Билет №11

Увеличение К.П.Д усилителей мощности путем использования режима электронных приборов с отсечкой тока.

Традиционно в выходных каскадах полосовых усилителей мощности используется режим работы транзисторов с отсечкой коллекторного тока_. Показано_, что если коэффициент усиления выходного каскада усилителя меньше 8 дБ, для повышения его КПД и КПД всего усилителя целесообразно перейти к режиму работы без отсечки. Повышение КПД в этом случае достигается благодаря увеличению на 6 дБ коэффициента усиления выходного каскада.

Усилитель, мощность, КПД, автоматическая регулировка

Максимальный коэффициент полезного действия (КПД) каскада, работающего в режиме класса А, равен 50 %, в то время как в двухтактном каскаде, транзисторы которого работают в режиме класса В, он составляет 78.5 % [1]. Более высокий КПД каскадов, работающих в режиме с отсечкой коллекторного тока, позволяет получать от них бóльшую выходную мощность. Поэтому традиционно выходные каскады полосовых усилителей мощности (ПУМ) реализуются работающими в режиме с отсечкой

Потенциально достижимый коэффициент усиления транзистора падает с ростом частоты сигнала со скоростью 6 дБ на октаву, а реальный коэффициент усиления одного каскада многокаскадного ПУМ метрового и дециметрового диапазонов волн не превышает 3…₁₀ дБ _. Кроме того, в двухтактных каскадах усилителей этих диапазонов между устройством сложения и каждым из транзисторов двухтактного каскада устанавливаются трансформаторы импедансов, являющиеся одновременно фильтрами высших гармонических составляющих усиливаемого сигнала [2], [3]. В этом случае КПД двухтактного каскада равен КПД однотактного дроссельного каскада [1]. При малом коэффициенте усиления подаваемая на вход каскада мощность соизмерима с выходной мощностью. В связи с этим преимущества режима класса В по сравнению с режимом класса А с учетом увеличения на 6 дБ коэффициента усиления каскада при переходе от режима В к режиму А становятся спорными.

Для получения от оконечных каскадов ПУМ класса А максимальной выходной мощности, равной мощности, которую они могут отдавать при работе в режиме класса В, необходимо автоматическое изменение тока, потребляемого каскадом, пропорционально уровню входного сигнала. При его отсутствии рассеиваемая на транзисторе мощность окажется больше предельно допустимой, что приведет к выходу транзистора из строя. Кроме того, усилитель должен оставаться работоспособным при внезапном отключении или коротком замыкании нагрузки.

В каскадах класса В потребляемый ток изменяется пропорционально уровню входного сигнала без применения специальных схем управления. Сохранение их работоспособности при внезапном отключении или коротком замыкании нагрузки возможно благодаря использованию схем защиты, наиболее эффективной из которых является схема, приведенная на рис. 2

Схема работает следующим образом [7].

На базу транзистора с блока управления, имеющего высокое выходное сопротивление на рабочих частотах усилителя, подается постоянное напряжение, запирающее оба перехода транзистора. На вход ПУМ и одновременно на эмиттер транзистора подается переменное высокочастотное напряжение усиливаемого сигнала. Переменное высокочастотное напряжение делится между емкостями закрытых переходов "база – эмиттер" и "база – коллектор", значения которых отличаются мало. Значение постоянного напряжения на базе транзистора устанавливается равным амплитуде переменного высокочастотного напряжения на переходе "база – коллектор" транзистора, соответствующей номинальному значению переменного высокочастотного напряжения на входе усилителя, т. е. приблизительно равной половине амплитуды номинального значения входного напряжения ПУМ.

Более подробно https://cyberleninka.ru/article/n/povyshenie-koeffitsienta-poleznogo-deystviya-vyhodnyh-kaskadov-polosovyh-usiliteley-moschnosti-metrovogo-i-detsimetrovogo-diapazonov/viewer

Влияние ограничения амплитуды в радиотракте приемных устройств на параметры помехоустойчивости.

Нашла только для OFDM https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-amplitudnogo-ogranicheniya-kvadraturnyh-sostavlyayuschih-signalov-s-ofdm-v-modulyatore-radioperedatchika-na

Распространённой схемой ограничителя амплитуды является так называемый сеточный ограничитель (рис. 3). Он включается на выход канала промежуточной частоты приёмника (до ЧМ детектора). Отрицательное смещение на управляющую сетку его лампы подаётся с сопротивления R утечки сетки.

Промежуток сетка - катод лампы ограничителя является как бы диодом, осуществляющим детектирование принятых колебаний. При детектировании возникает сеточный ток, величина которого тем больше, чем больше амплитуда колебаний на сеточном контуре. Полярность выпрямленного напряжения такова, что сетка получает отрицательный потенциал относительно катода.

До тех пор пока напряжение на сеточном контуре ограничителя сравнительно невелико (порядка 1-2 В и менее), лампа работает, как обычный усилитель (рис 4, а), т. е. напряжение на анодном контуре пропорционально напряжению на его сеточном контуре. При увеличении амплитуды подводимого напряжения отрицательное смещение на управляющей сетке возрастает.

Если при этом смещение на сетке увеличится настолько, что рабочая точка на характеристике лампы передвинется к нижнему сгибу, происходит отсечка верхушек отрицательных полупериодов приложенного напряжения (рис. 4, б) и рост выходного напряжения замедляется.

Если же амплитуда напряжения на входе ограничителя достигнет значительной величины (3-4 В и более), то смещение на сетке лампы увеличивается настолько, что рабочая точка смещается влево от нижнего загиба характеристики лампы (рис. 4, в) и при дальнейшем росте входного напряжения амплитуда импульсов анодного тока практически перестаёт увеличиваться (рис. 4, г). Это приводит к тому, что напряжение промежуточной частоты на анодном контуре ограничителя также больше не растёт, т. е. происходит ограничение амплитуды колебаний.

Применение ограничителя амплитуды в ЧМ приёмнике приводит к тому, что уровень напряжения на входе частотного детектора не зависит от напряжения на входе приёмника. Поэтому ЧМ приёмник, если он даже не имеет автоматической регулировки усиления (АРУ), будет воспроизводить передачу одинаково громко, независимо от того, находится ли он вблизи передатчика или удалён от него.