8. Гармонический анализ тока в гвв.

Этапы анализа:

1й – при заданном входном сигнале u_бэ=Еб+u_бэCosωt определяется форма импульсов Iк, являющегося частью косинусоиды с нижним углом отсечки Cosθн=(-Еб+Еб’)/u_бэm. (для p-n-p знаки меняются). Еб – смещение на базе, Еб’ – напряжение отсечки транзистора, u_бэm – амплитуда вх.сигнала.

2й – периодическая последовательность отрезков косинусоиды разлагается в ряд Фурье и вычисляются коэф-ты для пост.сост-щей и гармонической: i_к=Iк0+Iк1Cosωt+Iк2Cos2ωt+…

Для решения этого урав-я (вычисления амплитуд) используются интегральные Ур-я. В результате:

α0(θ)= Iк0/Iкm; α1(θ)= Iк1/Iкm;… эти коэф-ты показывают долю ампл-ды соотв-щей сост-щей относит-но всего импульса. Появлятся возможность связать Iк с напряжением возбуждения по соотв-щим сост-щим:

Iк0=S0·γ0(θ) u_бэm.; Iк1=S0·γ1(θ) u_бэm, S0 – крутизна транзистора.

Связь γ с α: γ0(θ) = α0(θ)(1-Cos θн); γ1(θ) = α1(θ)(1-Cos θн);…

γ и α – коэф-ты Берда. Зависят только от номера гармоники и амплитуды.

Ввиду условия фильтрации гармоник (т.к. они не нужны, потому что обычно искажают сигнал): uкэ=Ек- uкэm·Cosωt, Ек – напряжение питания; uкэm =Iк1·Rн1.

Затем производится полигональная аппроксимация статических хар-к (в виде отрезков прямых линий – нелинейность не учитывается).Статич.х-ка:

i к=Sн·uкэ,если uкэ≤uкэн; iк=Sн·uкэн+Sн(uкэ-uкэн),если uкэ>uкэн

Sк – критич.крутизна. зависит от тока и напряжения базы.

Iк1=α1(θ) Iкm – здесь неизвестна амплитуда Iкm →

Iкm=(Ек - uкэmin)/ α1(θ)Кн1; Iкm=(Sн – Sк)uкэн+ Sк·uкэmin – из этих 2х Ур-й можно получить значение амплитуды Iкm, которое соответствует максимал.величине uэ (точка Sк: umax и Imax).

Для граничного режима необходимо, чтобы Rн1=(Ек-uкэн)/(Sнuкэнα1(θ)).

При расчёте КПД часто также используют коэф-т формы: g1(θ)=γ1(θ)/ γ0(θ)= α1(θ)/ α0(θ). g, α, γ табулированы.

В некоторых случаях коэф-ты могут иметь отрицат-й знак, что означает, что сост-щие имеют противоположную нач.фазу по отнош-ю к исходному импульсу.

Зная амплитуду тока, можно получить все выходные параметры генератора:

Iк1=α1(θ) Iкm – 1я гармоника; Iк0=α0(θ) Iкm – постоянно потребляемый ток; uкэm=Iк1·Rн1 – ампл-да напряж-я на коллекторе; ς= uкэm/Ек – коэф-т использ-я по напряж-ю(напряж-ть); Р1=1/2· I²к1· Rн1 – колебательная мощ-ть; Р0=Iк0·Ек – потребляемая мощ-ть; Рк=Р0-Р1 – мощ-ть, рассеиваемая коллектором; η=Р1/Р0 – КПД.

9. Работа гвв на бт в граничном и недонапряжённом режиме.

Оценивается с помощью эквив.сх.транзистора: она учитывает реакт.параметры тр-ра (индуктивность выводов, ёмость переходов). Статич.хар-ки:

tgα1,2 = соответствующим крутизнам токов базы и коллектора.

Sб=tgα1=1/(rб+β0 rэ); Sк=tgα2= β0/(rб+β0 rэ), r – сопр-е соотв-щих выводов.

Tgα3 соотв-т крутизне линии ГР: Sгр=tgα3=1/rнас=1/(rк + rэ) – это обратная величина сопротивлению насыщения транзистора.

Влияние реактивных элементов учитывается частотозависимым коэф-том усиления, а также времени задержки (или углом сдвига).

, - предельная частота коэф-та передачи.

Общая схема:

Ср-разделит-й, Rд-делителя, Сб-блокирующий, Lк-коллекторная.

1) базовую часть этой схемы можно представить в 2х вариантах: эмиттерный переход закрыт или открыт.

*закрыт: (uэ<uотс). Ключ разомкнут, параметры базовой цепи определяются сопр-ем генератора и делителя, ёмкостью эмиттера.

*открыт: (uэ>uотс). Ключ замкнут, пар-ры баз.цепи определяются диф-м сопр-ем и ёмк-ю тр-ра.

2) коллекторную цепь в активном состоянии представляется генератором тока, а в насыщении – активным сопротивлением насыщения:

Работу ГВВ на БТ можно проиллюстрировать с пом-ю хар-ки:

к транзистору проведён ток базы. С момента «1» ток базы больше 0, увеличивается заряд в слое базы и в точке «2» напряжение достигает 0, а в т. «3» открывается эмиттерный переход. До этого момента ток протекал через ёмкость эмиттера, а с т. «3» - непосредственно через переход.

Импульс базового тока начинается скачком, в т. «3» «6» повторяет форму возбуждающего тока, а в т.»», когда заряддиффузионной ёмкости уменьшается и uэ<Е’, т.е. эмиттерный переход закроется, и ток базы скачком обращается в 0. на НЧ эти скачки незначит-ны, а на частотах, близких к граничной ч-те транз-ра, велики и могут достигать ампл-го знач-я.

Импульс коллекторного тока имеет место, когда открыт эмиттерный переход (интервал 3-6), форма импульса несимметрича, т.к. передний фронт определяется элементами внешней и внутренней цепей, когдапереход закрыт. На интервале 3-4 дифф-й ёмк-ю и диффер-м сопр-ем. А задний фронт определяется только дифуз-й ёмк-ю и диффер-м сопр-ем.

Поэтому с ростом частоты выше предельной длительность и ампл-да отрицательного импульса базового тока увеличивается, удлиняется импульс коллекторного тока и увеличив-ся угол отсечки.

При сопротивлении делителя Rд>>1/ωСр можно записать остоянную времени: τ_э.закр=RгRдRэ/(Rг+Rд) – для закрытого состояния, τ_β =Сдr_β. – для открытого сост-я.

Условие симметричности импульса: τ_э.закр= τ_β. Но т.к. параметры транзистора изменить нельзя, это делается через Rд: (1 - Rд<Rопт; 2 – Rд=Rопт; 3 – Rд>Rопт)

1 - Rд<Rопт; 2 – Rд=Rопт; 3 – Rд>Rопт

для полной характеристики работы транзистора – динамические характеристики:

-) при малых Rн - режим недонапряжённый: дин.хар-ка С1С5 или С2С5С6. импульс тока – а1а3а40.

-) При Rн=Rгр – граничный режим: дин.х-ка. С3С5С6, ток такой же – а1а3а40.

-) При Rн>Rгр – перенапряж-й режим: д.х. С4С5С6, имп.тока – а2а3а40.

Аналогично можно получить при Rн=Rгр и iб=iб4, затем будем увеличивать ток iб до iб6. получим импульс тока: в2в3в40, т.е. тоже носит перенапряжённый режим.

Т.к. есть ограничение сверху, то различают верхний и нижний угол отсечки – это квазиключевой режим, предельный случай которого – ключевой.