книги из ГПНТБ / Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет

та максимальная рабочая частота, при которой транзистор­

оптимального режима (см. рис. 1.24, а) для многих высоко­ частотных транзисторов возможна лишь в низкочастотной части их рабочего диапазона. Согласно табл. 1.5 значитель­ но повышать частоту / к м а к с можно за счет перехода к мень­ шим значениям ©.

На частотах / 1> /кмакс также возможна работа в ключе­ вом, но уже не оптимальном, режиме с формой импульса тока, показанного на рис. 1.24, б. Переход к такому режиму целесообразен лишь в том случае, если коэффициент уси­ ления по мощности достаточно велик и потери мощности в

стоте ключевого режима, емкость контура в основном оп­ ределяется емкостью коллекторного перехода, нелинейные свойства которой могут несколько изменить процессы в ге­ нераторе. На этапе насыщения емкость перехода не сказы­ вается, так как коллекторный переход открыт, но на этапе отсечки нелинейность емкости приводит к возрастанию пикфактора.

раза, но при заданном Ев мало изменяет потери на этапе насыщения и соотношения между параметрами контура.

Для общего случая, т. е. когда нелинейная емкость Сн составляет лишь часть общей емкости контура С, вместо (1.83) можно предложить следующую приближенную фор­ мулу для определения пик-фактора:

на рис. 1.23, а, и параметров его контура используются фор­

зовать табл. 1.5 коэффициентов, позволяющих непосред­ ственно определить пик-фактор и параметры формирую­ щего контура при заданной нормированной мощности рь и выбранном угле отсечки в . Коэффициенты этой таблицы несколько скорректированы в соответствии с 117], чтобы ими можно было пользоваться так же для расчета формиру­

Если необходимо рассчитать генератор при полном исполь­ зовании транзистора по напряжению, т. е. при заданной величине ри, то для того чтобы воспользоваться табл. 1.7, необходимо предварительно определить соответствующую величину РЕ- Связь между этими величинами нетрудно

Однако использовать непосредственно формулу (1.89) не представляется возможным, так как величина П согласно (1.88) определяется соотношением С„/С. Емкость С может быть определена методом последовательного приближения

по формуле (1.85) при Ек = (^щ- Полученное значение С позволяет вычислить П по (1.88), затем рв по (1.89) и уточ-

ненное значение Ек из (1.83). Это второе приближение все­ гда достаточно для проведения расчетов с удовлетворитель­ ной точностью.

Угол отсечки, как уже отмечалось, следует ь начале расчета принять равным 75° и лишь после выяснения ограни­ чений из-за максимального напряжения на коллекторе или величины рассеиваемой мощности и Кр изменять его в ту или другую сторону.

1.3.8.Нагрузочные характеристики ключевого генератора

Все рассматриваемые вопросы относились к работе клю­ чевого генератора в оптимальном режиме. Естественно, что при отклонениях от этого режима будут изменяться как энергетические характеристики, так и форма коллекторного напряжения. Такие отклонения происходят, например, нз-за изменения нагрузки. Определение основных соотно­ шений, характеризующих работу генератора в неоптималь­ ном режиме, представляет собой сложную математическую

но считать идеальными, а транзистор представить идеаль­ ным ключом с сопротивлением гк. В модели предусмотрена возможность подключения нелинейной коллекторной ем­ кости С к со степенью нелинейности v = 7 2 при различных соотношениях между линейной С и нелинейной С к областя­

рис. 1.27, б — г подобные линии построены для ключевого генератора. Этот результат объясняется тем, что ключевой режим, как обсуждалось в п. 1.1.2, является частным слу-

чаем перенапряженного режима, свойства которого как

4. Пик-фактор напряжения очень существенно зависит

равным допустимому напряжению на коллекторе. В нор­ мальном режиме работы схемы (ик м а 1 ( с <Сык Д )диод Д не откры­ вается и представляет собой лишь зарядную емкость С3 . Ее влияние на работу схемы невелико, если С3<^Си поэтому целесообразно использовать диоды Д с малой емкостью (высокочастотные диоды). Напряжение на стабилитроне, как в пиковом детекторе, определяется максимальным зна­

вается и шунтирует контур. Величина импульса тока через диод зависит от степени ограничения, создаваемого диодом. Введем коэффициент ограничения п, определяемый как

меряемых с током в нагрузке, хотя среднее значение тока невелико.

Так, например, в генераторе, выполненном на транзи­

на коллекторе обеспечиваются не только применением клю­ чевого режима. Почти столь же высокие т)э можно получить в критическом режиме, если использовать такую же нагруз­ ку, которая рекомендовалась для ключевого режима. При этом необходимо обеспечить такое возбуждение, при кото­ ром без захода в насыщение ток коллектора по форме и по величине близок к току, получаемому в ключевом режиме (пилообразные импульсы тока). В этом случае можно зна­ чительно выиграть в величине Кр; что особенно важно при работе на частотах, близких к предельным рабочим часто­ там транзистора. Если исходить из полигональной аппрокси­ мации свойств транзистора, то такой режим должен быть очень чувствителен к изменениям параметров транзистора или изменениям в цепи его возбуждения.

Однако граница между активной областью и областью насыщения практически для транзисторов многих типов,

особенно на высоких частотах, очень нечеткая, сильно «раз­ мыта». Поэтому практически транзистор настраивают на какой-то промежуточный режим между ключевым и кри­ тическим, выбирая степень его напряженности в зависи­ мости от требований к Кр, %, стабильности и линейности модуляционной характеристики. Форма возбуждения те­ ряет свое значение по мере увеличения степени напряжен­ ности режима. Большая величина пик-фактора, высокие значения к. п. д. остаются отличительными признаками та­ кого промежуточного режима.

Таким образом, при определенном выборе сопротивления нагрузки для высших гармоник тока обеспечиваются вы­ сокие значения к. п. д. как в ключевом, так и в критическом режиме. Режимы реальных генераторов в зависимости от конкретных требований выбираются более или менее близ­ кими к этим двум крайним.

1.4.ТРАНСФОРМИРУЮЩИЕ ЦГ.ПИ

1.4.1.Общие требования

Между нагрузкой генератора Z H и коллектором тран­ зистора включается четырехполюсник из реактивных эле­ ментов. Этот четырехполюсник должен обеспечивать сле­ дующее.

1.Трансформацию активной части сопротивления на­

грузки RB в сопротивление Ra, требуемое для работы тран­ зистора в выбранном режиме. Сопротивление должно транс­ формироваться в достаточно широкой полосе частот, оп­ ределяемой модуляцией или перестройкой передатчика по диапазону.

2.Необходимую форму тока нагрузки. В оконечном ка­ скаде, работающем на линейную нагрузку — антенну, это требование определяется малым значением допустимой мощ­ ности излучения передатчика на высших гармониках. В про­ межуточном каскаде, работающем на нелинейное входное сопротивление последующего каскада, форма тока нагрузки определяет форму коллекторного тока последующего ка­ скада и соответственно его энергетические характеристики, если этот каскад работает в недонапряженном или крити­ ческом режиме.

3.Форму напряжения на коллекторе транзистора, соот­ ветствующую выбранному режиму.