5.6.6. Определение амплитуды управляющего сигнала.

Из формулы (25) можно легко определить амплитуду входного сигнала, обеспечивающего режим насыщения транзисторного ключа.

Если сделать предположение, что сопротивление насыщенного перехода n-p транзистора малая величина, почти равная нулю, то тогда остаточное напряжение на транзисторном ключе будет тоже равно 0. Следовательно, приравняв в формуле (25) = 0, получим:

Откуда

Подставив значения из (24), определим амплитуду входного сигнала в общем виде:

В исходном состоянии входной сигнал на генераторную лампу не подается, т.е. поэтому

Из формулы (28) видно, что при наличии сигнала на входе генераторной лампы, что соответствует увеличению потенциала в катоде, необходимо на вход транзистора подавать большую амплитуду сигнала для обеспечения режима насыщения.

Очень важный вывод следует из этих рассуждений.

При воздействии на входе транзистора сигнала в виде группы импульсов, в которой расстояние между передними фронтами импульсов мало, то есть меньше длительности переходных процессов, определяемых по формуле (27), уровень насыщения транзистора в группе будет отличаться, а, следовательно, длительность первого модулирующего импульса должна быть больше последующих.

5.6.7. Пример расчёта модулятора по управлению катодной цепью генератора СВЧ – колебаний с внешним возбуждением.

Исходные данные. Усилитель СВЧ – колебаний на генераторной лампе ГИ-39Б. параметры модулирующего импульса:

длительность импульса

длительность фронта переднего

длительность спада импульса

частота следования импульсов F = 2000 Гц.

Из расчета усилителя, по паспортным данным и характеристикам для лампы ГИ-39Б находим необходимые данные: ток лампы Im = 10A; напряжение на аноде Ea = 10 кВ; напряжение запирания тока лампы Eg = -100 В;

ток лампы при напряжении на сетке Ug = 0 и Ea = 10 кВ равен = 6A;

крутизна анодно – сеточной характеристики ;

крутизна анодной характеристики

проницаемость лампы по первой сетке D = 0.011; амплитуда входного сигнала .

На основе этих данных по формуле (1) выбираем транзистор, ток коллектора которого должен быть равен или больше максимального тока лампы, т.е. , а допустимое напряжение постоянное между коллектором и эмиттером должно быть больше по абсолютной величине напряжения запирания лампы, т.е.

Для неискаженного воспроизведения фронтов модулирующего импульса для транзисторного ключа должно выполняться условие:

При этих данных выбираем транзистор, удовлетворяющий указанным величинам – это транзистор типа 2Т908А, для которого имеем следующие значения параметров:

на участке характеристики 1 - 2 /рис.5/ :

Принимаем величину емкости конденсатора в цепи катода длительность переднего фронта входного сигнала

В результате расчета необходимо определить:

- амплитуду напряжения входного сигнала, обеспечивающую режим насыщения транзисторного ключа;

- длительность переднего фронта модулирующего импульса;

- максимальную амплитуду выброса в коллекторной цепи транзисторного ключа;

- длительность спада модулирующего импульса;

- длительность процесса установления схемы в исходное состояние;

- мощность входного сигнала;

- остаточное напряжение на коллекторе в рабочем режиме;

- мощность, рассеиваемую на коллекторе транзистора.

1. По формуле (29) определяем амплитуду входного сигнала с учетом, что :

2. Определяем длительность фронта переднего модулирующего импульса по формуле (14):

предварительно определив :

3. По формуле (25) определим максимальную амплитуду выброса напряжения в коллекторной цепи транзисторного ключа при известной амплитуде сигнала на входе усилителя СВЧ – колебаний:

При вычислениях по формулам (25) и (26) необходимо учесть то, что входной сигнал на входе транзисторного ключа отсутствует, т.е. , тогда при,будет равно:

+

4. Длительность спада модулирующего импульса определяется совместно с продолжительностью нарастания выброса на спаде импульса, т.е. заднем фронте, по формул (26).

5. Время установления схемы в исходное состояние, т.е. время, за которое потенциал в катодной цепи лампы станет равным напряжению нижней отсечки анодного тока лампы, определится по формуле (27);

6. Мощность сигнала, которую необходимо подать на вход транзистора для обеспечения режима насыщения, определится как:

,

где: – ток базы транзистора, опрежеляется по выходной характеристике при

7. Остаточное напряжение на транзисторе во время действия рабочего импульса определяется следующим выражением:

здесь сопротивление насыщенногоn-p перехода, справочная величина.

8. Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора, определяется по формуле:

где: - скважность;

- период следования кодовых групп импульсов;

–количество импульсов в кодовой группе;

Расчет мощности рассеивания необходимо производить при максимальной температуре окружающей среды, т.к. при этом тепловой ток имеет максимальное значение, указанное в справочнике.

Для транзистора 2Т908А при ;равен 0.025 А:

Эта мощность, рассчитанная по формуле (30), должна быть меньше допустимой по техническим условиям на данный транзистор, приведенной к температуре p-n перехода соответствующей рабочему режиму.

Таким образом, форма сигнала в коллекторной цепи может быть рассчитана по формулам (14, 24, 27) и иметь вид, представленный на рис.10.

При этом следует обратить внимание на величину амплитуды напряжения выброса на спаде импульса. Эта величина должна быть меньше максимально возможной амплитуды напряжения в импульсном режиме, указанной в технических условиях на примененный транзистор. Для транзистора 2Т908А допустимое импульсное напряжение равно 100 В, т.е. необходимо выбрать другой прибор, например 2Т808А, для которого допустимое импульсное напряжение составляет 250 В или ставить 3 транзистора 2Т908А включенных последовательно.