40 Нагрузочные хар-ки гвв. Графики изменения мощности р и кпд η. Анализ нагрузочных хар-к, выгодных режимов гвв.

Нагрузочная хар-ка – зависимость токов, мощностей и КПД от сопротивления нагрузочной системы. Нагрузочные характеристики рассматриваются в предположении, что сопротивление нагрузочной системы всегда принимается активным, а напряжение питания и угол отсечки являются постоянными для данного диапазона.

Амплитуда Ikm1 и постоянная составляющая Iко по мере возрастания Rнс сначала убывают медленно до КР, что объясняется незначительными изменениями размаха Iкс ростом Rнс в НР. С переходом в ПР оба тока начинают убывать быстрей, т.к. в этой области в соответствии со статич. хар-кой не только уменьшается размах Iк, но и появляется провал в верхней части, глубина которого увеличивается по мере возрастания напряженности режима ГВВ. Величина Um=Ikm1*Rнс (1) линейно связана с Rнс, возрастает до значения КР, т.к. амплитуда Ikm1 уменьшается незначительно и в (1) преобладает второй сомножитель. В ПР (1) и с ним амплитуда Um меняются в небольших пределах, т.к. продолжающее возрастать Rнс компенсируется более резким спадом Ikm1.

Рассмотрим график изменения Ро, Рколеб, Р расс, КПД.

График подводимой Ро повторяет форму кривой для Ikо, т.к. Ро= Ikо*Uпит (Uпит=const). Рколеб=0,5* I²km1*Rнс. При Rнс=0 Ркуолеб тоже = 0 => вся потребляемая Р рассеивается на коллекторе => графики Ро и Ррасс выходят из одной точки. По мере возрастания Rнс до КР Рколеб увеличивается, затем уменьшается, что объясняется преобладанием Um в НР и уменьшением амплитуды Ikm1 при относительном постоянстве um в ПР.Ррасс на коллекторе уменьшается по мере роста Rнс т.к. ее графики построены по Р расс=Ро-Рколеб. Кривая для КПД определяется η=Ркол/Ро. С увеличением Rнс до значения Rнс Крит Рколеб увеличивается, в Рпотребляемая уменьшается => КПД увеличивается. Исходя из реальных режимов работв макс КПД лежит в области слабоПР. Работа ГВВ в НР сопровождается большими тепловыми потерями. => в НР низки значения КПД и Рколеб, а от источника коллекторного напряжения потребляется большая мощность. В сильноПР невелики значения осн.эл.показателей ГВВ, а потери в цепи базы растут. Для использования в ГВВ приемлим КР, который хар-ся макс Рколеб, достаточно большим КПД и сравнительно малыми потерями на коллекторе. Следует обратить внимание на слабоПР, т.к. так макс КПД, хотя при этом Р колеб < чем в КР. Для ламповых ГВВ нагр. хар-ки имеют такой же вид. Но сильноПРдля ламп опасен из-за больших токов управляющей сетки, что может вывести лампу из строя. У транзисторных Г с увеличением напряженности увеличивается Ррасс на базе,

н о уменьшается Ррасс на коллекторе => тепловой режим для тр-ров сохранен.

4 1 Проходная и выходная динамические характеристики. Изменение импульса Iк в зависимости от частоты.

Динамич. хар-ки всегда располагаются на поле статических и именуются в соотв-ии с названием сист.коорд-т: проходные, выходные и входные. Задается U_см , при кот. нач.раб.точка нах-ся у основания статич.проходной хар-ки, снятой при напряжении на коллекторе, при U_к=U_пит. Ампл-ду U_возб примем такою, чтобы полностью использ-ть статич.хар-ку. При отриц.полуволне U_возб транзистор закрыт и I_к отсутствует, динамич.хар-ка располаг-ся горизонтально, совпадая с осью абсцисс (отрезок 1-2). В положит.полупериод транзистор открыв-ся, I_к увелич-ся по мере увелич.мгновенного напряжения U_возб =U_см +U_вх.м. .

В динамич реж.увелич I_к ,что приводит к увелич.падения напряжения на нагрузке в следствие чего мгновенное напряжение на коллекторе уменьш-ся и U_к =U_пит +U_м*sin wt .

I_к нарастает до мах значения, а динамич.хар-ка достигает наивысшей точки 3. Можно построить динамич.хар-ки в вых.системе. В положит.полупериод U_б увелич., транзистор откр-ся, I_к увелич-ся, U_к уменьш-ся, раб.точка перемещается вверх, при наибольшем значении U_возб раб.точка нах-ся в т.3’. В отриц.полупериод транз-р закр-ся U_н изменяет полярность, следовательно анод складывается с U_пит , а результирующее напряжение на коллекторе увелич-ся. Раб.точка перемещ-ся по оси абсцисс до т1’. В момент мах значения ампл-ды, U_к будет мах и равно U_мах =U_пит +U_м*sin wt .

В классе С при Өн>90° раб.точка распол-ся левее т.2 на проходной хар-ке и правее т.2’ на вых.хар-ке.

В классе АВ при 90°<Өн<180° раб.точка смещ-ся в противоположнуу сторону, т.о.при работе транзистора с отсечкой динамич.хар-ка имеет 2 участка: наклонный и горизонтальный (активный и пассивный).

Импульс I_к, образующая кот. имеет форму усеченной синусоиды. С увелич.нелинейности статич.хар-к наклонный участок динамич.хар-ки приобретает кривизну, а образующая коллекторного тока – колоколообразную форму. Этот эффект проявл-ся тем заметнее, чем больше I_б и хар-но для более мощных транзисторов. Такое же искажение формы в большей степени усиливается по мере приближения раб.частоты ГВВ к граничной частоте транзистора.

Зададимся Uсмещения. Начало рабочей точки у основания проходной хар-ки, снятой при U=Uк=Uпит. Uвх выбираем такое чтобы использовать статич.хар-ку Uк=Umin. При «-» полуволне U возб-я транзистор закрыт. Iко=0 и дин. Хар-ка располагается горизонтально, совпадая с ОХ и выражается отрезком 12. при «+» полуволне транзистор открывается => Iк увеличивается и по мере увеличения мгновенного Uб Uб= Uсм+ Um*sinwt => хар-ка перемещается и проходит черех точку 3, где Uк= Uкмин. Если бы транзистор работал в статическом режиме, когда Rн=0 изменение тока определялось статической хар-кой, снятой при Uк= Uпит. В динамическом режиме увеличение Iк приводит к увеличению падения напряжения на нагрузкев следствии этого мгновенн. Uк уменьшается и Uк= Uпит- Um*sinwt => каждая следующая точка дин. хар-ки принадлежит статич. хар-ке, снятой при меньшем значении Uк. При Uбмакс т.е. Uбмакс=Uсм+ Um*sinwt, Iк нарастает до Iк макс, а динамич. хар-ка достигает наивысшей точки 3. потом Uвозб убывает и все процессы повторяются с «-» знаком. («+» - Uб возраст. – транз-р открывается – Ik растет – Uк убывает – раб.точка вверх – при Uбмакс Uк мин – Iк определяется точкой 3’). Класс С – θнижнее <90°, раб. Точка располагается левее т.2 и правее т.2’. Класс АВ 180°>θн>90°, раб. Точка перемещается в противоположную сторону. Крутизна наклонного участка зависит от Rнс и угла отсечки, чем они больше, тем меньше крутизна. Класс А при θн=180° дин. Хар-ка имеет только наклонный участок, а начальная рабочая точка располагается на середине. С увеличением нелинейностистатич. хар-ки наклонный участок динамич. хар-ки приобретает значительную кривизну, а образующая импульса Iк колоколообразную форму. Этот эффект тем заметнее, чем больше ток базы и более характерен для мощных транзисторов. Такие искажения формы импульса усиливаются по мере приближения рабочей точки ГВВк граничной частоте транзистора.