В качестве примера на этом рисунке рассмотрена статическая ВАХ силового диода, работающего в динамическом режиме.

В зависимости от величины угла отсечки различают следующие режимы работы НЭ, а соответственно и радиотехнических устройств:

- класс А при = (режим без отсечки тока);

- класс АВ при /2< < ;

- класс В при = /2;

- класс С при < /2.

Как уже отмечалось, ток, протекающий через НЭ в режиме с отсечкой тока, представляет собой периодическую последовательность импульсов, которую можно разложить в ряд Фурье с учетом четности функции косинуса. Частота первой гармоники считается основной, именно она входит в аргумент рис.3.4.

Аналитическое выражение тока имеет вид:

 

i = S(u0-Umaxcos t - E ). (3.3)

При = , ток равен нулю i =0 и получаем выражение:

 

0 = S(u0-Umaxcos - E ). (3.4)

 

Вычитая (3.3.) из (3.4.), получим:

 

i = SUmax(сos t - cos ). (3.5)

 

При t =0 ток принимает максимальное значение.

 

Imax = SUmax(1 - cos ). (3.6)

 

Эти формулы используют для определения амплитуд гармоник по методу угла отсечки.

Разложим в ряд Фурье (3.5):

Imax.1 = i(t)cos t d( t) =

= S Umax (cos t.- cos ) cos t d( t) =

= S Umax ( d( t) + cos 2 t d( t) -

- cos cos t d( t) = S Umax ( - sin cos ). (3.7)

Отношение амплитуды первой гармоники к максимальной:

1= Imax.1/Imax = . (3.8)

Это выражение зависит только от угла отсечки и обозначается ( ).

Аналогично составим отношения для других составляющих выходного тока:

0 = I0/Imax = ; (3.9)

 

2= Imax.2/Imax = . (3.10)

Отношение амплитуды любой гармоники (k>2) к максимальной:

 

. (3.11)

 

Коэффициенты (3.11) называются коэффициентами разложения косинусоидального импульса (коэффициенты Берга). Они рассчитаны и сведены в таблицы или определяются по специальным графикам, показанным на рис.3.5.

 

 

Рис.3.5. Коэффициенты Берга.

Из графика видно, что амплитуды гармоник максимальны при вполне определенных (оптимальных) углах отсечки:

 

k.опт= ,

 

где k – номер гармоники.

Из рис.3.5 видно, что Imax.1 максимальна при 1200, Imax.2 максимальна при 600, Imax.3 максимальна при 400 и т.д.

Таким образом, выбирая режим работы НЭ можно обеспечить в выходном токе максимальную амплитуду той или иной гармоники.

 

Расчет работы диода производится в следующем порядке.

 

1) По известным E , u0 , Umax находят угол отсечки по (3.2).

 

cos = , откуда = arc cos .

 

2) По формуле (3.7) Imax = S Umax ( - sin cos ) и по графику

характеристики (рис.3.4) определяется максимум выходного тока сигнала.

 

3) По таблицам или графику (рис.3.5) находятся коэффициенты Берга

для соответствующего угла отсечки.

 

4) Амплитуда любой гармоники определяется по формуле

 

Imax.k= k Imax. (3.12)

 

Следует отметить, что расчет выходного тока транзистора методом угла отсечки несколько отличается от вышеприведенного расчета диода. Причина в инерционности процесса протекания тока в транзисторе: на протяжении периода переменного воздействия в базе БТ происходит накопление и рассасывание электрического заряда. Поэтому угол отсечки коллекторного тока в области высоких частот ВЧ не равен углу отсечки по входной цепи ВХ. Рассмотрение динамического режима большого сигнала для БТ позволяет аппроксимировать график функции зависимости заряда в базе от времени Q( t) в виде синусоидального импульса с амплитудой Imax и углом отсечки ВЧ. Расчетные формулы, в этом случае принимают вид:

 

ВЧ = .

 

И вычисление амплитуды гармоник тока коллектора производится по следующим формулам:

 

IК0 = 0 ( ВЧ) IК.max.

IКmax1 = 1 ( ВЧ) IК.max.

 

В общем виде:

IКmaxk = k ( ВЧ) IК.max.

 

 

ВЫВОДЫ:

1. Расчет динамического режима методом угла отсечки нашел ши-

рокое применение благодаря простоте расчета и достаточной точности.

2. Расчет проводится с помощью статической ВАХ , динамической

(средней) крутизны, угла отсечки и коэффициентов Берга.

3. При рассчете цепей с биполярным транзистором учитывается инерционность протекания тока и накопление электрического заряда в базе.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В этой части пособия было показано, что полное представление о нелинейной цепи складывается из рассмотрения нелинейных свойств её отдельных элементов. Выяснено, при каких условиях работы того или иного электронного элемента можно применять линейные методы расчета параметров цепи, и в каких случаях необходимо пользоваться положениями нелинейной теории. Строго говоря, все элементы нелинейны, и выбор метода расчета во многом зависит от требуемой точности определения параметров. Основными параметрами являются статические, средние и динамические параметры: крутизна, проводимость и сопротивление. Эти параметры можно определить по известным вольт-амперным характеристикам. Вычисления осуществляются графическими и аналитическими методами. В отличие от линейных цепей, исходные нелинейные уравнения не могут быть решены точно, а лишь приближенно. Графические методы отличаются простотой, но требуют графического изображения характеристик и воздействия. Их недостатком является малая точность, а достоинством экспрессность. Аналитические методы предпочтительны в тех случаях, когда требуется более высокая точность, получение решения задачи в общем виде и при задании характеристик и воздействия в виде формул. Аналитические методы позволяют программированное выполнение вычислений, что находит широкое применение благодаря экономии времени. На практике для аналитических методов расчета применяют различные виды аппроксимации вольт-амперных характеристик, особенно часто используют аппроксимацию полиномом первой, второй и третьей степени. Воздействие представляется суммой двух составляющих: постоянной и гармонической. Полином первой степени позволяет определить параметры элемента в режиме слабого воздействия, при котором амплитуда переменной составляющей мала по сравнению со смещением. Полином второй степени описывает начальный участок ВАХ, а полином третьей степени необходим для расчета верхнего загиба ВАХ силовых диодов, транзисторов и ламп, а также для полной аппроксимации ВАХ тунельного диода. Расчет динамических режимов работы НЭ в условиях сильного сигнала производится графо-аналитическими методами трех, пяти ординат и методом угла отсечки. Эти методы относятся к гармоническому анализу, который позволяет определить амплитуды гармоник, появившихся на выходе цепи, т.е являющихся реакцией нелинейного элемента. На основании проведенного анализа можно сделать вывод, что номер высшей гармоники совпадает с высшей степенью аппроксимирующего полинома. Все методы расчета, рассмотренные в этой части пособия, будут в дальнейшем применены к сложным цепям.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

 

Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Радио и связь, 1986. - 512 с.

 

Конторович М.И. Нелинейные колебания в радиотехнике (автоколебательные системы). – М.: Советское радио, 1973. – 320 с.

 

Мейке М., Гудлах Ф. Радиотехнический справочник. Том 2. Перевод с немецкого. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962. - 576 с.

 

Фролкин В.Т., Попов Л.Н. Импульсные и цифровые устройства. – М.: Радио и связь, 1992. – 336 с.

 

Шинаков Ю.С., Колодяжный Ю.М. Основы радиотехники. – М.: Радио и связь, 1983. – 320 с.

 






Дата добавления: 2018-05-10; просмотров: 984; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2022 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.058 сек.