||||||||||||||||
напряжением UЭБmax и также определяемая из (4) |
P1=0.5 1IКmЕП (1- IКm / SКРЕП) |
||||||||||||||||||||||||
|
Выходная мощность Р |
1 |
ограничена еще и максимально допустимой мощностью |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
рассеяния на коллекторе PКmах. РРАС= Р0 – Р1 PКmах.

Выразим мощности Р0 и Р1 через IКm, тогда |
||||||
РРАС= 0( )IКm EП |
– |
0,5 1( )IКm EП(1–IКm/SКРEП) |
||||
На рис. показано, как по допустимой рассеиваемой мощности PКmах найти |
||||||
предельное значение Р1 PКmах. |
|
|
||||
Используя э=PN/ P0 |
и |
|
Э=1- PРАС/ P0, |
можно записать |
||
РРАС=(1/ Э–1)Р1 0,5Р1 , |
для среднего значения КПД Э 0,65...0,70. |
|||||
PI, P0, PP |
|
|
|
|
0.125α1SKPEП2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P0 |
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
[Р1] UЭБmax |
|
|
|
P1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*[Р1] PKmax |
|
|
|
|
PPAC |
|
|
|
|
|
|
|
|
[Р1] IKmax |
|
|
|
|
|
IKm |
PKmax |
|
|
|
|
|
S E |
|
|
|
|
|
|
kpП |
I |
Km |
|
I |
U |
|
0.5 |
|
|
|
K mЭБm |
|
||
S |
E |
|
|
SКР EП |
|
|
kpП |
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
В некоторых случаях PКmах не указывается, а приводится максимальная рабочая температура коллекторного перехода tоПmax и тепловое сопротивление переход–среда
RПС [град/Вт] при заданных условиях теплоотвода.
Если известна температура окружающей среды tоС, то допустимая величина
PКmах находится по формуле
РК max=( tоП max–tоС) / RПС.
Тепловой режим транзистора зависит также от мощности потерь в базе РВХ РАС. Обычно она мала, и ее следует учитывать при работе на частотах, близких к частотеГР, когда КР падает до нескольких единиц и РВХ соизмерима c Р1.
Максимальная полезная отдаваемая мощность транзистора [Р1] max при заданных
ЕП и равна наименьшей из трех найденных величин:
[Р1] max=min{[Р1] IКmах, [Р1] UЭбmах, [Р1] PКmах }. |
(5) |
9
Впримере, рассмотренном на рис., решающее ограничение на Р1 накладывается допустимым током [Р1] max=min [Р1] IКmах.
Вламповых УМ выбрать АЭ проще, поскольку в справочниках обычно приводится номинальная мощность лампы PНОМ.
Влампах, помимо ограничений на ток анода (максимальный IАmax или средний за период IА0), в справочниках даны допустимые мощности рассеяния на электродах
сеток PС10, PС20, причем в лампах с экранной сеткой самое жесткое ограничение связано с допустимой мощностью потерь на этой сетке.
Если заданная мощность не обеспечивается одним АЭ, то решают вопрос о количестве АЭ, подходящих по частоте и доступных по мощности. Заданная мощность обеспечивается суммированием мощностей нескольких АЭ с помощью специальных схем (параллельное включение, двухтактная схема, мостовая схема).
10

|
iK |
|
|
iБ max |
|
|
|
1,9 |
|
|
iБ при ωt =π/4 |
|
|
|
|
2,8 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Участки ДХ |
|
|
|
U |
|
ЕП |
|
UКЭmах |
|
|
КЭМИН |
|
|
|
|
|
0 |
1 |
2 |
3,7 |
4,6 |
5 |
UК |
/ 2 |
|
3 |
|
ЕП+UН |
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
3 / 2 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
8 |
|
UКm |
=90° |
|
9 |
UКm |
|
||||
t |
|
|
|
|
|
|
Овыборе напряжения ЕП.
Втранзисторе должно выполняться условие ЕП+UН≤UКЭmахдоп.
Если =UН/ЕП 1, то, выбирая
ЕП=UКЭmах/2, можно сохранить запас по напряжению, равный UКЭминКР.
Такой запас полезен, т.к. по ТУ не следует использовать транзистор при предельном значении более чем одного параметра.
В справочниках приводятся две величины, характеризующие электропрочность коллекторного перехода.
Величина UКБmах определяется при разомкнутом эмиттере, а величина UКЭmах при разомкнутой базе. Обычно UКБmах > UКЭmах.
При расчете транзистора следует полагать ЕП=0,5UКБmах, если при максимуме
напряжения на коллекторе транзистор надежно закрыт (например, при <120°).
11