Курс лекций по дисциплине “Методы и устройства формирования радиосигналов” (Лекции 1-34. Назначение дисциплины. Радиосигнал и его характеристики. Основные этапы развития радиотехники. Паразитные излучения в формирователях. Электромагнитная совместимость в формирователях), страница 18

Для достижения наибольшего  угол отсечки выбирают равным (класс А) или  (класс АВ). Нередко расчеты проводят для двух режимов, которые сравнивают по КПД и  и выбирают наилучший. На пониженных частотах, когда имеется достаточный запас в . Принимают  (класс  В). Часто в справочных данных отсутствует значение . В этом случае можно воспользоваться экспериментальным параметрами , , , , которые приводятся в справочниках. Определив по формуле мощность потребления для экспериментального режима:

,                                                      (2)

можно из соотношения (2) найти значение . В справочных данных, как правило, указывается режим, при котором определяем эти данные. Если режим линейный, то , а

.                                                        (3)

Тогда расчет выходной цепи ПТШ можно проводить, используя выражения 1) – 9) и 12) справедливые для биполярного транзистора.

Дальнейший расчет заключается в расчете полных входного и выходного сопротивлений, амплитуда входного тока и входной мощности, . Часто приходится уточнять значение полезной мощности, поскольку она бесполезно расходуется на сопротивлениях  и , а также на  - сопротивлении, характеризующем влияние обратной связи в ПТШ.

В учебном пособии [2] все эти процедуры достаточно подробно описаны и отпадает необходимость здесь их подробно излагать.

Осуществление ключевого режима работы ГВВ предусматривает выполнение ряда условий:

1)  В качестве АЭ используют безинерционный прибор;

2)  На вход запертого напряжением смещения  АЭ подают входной сигнал типа ,,меандр”; положительная полуволна которого открывает активный элемент;

3)  Сопротивление нагрузки АЭ должно быть представлено, а для создания гармонического сигнала не полезной нагрузке применяют устройства, отделяющие первую гармонику тока от высших составляющих.

Простейшая схема ГВВ, работающего в ключевом режиме представлена на рис. 2.

Рис. 2. Схема транзисторного ГВВ в ключевом режиме

без устройств разделения гармоник.

Аппроксимированная статическая проходная ВАХ АЭ и временные диаграммы напряжений и токов в ключевом ГВВ с резистивной нагрузкой изображены на рис. 7.3.

Рис. 3. Временные диаграммы токов и напряжений в ключевом УМ.

Так как прибор безинерционный, то расчет электронного режима ключевого ГВВ можно выполнять по статическим ВАХ, используя методику с разложением в ряд Фурье временных зависимостей токов и напряжений:

1.  Выберем значения  и  из условий:

, .

2.  Рассчитаем амплитуду меандра по статической ВАХ:

.

Чтобы не вывести прибор из строя проверим условие:

.

3.  Определим амплитуду выходного напряжения, используя выходную статическую ВАХ:

.

4.  Сопротивление нагрузки  может быть найдено из соотношения:

,        откуда .

5.  Найдем постоянную составляющую выходного тока и первую гармоники . Учитывая, что  - функция четная непериодическая, представим ее рядом Фурье:

.

где n – номер гармоники;  - амплитуда n-ой гармоники тока.

Из теории рядов Фурье известно, что

;

.

6.  По аналогии, используя временную зависимость выходного напряжения, определим

.

Знак ,,минус” означает, что выходные напряжение и ток находятся в противофазе.

7.  Рассчитаем выходную мощность ключевого ГВВ и потребляемую мощность:

;

.

Рассеиваемая в АЭ мощность определяется следующим образом:

где  - мощность коммутационных потерь,

       - период колебаний.

Коммутационные потери обусловлены влиянием выходной емкости  транзистора, в которой запасается энергия  в ту часть периода колебаний, когда АЭ закрыт. При открывании транзистора эта энергия рассеивается на коллекторе. В заключение необходимо проверить условие:

.

Схема, на которой реализуется ключевой режим имеет вид представленный на рис. 4.

Рис. 4. ГВВ с разделением полезной и балластной нагрузки.