Баланс мощностей в ГВВ

Р0= ЕП ВЫХ0

(11)

Представим (9) в виде

ЕП= uН uВЫХ

( = ВХt+ ВХ1)

и умножим левую и правую части равенства на выходной ток АЭ iВЫХ( ), а затем

проинтегрируем по периоду.

1

1

1

В результате получим выражение баланса мощностей в выходной цепи АЭ:

2

EП iВЫХ d 2

uН iВЫХ d

2 uВЫХ iВЫХ

d

Р0

Р п

РРАС

(12)

1

iВЫХ ( )d IВЫХ 0

2

Так как

Р , рассеиваемая на выходном электроде АЭ, т. е. Р = Р + Р

(13)

Р п =РN =0.5 UНN IВЫХN cos НN

(14)

Таким образом, с учетом (14) уравнение баланса мощностей в выходной цепи

АЭ имеет вид:

Р0 =РN + РРАС

(15)

РВХ1 + РС0 = РВХРАС,

(16)

где РВХ1= 0.5 UВХ1 IВХ1 cos ВХ1 - мощность от источника возбуждения;

(17)

РВХ РАС - мощность, рассеиваемая во входной цепи АЭ;

РС0= ЕС IВХ0 – мощность, отдаваемая источником смещения ЕС.

12

Отношение

UНN EП

(25)

есть коэффициент использования напряжения источника питания выходной

цепи.

АЭ

0.5 gN cos

НN

(26)

Рассмотрим возможности повышения Э в УМ с

настроенной нагрузкой.

В этом случае N=1 и соs Н1=1.

Если, меняя смещение ЕС и амплитуду возбуж-

дения UВХ, изменять соотношение между IВЫХ1 и IВЫХ0

и, подбирая нагрузку ZН, поддерживать неизменным

(т.е. напряжение UН1=const), то КПД будет

пропорционален только g1.

Если АЭ работает в линейном режиме (без

отсечки тока), амплитуда 1-й гармоники выходного

тока IВЫХ1 < IВЫХ0. Коэффициент формы g1, а значит, и

Рис.6. Временные диаграммы выходного

КПД получаются малыми (см. рис.6, а, где g1<0,25).

При работе АЭ импульсами тока, протекающими в

тока iвых и напряжения uвых=Еа– иа( )

16

при работе АЭ в режиме без отсечки (а)

части периода (рис.6,

б), коэффициент формы g1

и с отсечкой тока (б)

оказывается значительно большим.

Так, у косинусоидального импульса тока IВЫХ1 с шириной, равной половине

периода, g1= /2 1,57. Если, сохраняя косинусоидальную форму, уменьшать

ширину импульса, то g1 2.

Резюме:

усилитель

с

высоким

КПД

должен

работать

с

отсечкой

тока,

т. е. в нелинейном режиме.

Оценим возможность увеличения -

iвых

i”вых=Sкр uвых

коэффициента использования напряжения

источника питания выходной цепи.

uвх3

Из рис. СХ видно, при Н1=0, ZН=RН ток

коллектора будет наибольшим при

минимальном мгновенном напряжении uВЫХ(t)

uвх2

на выходе АЭ.

uвх1

Чем меньше uВЫХ(t) во время прохождения

Sкр

тока, тем меньше потери РРАС и больше КПД.

u

Но в реальных АЭ для пропускания

u

вх3

вх2 uвых

импульсов тока нужно сохранять

0

вых1 вых2

вых3

значительное остаточное напряжение UВЫХМИН,

которое пропорционально амплитуде

u u u

импульса тока IВЫХ.

17

Поэтому увеличение коэффициента формы

iвых

i”вых=Sкр uвых

выходного тока g1 за счет уменьшения

uвх3

длительности импульса тока при

неизменной его площади может

uвх2

производиться только при одновременном

uвх1

росте UВЫХМИН, т. е. при уменьшении .

Sкр

uвх3

0

вых1 вых2

вых3

uвх2 u

вых

Рис.7

uuuМИН.

В результате Э, после некоторого наибольшего значения, начинает убывать.

При гармоническом иН( ), выбирая и g1 оптимально, удается получить КПД,

достигающий 65...75% для ламповых и до 90% транзисторных ГВВ.

Амплитуда импульса тока IВЫХ часто ограничена предельно допустимым, для

данного АЭ, значением IВЫХmax доп .

Кроме того, увеличение амплитуды импульса тока IВЫХ требует возрастания

напряжения U

ВХ

и тока I

ВХ1

и, следовательно, снижает коэффициент усиления по

мощности КР.

18