И температуры на режим генератора с внешним возбуждением

Изучение влияния амплитуды возбуждения и напряжения смещения на режим ГВВ представляет интерес по ряду причин. Во-первых, их приходится регулировать при настройке ГВВ. Во-вторых, на практике широко применяются как амплитудная модуляция за счет изменения , так и усиление модулированных колебаний, т. е. колебаний с изменяющейся амплитудой . Наконец, возможны случайные изменения и в процессе эксплуатации ГВВ. Поэтому необходимо понимать, к каким последствиям могут привести эти изменения [1, 2].

Рассмотрим сначала, как зависят характеристики ГВВ от амплитуды возбуждения . Предположим, что , и сопротивление нагрузки выходной цепи заданы, а возрастает, начиная с нуля. Будем пока считать активный элемент безынерционным и выберем напряжение смещения . В этом случае угол отсечки и не зависит от . При небольших напряжениях возбуждения транзистор будет работать в недонапряженном режиме, а ток иметь форму косинусоидального импульса. Поэтому .

При коэффициент . Амплитуда первой гармоники коллекторного тока находится из выражения . Следовательно, при в недонапряженном режиме, пока , ток увеличивается пропорционально . Дальнейший рост приводит к появлению провала в импульсе тока и переходу активного элемента в перенапряженный режим. При этом амплитуда первой гармоники тока в перенапряженном режиме почти не изменяется, несмотря на возрастание . Постоянная составляющая в перенапряженном режиме растет несколько быстрее, чем (рис.1.8,а) из-за уменьшения коэффициента формы импульса тока.

Если , то при малых амплитудах отсечки тока нет ( ) и амплитуда первой гармоники . После появления отсечки угол при . В недонапряженном режиме уменьшение приведет к уменьшению крутизны зависимости , но эта крутизна всегда больше, чем (рис.1.8,б). При каждому значению соответствует больший импульс тока, чем при . В результатеактивный элемент переходит в перенапряженный режим при меньшем значении напряжения возбуждения . Значение амплитуды первой гармоники коллекторного тока остается почти таким же, поскольку высота импульса в критическом режиме при слабо зависит от .

Рисунок 1.8 – Зависимости амплитуды первой гармоники и постоянной составляющей тока коллектора от амплитуды возбуждения

При и ток отсутствует. После открывания транзистора нарастает в недонапряженном режиме из-за одновременного увеличения и . В перенапряженном режиме остается почти постоянным (рис. 1.8,б). Критический режим достигается при большей амплитуде , а критическое значение несколько меньше, чем при .

В ГВВ, работающем на частотах, которые настолько высоки, что нужно учитывать инерционность транзистора, характер зависимостей при активной нагрузке остается таким же, хотя при их расчете приходится принимать во внимание сложную деформацию импульса тока с повышением частоты [1].

Перейдем к изучению влияния напряжения смещения на режим ГВВ. Предположим, что , и постоянны. Тогда в недонапряженном режиме влияние на амплитуду первой гармоники коллекторного тока и постоянную составляющую определяется лишь изменением угла отсечки . Зависимости и представлены на рис.1.9.

Рисунок 1.9 – Зависимости амплитуды первой гармоники и постоянной составляющей тока коллектора от напряжения смещения

При некотором значении и амплитуда напряжения на нагрузке достигает критического значения, и при дальнейшем увеличении в импульсе тока коллектора появляется провал. При этом с ростом в перенапряженном режиме значения и возрастают весьма медленно и в первом приближении могут считаться постоянными. Очевидно, что значение , при котором наступает критический режим, зависит от напряжений , и сопротивления нагрузки .

Рассмотрим влияние напряжения коллекторного питания на режим ГВВ с безынерционным активным элементом. Анализ зависимостей , , от при фиксированных , , удобно начать со значения напряжения , при котором активный элемент находится в критическом режиме, т.е. . Если увеличивать, то остаточное напряжение возрастает и режим становится недонапряженным. Поэтому высота и форма импульса будет определяться практически только значением . Следовательно, при увеличении в области токи , и будут почти постоянными (рис.1.10).

Рисунок 1.10 – Зависимости амплитуды первой гармоники и постоянной составляющей тока коллектора, постоянной составляющей тока базы от напряжения коллекторного питания

При уменьшении вобласти остаточное напряжение на коллекторе становится меньше критического, в импульсе тока появляется провал и амплитуда первой гармоники тока вместе с убывает. При ток, протекающий в цепи коллектора, обращается практически в нуль (рис.1.10). Для приближенных оценок можно считать, что в области перенапряженного режима меняется пропорционально . Аналогично ведет себя зависимость . Входной ток в перенапряженном режиме несколько возрастает с уменьшением (рис.1.10).

Рассмотрим влияние температуры на режим ГВВ [1]. Вопрос о влиянии температуры на режим оказывается особенно важным не только при изучении поведения ГВВ на биполярных транзисторах в диапазоне температур окружающей среды, но и при исследовании вариации параметров, меняющих мощность, рассеиваемую транзистором.

С повышением температуры статическая характеристика транзистора сдвигается влево, и ее крутизна уменьшается (рис.1.11). Главную роль играет изменение . Поэтому в первом приближении анализ влияния температуры на , сводится к изучению влияния изменения на токи при фиксированных значениях , , и .

Рисунок 1.11 – Влияние температуры

на проходные характеристики транзистора

Предположим, что при средней расчетной рабочей температуре режим критический. Понижение температуры, как видно из рис.1.11, вызовет уменьшение высоты импульса тока и угла отсечки. При этом уменьшится и режим станет недонапряженным. Увеличение температуры, как следует из рис.1.11, приводит к увеличению и , а значит, к перенапряженному режиму. При этом из-за появления провала в импульсе тока рост , с увеличением будет небольшим (рис.1.12). Однако рассеиваемая на коллекторе мощность будет несколько увеличиваться, и вызывать дополнительный разогрев транзистора.

Анализ влияния вариаций и других параметров на режим ГВВ показывает необходимость в специальных мерах для стабилизации режима активного элемента в ГВВ. Стабилизировать режим при изменении одного или нескольких параметров можно, регулируя (желательно автоматически) какой-либо параметр так, чтобы основные энергетические параметры , , поддерживались неизменными. Например, уменьшение , вызванное ростом температуры, можно скомпенсировать, уменьшив напряжение смещения .

Рисунок 1.12 – Зависимости амплитуды первой гармоники и постоянной составляющей тока коллектора от температуры транзистора