Катушка с изменяемой индуктивностью - вариометр
13
Другая конструкция вариометра
14
Другие способы регулировки QH при заданных GП и GHКР и улучшения фильтрации – применение трансформаторной связи с нагрузкой (рис. 4.5, а) и частичное включение нагрузки по току (рис. 4.5, б).
Рис.5. Примеры простых схем межкаскадного согласования в ламповых усилителях мощности
Эти схемы используются в цепях межкаскадного согласова-ния, причем величины, характе- ризующие связь с нагрузкой GП
– взаимоиндуктивность М и ем- кость С3, делаются регулируе- мыми.
15
Простейшие ЦС биполярных транзисторов с нагрузкой на заданной частоте
Для УМ на биполярных транзисторах отношение GП/GHКР порядка единицы. В этом случае удобно использовать симметричные П-образные ЦС (рис.6а).
а)
Рис.6. Общая схема симметричной цепи согласования транзистора с нагрузкой (а) при активной проводимости нагрузки Gп
Условие симметрии B1=B2 |
(b11= b22= В1+В3= В2+В3) |
(16) |
|||||
дополняет систему уравнений |
|
|
|
|
|
|
|
|
G |
b2 |
(G2 |
b2 |
) G |
|
|
|
п 12 |
п |
22 |
нкр |
|
|
|
|
b11 b22Gнкр |
Gп 0 |
|
|
|||
Тогда вместо последнего получим (В1+В3)[1–GHКР/GП]=0, что при GП=GHКР |
|
||||||
эквивалентно равенству |
B3= –B1 |
|
|
(17) |
|||
16
С учетом B1=B2, B3= –B1 при ВП=0 найдем В1 из (5) GПb122 GП2 |
b222 |
GНКР |
|||
Так как b22=B1+B3=0, |
b12= -B3= B1 то GП(B1)2/((GП)2+0)= GНКР |
|
|
||
|
B1 |
|
|
|
|
и получим |
GнкрGп |
|
(18) |
||
Знакам + и – в (18) соответствуют две простейших ЦС, показанные на рис.6б,в.
б) |
в) |
Рис.6. Две простейшие реализации схемы симметричной цепи согласования транзистора с нагрузкой при активной проводимости нагрузки Gп (б, в)
Схема на рис.6в является фильтром нижних частот и обеспечивает хорошую фильтрацию высших гармоник. Она и широко используется на практике.
Ее элементы однозначно определяются по (17), (18).
17
Коэффициент фильтрации при допущении GПn= GП для схемы на рис.6в,
рассчитанный по (10) {Fn= RНn / RН}: |
|
B1=B2=-B3, b12= -B3= B1, |
|||||||
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
F |
1 |
|
1 |
|
|
b11= b22, |
b22=B1+B3=0 |
||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
n |
n2 |
|
n2 2 2 |
GП |
GНКР n2 1 2 |
|
|
|
Gнкр Gпnb122 n |
|
|
|
Fn |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
b11nb22n b122 n 2 Gп2nb112 n |
||
тем меньше, чем больше GП /GHКР.
Если такой фильтрации недостаточно, то вместо Х3= L3 на рис.6в последовательно
включаютТогда индуктивностьХ = –1/В = L |
’–иl/емкостьC = X С+,Хкак. |
|||
3 |
3 |
33 |
|
3 3L’ 3 ЗС |
Задавая отношение h = –Х3С/Х3 = B3/ C3 |
||||
определяем из |
B3 = –B1 |
|
(17), |
|
|
B1 |
|
|
|
и |
GнкрGп |
|||
все параметры этой ЦС.
Ее коэффициент фильтрации улучшается с
увеличением h (рис.8а). |
18 |
|
Рис. 8. Зависимости коэффициента фильтрации (а) и мощности потерь в ЦС (б) от параметра h=ХСЗ/Х3
Схемы ЦС, показанные на рис. 6в и 7, используются как в выходных каскадах, так и в промежуточных, если следующий каскад должен возбуждаться гармоническим напряжением. В этом случае роль YП играет нелинейная входная проводимость транзистора следующего каскада.
19
f=50 МГц, RНКР=10 Ом, RП=50 Ом=0,943
=0,888
20
В промежуточных каскадах часто применяют несимметричные ЦС, увеличивая В2 (и уменьшая В1) или схемы с емкостными делителями.
Если входная проводимость транзистора следующего каскада велика по сравнению с GHKP, то для реализации расчетного режима ЦС строят так, чтобы входной ток транзистора был близок к гармоническому.
В этом случае последовательно с входным сопротивлением включают индуктивность ЦС. Поскольку здесь выполняется неравенство rП<<RНКР, простейшие ЦС совпадают с показанными на рис.3в и 4б.
рис.3в |
рис. 4б |
|
21
Учет потерь в простых цепях согласования и их КПД
Реальные элементы ЦС не чисто реактивные. Поэтому часть мощности отдаваемой АЭ, теряется в ЦС.
Отношение полезной мощности РП, поглощаемой нагрузкой YП, к мощности Р1
называют коэффициентом полезного действия ЦС: |
|
|
цс Pп / P1 1 |
Pцс / P1 |
(19) |
где РЦС – мощность потерь в ЦС. |
|
|
В выходных каскадах стремятся получить максимум ЦС |
при выполнении |
|
требований к полосе и фильтрации.
В промежуточных, если КР выходного каскада велик и потери мощности слабо влияют на общий КПД, допускают меньшие значения ЦС.
Расчет ЦС.
Потери в ЦС сосредоточены в индуктивностях и отображены сопротивлением потерь rЦС, (
Рис.9. Схема ЦС лампы с нагрузкой с учетом потерь в индуктивности
22
а) б)
Рис.10. Схема ЦС транзистора с нагрузкой с учетом потерь в индуктивности (а) и ее преобразование (б), удобное для расчета КПД
При этом добротность индуктивности на рабочей частоте QL= L/rЦС.
В цепи согласования лампы с нагрузкой мощность Р1 рассеивается на сопротив-
лении rП + rЦС, а полезная ее доля РП – на rП. |
|
|
Поскольку через оба сопротивления течет один и тот же ток контура, |
|
|
ЦС=rП/(rП+ rЦС)=1- rЦС/(rП+ rЦС) |
(20) |
|
Можно выразить ЦС также через QН и QL : |
|
|
ЦС |
=1–QН/QL |
(21) |
где QН = L/(rП+rЦС) – добротность нагруженного контура.
Из (21) видно, что при улучшении фильтрации гармоник за счет увеличения23 QН