Гармонический анализ косинусоидальных импульсов

Найдем гармоники косинусоидальных импульсов выходного тока в недонапряженном и критическом режимах [1,2]. Последовательность импульсов выходного тока можно представить рядом Фурье.

Здесь - постоянная составляющая выходного тока; - амплитуды первой, второй, третьей и т.д. гармоник выходного коллекторного тока транзистора.

Имея аналитические выражения для , значения , определим по формулам для коэффициентов ряда Фурье:

;

Постоянная составляющая выходного тока

,

где

.

Амплитуда -й гармоники выходного тока

,

где

,

,

.

Иногда необходимо оценить влияние угла отсечки на гармоники тока по известной амплитуде импульса выходного тока .

В этом случае составляющие выходного тока находятся через коэффициенты , называемые коэффициентами Берга

,

где .

При расчете КПД выходной цепи часто используются коэффициент формы коллекторного тока по первой гармонике

.

Коэффициенты , и подробно табулированы. На рис.1.6 а,б приведены графики зависимостей и для постоянной составляющей и первых трех гармоник, а также зависимости .

Рисунок 1.6 – Графики коэффициентов Берга

Отрицательное значение коэффициентов и при углах отсечки означает, что ток третьей гармоники имеет противоположную начальную фазу по сравнению с током первой гармоники.

Приведенные графики наглядно характеризуют гармонический состав коллекторного тока при различных . Так как (колебания класса А) амплитуда первой гармоники равна постоянной составляющей ; амплитуды второй, третьей и т.д. гармоник равны нулю. В области графики и при имеют максимумы; для коэффициентов значение угла , при котором наблюдается максимум, вычисляется из выражения .

Из графиков (рис.1.6) следует, что для получения высокого КПД целесообразно, чтобы угол отсечки находился в пределах . При меньших углах отсечки коэффициент формы , а, следовательно, и КПД возрастают незначительно. При заданной амплитуде импульса выходного тока полезная максимальная мощность получается, когда угол отсечки , т.к. коэффициент принимает максимальное значение. КПД в этом случае сравнительно высокий. Очень часто угол отсечки выбирается исходя из других требований, в частности, из требований к нелинейным искажениям. Выбор оптимального угла отсечки требует конкретных условий работы ГВВ и, как правило, является компромиссным.