Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Электротехника -> Рутледж Д. -> "Энциклопедия практической электроники" -> 93

Энциклопедия практической электроники - Рутледж Д.

Рутледж Д. Энциклопедия практической электроники — M.: ДМК Пресс, 2002. — 528 c.
ISBN 5-94074-096-0
Скачать (прямая ссылка): enciklopediya2002.djvu
Предыдущая << 1 .. 87 88 89 90 91 92 < 93 > 94 95 96 97 98 99 .. 193 >> Следующая

Все это отличает их от усилителей на вакуумных электронных лампах, которые представляют собой массивные изделия из металла, стекла и керамики, работают при высоких температурах и способны рассеивать большое количество тепла. В отличие от них применение транзисторов требует учета тепловых характеристик. Поэтому в данной главе рассматривается тепловая модель усилителя мощности, которая является аналогом RC-цепи.
10.1. Усилители класса С
На рис. 10.2 представлен усилитель мощности класса С, используемый в схеме передатчика NorCal 40А.
Источник питания Vcc
Вход Vb о-
Мощный транзистор
Vc
эй «-
:тор | Ic
Разделительный конденсатор
T
' Фильтр гармоник
-о Антенна
Рис. 10.2. Усилитель мощности класса С
J230| 10. УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ
На схеме показан усилитель с общим эмиттером, в котором отсутствует эмиттерный резистор. Коллекторное напряжение поступает с катушки, имеющей большое значение индуктивности и называемой высокочастотный дроссель. Дроссель создает для источника питания большое полное сопротивление по высокой частоте, тем самым делая его источником тока по постоянной составляющей. Ток нагрузки отбирается через конденсатор большой емкости (он называется разделительный конденсатор по постоянной составляющей). Такой конденсатор имеет низкое сопротивление по высокой частоте, которое не влияет на переменный ток, но не пропускает постоянный ток источника в антенну. У многих антенн устанавливается трансформатор, который замыкает накоротко постоянную составляющую. Фильтр гармоник вырезает частоты высших порядков (см. задачу № 13).
Транзистор можно рассматривать в качестве ключа, который открывается и закрывается с периодом, равным рабочей частоте (рис. 10.3а).
Рис 10.3. Модель усилителя класса С на базе переключателя (а) и формы напряжения U1H тока I, переключения (б)__
Разомкнутое состояние ключа соответствует закрытому состоянию транзистора и наоборот. В цепь ключа введен источник напряжения Uon, позволяющий учесть напряжение открытого состояния, но очень приблизительно, поскольку это напряжение изменяется с изменением тока. При размыкании ключа возникает высокое напряжение, вызываемое фильтром высших гармоник. С похожим видом напряжения вы уже сталкивались, изучая работу транзисторных переключателей в задаче № 5. Приближенно напряжение на ключе U5 можно представить в виде суперпозиции выпрямленного сигнала синусоидальной формы и напряжения U0n (рис. 10.36). Ток ключа I5 равен нулю, когда ключ разомкнут. Когда ключ замкнут, ток протекает. В этом случае на графике возникает небольшой участок перекрытия тока с синусоидальным напряжением, так как транзистор находится в активном режиме при переходе от закрытого состояния к открытому. Существует также и второй активный период, когда транзистор закрывается.
Прежде всего определим отношение напряжения источника питания Ucc к напряжению ключа U5. Напряжение U5 можно представить в виде:
б)
ключ выключен
ключ включен
(ЮЛ)
10.1. УСИЛИТЕЛИ КЛАССА С [23Г|
где Um - пиковое значение выпрямленного синусоидального напряжения. Так как дроссель не имеет сопротивления по постоянной составляющей, среднее значение U5 должно быть равно напряжению источника питания. Среднее значение выпрямленного синусоидального сигнала за полупериод составляет Um / п. Следовательно, будет верна запись:
UC0 = Uon+Um/7t (10.2)
Um можно представить через напряжение источника питания:
Um = *(Ucc-Uon) (10.3)
Данная формула позволяет трактовать разность Ucc - U0n как эффективное напряжение источника питания.
Мощность P0, поступающая от источника питания, рассчитывается по формуле:
P0 = UJ0 (10.4)
где I0 - постоянный ток источника питания. Подобным образом можно представить потери в ключе. Поскольку разделительный конденсатор не пропускает постоянную составляющую, постоянный ток ключа также должен быть равен I0. Предположим, что период времени, в течение которого транзистор находится в активном состоянии, будет мал, и им можно пренебречь. Поэтому потери мощности в ключе Pd можно представить в виде:
Pd = UJ0 (10.5)
После того как определены потери мощности в транзисторе, можно считать, что оставшаяся мощность является выходной Р. Тогда запишем:
P = P0-Pd = (U06-U0n)I0 (10.6)
Коэффициент полезного действия будет равен:
Tl = PZP0 = (U00-U0n)/^ (10.7)
КПД определяется как отношение эффективного напряжения источника к действительному значению напряжения. Данная формула подсказывает путь увеличения КПД усилителя: необходимо сделать минимальным напряжение в открытом состоянии и максимальным напряжение источника питания. Напряжение в открытом состоянии можно снизить за счет уменьшения постоянного тока, но это также снизит и выходную мощность. При этом надо быть предельно осторожным, чтобы не превысить максимально допустимые значения, установленные изготовителями приборов.
Для дальнейшего анализа представим напряжение как сумму составляющих частотных гармоник. Такое представление получило название последовательность Фурье. В приложении 2 будет показано, как выводится формула для коэффициентов ряда Фурье. Они записываются в виде:
Предыдущая << 1 .. 87 88 89 90 91 92 < 93 > 94 95 96 97 98 99 .. 193 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed