Файл: 1 Классификация и физический механизм работы вч и свч генераторов.docx

|β|=1 .

Причем >> , следовательно



(3.42)



Рисунок 3.17 – Частотные характеристики

биполярного транзистора

 

Диапазон рабочих частот транзистора условно разбивают на три зоны

0 < ω < 0,3 - низкие частоты, где | β | βо;

0,3 < ω < 3 - средние частоты, где

(3.43)

3 < ω < - высокие частоты, где

(3.44)

Заметим, что использование транзисторов в номинальном режиме на частотах ниже (1.. 3) обычно не рекомендуется [1], т.к. вследствие слабого влияния емкости коллекторного перехода, пикфактор коллекторного напряжения может достигать 3..4-х кратной величины по отношению к напряжению коллекторного питания. Заводы изготовители для мощных высокочастотных транзисторов оговаривают запрет на их использование на частотах ниже fн,которая, как правило, выше fβ=ωβ/2π. В связи с этим, в дальнейшем будем использовать для βвыражение (3.44).

Чтобы выяснить характер процессов во входной цепи транзистора, схема которой приведена на рисунке 3.18а, воспользуемся упрощенной эквивалентной схемой транзистора 3.18б, в которой не учитываются индуктивности выводов базы и эмиттера, активные сопротивления эмиттерно-базового перехода, а также емкость коллекторного перехода. Эти параметры определяют количественные показатели входной цепи и мало влияют на качественный характер процессов.

В результате такого упрощения, входная цепь транзистора может быть представлена двумя схемами, соответствующим закрытому (рис.3.18в) и открытому (рис.3.18г) эмиттерно-базовому переходу. В схему также введены источник возбуждения иГ с внутренним сопротивлением RГ и резистор RБ. Предполагается также, что EБ = 0.



Рисунок 3.18 – Эквивалентные схемы входной

цепи транзистора

 

В схемах рисунок 3.18в,г учитывается, что

---

СБ << CД, RБ >> rβ и RБ>> 1/ωСБ. Для эквивалентной схемы рис.3.18в (закрытое состояние перехода) напряжение на переходе еБ определяется выражением

Яндекс.ДиректКольпоскопы «Алайф-Дафина»Варианты для любого бюджета.Доставка по всей РФ.В наличии на складе. СервисУзнать большеbstmed.ruЕсть противопоказания. Посоветуйтесь с врачом.Скрыть рекламу:Не интересуюсь этой темойТовар куплен или услуга найденаНарушает закон или спамМешает просмотру контента

Спасибо, объявление скрыто.

АВР для генератораОптом и в розницу. Доставка, самовывоз. 2 мин. от м. Водный стадионУзнать большеalektrion.ruСкрыть рекламу:Не интересуюсь этой темойТовар куплен или услуга найденаНарушает закон или спамМешает просмотру контента

Спасибо, объявление скрыто.

Дизельный генератор от завода!Низкие цены производителя! Закажите дизельные генераторы в AZIMUT!Узнать большеgc-azimut.ruСкрыть рекламу:Не интересуюсь этой темойТовар куплен или услуга найденаНарушает закон или спамМешает просмотру контента

Спасибо, объявление скрыто.

Генераторы сигналов KeysightРеволюционная технология Trueform. Гарантия 3 года. В наличии на складе в Москве.Узнать большеeriscom.ruСкрыть рекламу:Не интересуюсь этой темойТовар куплен или услуга найденаНарушает закон или спамМешает просмотру контента

Спасибо, объявление скрыто.

(3.45)

где φи – фазовый сдвиг между напряжением генератора иГ и напряжением на переходе еБ.

Аналогичное выражение может быть получено для рис. 3.18г (открытое состояние перехода)

(3.46)

Поскольку СБ << CД,

Характер процессов в цепи базы иллюстрируется рисунком 3.19.

Пока переход закрыт, напряжение на базе изменяется согласно (3.45).

В точке (1), соответствующей напряжению отсечки ЕБ0, переход открывается. Поскольку открытому переходу соответствует эквивалентная схема рис. 3.18г и напряжение на переходе должно соответствовать (3.46), с момента отпирания перехода происходит плавное перемещение напряжения на базе

---

еБ с графика на график и изменение по этому графику до точки (2), когда переход снова закрывается. В этот момент, вследствие малой постоянной времени закрытого перехода, происходит резкое перемещение на график



Рисунок 3.19 – Волновая диаграмма эквивалентной схемы

биполярного транзистора

 

Форма импульса коллекторного тока определяется формой напряжения на базе в интервале времени (1-2). Ток базы также существует на интервале (1-2). Вследствие емкостного характера сопротивления перехода, ток базы опережает напряжение на базе (φ), поэтому, изменяясь по гармоническому закону, в момент соответствующий точке (4), он меняет направление.

Приведенные соображения подтверждаются результатами математического моделирования с учетом реальных параметров транзистора. Волновые диаграммы, полученные при этом, представлены на рисунке 3.20.

 



Рисунок 3.20 – Волновая диаграмма биполярного транзистора

по результатам математического моделирования

 

Для расчета входной цепи необходимо определить ток базы через параметры выходной цепи. Согласно (3.40) и (3.44).

(3.46)

Аналогичное выражение (с небольшой погрешностью) может быть записано для амплитуды образующей косинусоиды тока базы и тока коллектора

(3.47)

Учитывая знакопеременный характер тока базы, в первом приближении, можно считать амплитуду образующей косинусоиды – первой гармоникой тока базы .

Однако полученные выражения не учитывают реакцию коллекторной цепи через емкость СК (см. рисунок 3.21), которая определяется током



 



Рисунок 3.21 – Схема реакции коллекторной цепи

 

С учетом этой реакции



Поскольку UK >> UБи учитывая, что UK = IK1·RK

---

, получим



Для расчета входной мощности, коэффициента усиления и элементов межкаскадной связи необходимо определить полное входное сопротивление транзистора

Zвх = rвх+jxвх

При этом недостаточно принятых ранее упрощений. Необходимо учесть индуктивности и активные сопротивления выводов транзистора. Однако это выходит за рамки настоящего пособия. Соответствующие выкладки и расчетные соотношения можно найти в [ ]. Входная мощность и коэффициент усиления генератора рассчитываются следующим образом

 

Рвх=0,5· ·rвх; Кр=Р1/Pвх

Входная мощность рассеивается в кристалле транзистора, поэтому при расчете теплового режима транзистора входная мощность должна суммироваться с мощностью потерь в коллекторной цепи.

Асимметрия импульса коллекторного тока не позволяет использовать рассмотренную выше обобщенную методику расчета выходной цепи АЭ.

Кроме того, асимметрия импульса при усилении модулированных по амплитуде колебаний приводит к паразитной фазовой модуляции из-за смещения положения максимума тока. В результате расширяется полоса частот, занимаемая сигналом.

На практике стремятся обеспечить симметрию импульса коллекторного тока подбором RБ так, чтобы постоянная времени входной цепи закрытого и открытого перехода оставалась неизменной. При этом удается обеспечить форму импульса близкую к симметричной. В соответствии с рисунком 18б, для этого необходимо выполнить условие



Отсюда можно определить величину и RБ



Изолированным затвором

Эквивалентная схема полевого транзистора (ПТ) представлена на рисунке 3.22.



Рисунок 3.22 – Эквивалентная схема ПТ

 

Схема входной цепи генератора на полевом транзисторе представлена на рисунке 3.23а. Полная эквивалентная схема генератора на ПТ без учета индуктивности и сопротивления выводов приведена на рисунке 3.23б

Для амплитуды возбуждения, по аналогии с (3.21), можно записать

---

Однако в нагрузку попадает лишь часть тока ic



 



 

Рисунок 3.23 – Эквивалентные схемы генератора на ПТ

 

 

Поскольку выходная мощность определяется током в нагрузке iн

 

(3.48)

Напряжение смещения определяется аналогично выражению (3.73) по заданному углу отсечки



Входной ток IБ1 рассчитаем в предположении, что



тогда согласно рисунку 3.23б

(3.49)

где ΔIН1 - учитывает реакцию стоковой цепи

(3.50)

Подставляя (3.48) и (3.50) в (3.49), получим (полагая UН >> UЗ)

(3.51)

Согласно (3.51) фазовый сдвиг между входным током и напряжением составляет , т.е. входное сопротивление генератора чисто реактивное. Однако это результат сделанных нами упрощений. В действительности, с учетом индуктивности и активного сопротивления выводов, а также конечного значения сопротивления RЗИ, входное сопротивление будет иметь резистивную составляющую Zвх = rвх +jxвх;соответственно входную мощность можно определить следующим образом



 

 

Нагрузочные характеристики генератора

С внешним возбуждением

Нагрузочные характеристики генератора представляют собой зависимости параметров режима генератора от эквивалентного сопротивления нагрузки

---