Транзисторний генератор із зовнішнім збудженням в режимі з відсіченням колекторного струму

Розглянемо спочатку простий випадок використання біполярного транзистора в області нижніх частот при збудженні гармонійною напругою. При цьому транзистор можна вважати безінерційним активним елементом.

Принципова схема генератора із зовнішнім збудженням приведена на мал. 1.1.

Мал. 1.1

На вхід генератора подається гармонійна напруга

Напруга на базі

, (1.1)

де Е_б - напруга зсуву; U_мб - амплітуда змінної напруги.

Струм колектора i_к(t) = S[e_б(t)-E'], де S - крутизна апроксимованої прохідної характеристики транзистора, Е' - напруга відсічення колекторного струму. Підставляючи сюди вираз (1.1), отримаємо:

, (1.2)

де cosθ = (Е' - Е_б)/U_тб; θ - кут відсічення колекторного струму (мал. 1.2). Максимального значення імпульсу колекторного струму (мал. 1.2) набудемо при підстановці ωt = 0 у формулу (1.2):

I_{к max} = i_{к max} = SU_тб(1-cosθ) (1.3)

Мал. 1.2

Періодична послідовність імпульсів колекторного струму розкладається в ряд Фурье:

i_к(t) = I_к0 + ΣI_кпcos(nωt),

де I_к0 - постійна складова, I_кп - амплітуди гармонійних складових колекторного струму, причому I_к0 = α₀(θ)І_{к max}, I_кп = α_п(θ)І_{к max}

Коефіцієнти Берга:

, , ,

де

при п ≥ 2

Перша гармоніка імпульсів колекторного струму І_к1 = S₁U_тб, де S₁ - усереднена по першій гармоніці крутизна прохідної характеристики транзистора:

S₁ = Sγ₁(θ), γ₁(θ) = α₁(θ)(1-cosθ)

Залежність γ₁(θ) приведена на мал. 1.4. Відзначимо, що при Еб = Е' кут відсічення рівний 90°, γ₁(90°) = 0,5.

Мал. 1.3

Мал. 1.4

У режимі посилення потужності коливальний контур в колекторному ланцюзі транзистора налаштований на першу гармоніку імпульсів колекторного струму. При цьому напруга на колекторі

e_к(t) = Е_к - U_ткcosωt (1.4)

де Е_к - напруга колекторного живлення, U_тк - амплітуда змінної напруги; знак «-» в цій формулі означає, що змінна напруга на базі і на колекторі противофазні.

Амплітуда колекторної напруги залежить від величини опору навантаження для першої гармоніки імпульсів колекторного струму R_к:

U_тк = I_к1R_к. (1.5)

У схемі на мал. 1.1 R_к = R_рез, де R_рез - резонансний опір коливального контура. Відзначимо, що у разі часткового включення контура в колекторний ланцюг транзистора (див. далі п. «Ланцюга узгодження») опір навантаження менший, ніж резонансний опір коливального контура, а саме

R_к = Р²R_рез

де р ≤ 1 - коефіцієнт включення.

У режимі множення частоти контур в ланцюзі колектора налаштований на n -у гармоніку імпульсів колекторного струму. При цьому напруга на колекторі

е_к(t) = E_к – U_ткcos(nωt)

Дата добавления: 2015-09-06