Если принять угол осечки равным 90°, то амплитуда тока первой гармоники равна половине высоты импульса коллекторного тока, а отношение IК1 / IК0 = 1,57. При одинаковом максимальном значении коллекторного тока в режиме с осечкой и без отсечки в нагрузке выделяется равная колебательная мощность, но КПД усилителя возрастает минимум в 1.57 раза.

Режим c отсечкой выходного тока – это основной режим мощных генераторов с внешним возбуждением. Только в этом режиме есть возможность получить КПД более 50 %. Отрицательным моментом этого выбора следует считать наличие в

Рис. 2.6 выходном токе гармоник основной частоты, что делает необходимым использование на выходе радиопередатчика специальных устройств для их подавления.

Контрольные вопросы.

1.Что понимается под коэффициентом использования коллекторного напряжения ξ?

2.В каком режиме генератора коэффициент формы тока g1 больше 1?

3.Почему в режиме с отсечкой коллекторного тока нагрузка генератора должна быть избирательной?

4.Дайте определение понятию «угол осечки» тока.

5.Изобразите график зависимости модуля сопротивления параллельного колебательного контура ZК от частоты ω.

12

Глава 3. АППРОКСИМАЦИЯ СТАТИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ГЕНЕРАТОРНЫХ ПРИБОРОВ

В мощных генераторах с внешним возбуждением в качестве активных приборов используются биполярные, полевые транзисторы и электронные лампы.

Транзисторные усилители мощности в настоящее время имеют выходную мощность до 10 кВт. Достоинства транзисторных ГВВ очевидны:

–мгновенная готовность к работе по причине отсутствия накала,

–низковольтные (десятки вольт) напряжения питания,

–малые требуемые сопротивления нагрузки,

–большой срок эксплуатации.

В то же время транзисторным ГВВ свойственны и серьезные недостатки:

–меньший коэффициент усиления мощности в сравнении с ламповыми

ГВВ,

–повышенная склонность к самовозбуждению,

–выход из строя транзисторов в нештатных режимах усилителей (при коротком замыкании нагрузки или в режиме холостого хода).

Ламповые генераторы применяют в радиопередатчиках с мощностью более 10 кВт.

Высокие рабочие напряжения (до 10 кВ), необходимость в накале катодов, требуемые высокие сопротивления нагрузки генераторов, ограниченный срок службы – в этом отношении лампы проигрывают транзисторам.

К достоинствам ламповых ГВВ можно отнести высокий коэффициент усиления мощности, меньшую в сравнении с транзисторами склонность к самовозбуждению, повышенную надежность усилителей мощности при отклонениях режима от нормального.

Для расчетов электрических режимов генераторов нужно располагать статическими характеристиками активных приборов, применяемых в проектируемом устройстве. Реальные статические характеристики транзисторов и ламп име-

ют сложную форму и описываются громоздкими аналитическими выражениями.

Для расчетов ГВВ статические характеристики АЭ аппроксимируют (заменяют) отрезками прямых. Соотношения при этом получаются достаточно простыми, а погрешности расчетов не превышают 10-15 %. Сравнивая статические характеристики лампового триода ГУ-5Б (рис. 3.1), биполярного транзистора КТ-912 (рис. 3.2), полевого транзистора КП-904 (рис. 3.3), отметим, что они качественно похожи и могут быть описаны одинаковым образом.

13

Рис. 3.1

Рис. 3.2

Рис. 3.3

Аппроксимация статических характеристик электронных ламп

На рис. 3.1,а показаны условное обозначение электровакуумного триода на принципиальных схемах, а также положительные направления токов и напря-

14

жений на его электродах: iС, iа, iS – сеточный, анодный и эмиссионный (катодный) токи.

Из закона Кирхгофа следует: iS = iа + iС.

Известно, что катодный ток можно определить как ток эквивалентного диода, анод которого расположен в плоскости сетки, а напряжение на нем заменено управляющим напряжением:

eУ = еС + Deа,

(3.1)

где D – проницаемость сетки для поля анода. D показывает, во сколько раз поле анода ослаблено сеткой в области катода.

График тока катода эквивалентного диода изображен тонкой линией на рис. 3.4,а. Заменим (идеализируем) эту статическую характеристику двумя отрезками прямых линий:

iS = S(eУ – EС0) при eУ > EС0;

(3.2)

iS = 0 при eУ < EС0,
где EС0 – конструктивный параметр лампы. Подставив выражение (3.1) в (3.2),
получим зависимость катодного тока от напряжений еС и eа:
iS = S(еС + Deа – EС0).	(3.3)

Зависимости тока эмиссии от напряжений на сетке и аноде в соответствии с (3.3) изображены на рис. 3.4,б и 3.4,в. Ток катода равен нулю, если равно нулю напряжение на аноде эквивалентного диода:

	iS = 0 = S(		Е′
			C + DEа – ЕС0).
Откуда ЕС0 =	Е′	Е′	= – DEа + ЕС0,	(3.4)
	C + DEа или	С

где ЕC′ – напряжение отсечки тока катода по идеализированной характери-

стике.

Рассмотрим статические характеристики в анодной системе координат (рис. 3.4, в).

До тех пор пока напряжение на аноде больше сеточного (еа >> еС), анодный ток также много больше сеточного тока (iа >> iС). Считают, что анодный ток при этом совпадает с эмиссионным iа = iS (отрезок жирной прямой с малым наклоном на рис 3.4, в).

Подставив формулу (3.4) в (3.3), получим iS = S[(еС – ЕC′ + D(eа – Eа)].

Рис. 3.4

15