Выбор схем радиопередатчиков и определение их основных параметров. Расчет усилителей мощности. Расчет умножителей частоты. Расчет модуляторов, страница 19

Анализ зависимостей ,  показывает, что наибольшая амплитуда тока соответствует экстремумам функций, число которых, как видно из рис. 1.10, равно . Если для расчета используются коэффициенты ,то целесообразно выбирать 1-й экстремум зависимости , соответствующий оптимальным углам отсечки, определяемым равенством ; если коэффициенты , то , где  — номер экстремума, причем модули , соответствующие оптимальным углам отсечки и различным значениям , соизмеримы.

Выбор -или  -коэффициентов для расчета обусловлен следующим: при требовании получить максимум целесообразно использовать -коэффициенты, при требовании получить максимум —  -коэффициенты.

Типовая схема УЧ на транзисторе (вариант ОЭ) приведена на рис. 11.1,а. В отличие от схемы усилителя мощности здесь в цепь эмиттера введен импеданс  (сопротивление обратной связи) и опущена емкость коллекторного перехода, роль которой в УЧ из-за разных частот на входе и выходе каскада незначительна. Элементы цепи питания  и развязывают цепи переменного и постоянного тока и принимаются бесконечно большими. Элементы цепи смещения определяются по известным формулам:

,

Где .

Другой распространенный вариант схемы УЧ с включением транзистора по схеме с ОБ приведен на рис. 11.1,6". Различие между схемами, таким образом, проявляется только в разном входном сопротивлении.

Рис. 11.1. Типовые схемы транзисторных умножителей частоты: а — с включением транзистора по схеме с ОЭ; 6— с включением транзистора по схеме с ОБ

Для анализа УЧ достаточно рассмотреть два случая: когда  имеет активный и емкостной характер. При индуктивном характере импульс тока сглаживается и обедняется высшими гармониками. Емкость действует противоположно, обостряя импульс и обогащая его высшими гармониками.

Промежуточное положение занимает схема с резистивной обратной связью, к положительным свойствам которой можно отнести простоту и возможность работы без смены элементов в широком диапазоне входных частот.

Таким образом, схемы умножителей частоты совпадают со схемами усилителей, однако даже их входные цепи работают в разных условиях. Во-первых, умножители работают на частотах, где инерционность транзистора проявляется слабо. Во-вторых, входное сопротивление транзистора из-за малости рабочих токов достаточно велико, поэтому возбудитель нельзя считать источником тока даже для открытого транзистора. Этими двумя обстоятельствами обусловливается различие в форме импульсов умножителей и усилителей.

При точном расчете полагаем, что нерегенеративный умножитель частоты на транзисторе аналогичен усилителю класса С, коллекторный контур которого настроен на n-ю гармонику тока. Такие УЧ часто применяются главным образом из-за простоты схемы, методика их расчета приведена в [45]. На частотах, где транзистор инерционен, реакция выходного напряжения на постоянную составляющую и выделяемую гармонику коллекторного тока проявляется по-разному в УЧ и в УМ. Это приводит к различию в определении их КПД и обусловливает, как показано ниже, особенности выбора и расчета режима УЧ.

Режим транзистора и максимальная мощность УЧ. При расчете режима будем  исходить из эквивалентной схемы УЧ, изображенной на рис. 11.2. Здесь — усредненная по первой гармонике входная проводимость транзистора, которую можно считать равной входной проводимости при коротком замыкании коллектора:

.                                                     (11.1)

Ток управляемого генератора , где .

Выходная проводимость транзистора на частоте

.                                                                       (11.2)

В этих формулах  и  — крутизна соответственно базового и коллекторного токов при ; , — постоянные времени в областях активной и отсечки; — сопротивление базы;  и  — активная составляющая и полная емкости коллекторного перехода; ; — максимальное значение коллекторного тока. Коэффициенты разложения (КР) , , ,  в общем случае комплексные, зависят от величины  и параметров инерционности  и ;  зависит еще от разности фаз  между напряжениями  и . Приняв косиносуидальную аппроксимацию импульсов тока коллектора, будем считать . где  — высокочастотный угол отсечки. В значении    учтем только основную (не зависящую от ) составляющую; . В дальнейшем нас будет интересовать Re: