Сложные схемы выходных каскадов.

Сложной называют схему, где в нагрузке транзистора два и более связанных контуров, включая антенный контур. Связь между контурами близка к критической, поэтому АЧХ будет более прямоугольная (рисунок 1).

Рисунок 1. Сложная схема выходного каскада

Рисунок 2.Схема на П – контурах.

Здесь коллекторный контур образован элементами L₃, C₄, C₅. Антенный контур образован элементами C₅, L4, C_A, R_A. Напряжение в антенне снимается с точки А, т.е U _«U»=U_A. Оба контура настроены в резонанс, потому суммарное реактивное сопротивление равно нулю (∑х=0).

Известно, что источник энергии отдает максимальную мощность в нагрузку при согласовании его сопротивления с нагрузкой (R_{i ист.}=R_н). Отсюда следует, что нагрузочная система контура должна быть по входу согласована с транзистором, а по выходу с антенной. По входу согласование автотрансформаторное (неполное включение контура), которое обеспечивает: R_{вх (нс)}=R _{I тран.} транзистора.

Коэффициент включения транзистора в контур выражается: , внутреннее сопротивление транзистора определяется из выражения: , (отношение переменного напряжения к переменному току). А эквивалентное сопротивление контура определяется из выражения: .

Согласование по выходу с антенной осуществляется с помощью конденсатора С₅, который включается последовательно с С₄ и образует емкостный делитель.

Выходную мощность можно определить через следующее соотношение: , при этом ВЧ напряжение в антенне может быть больше, чем на коллекторе, т.к. L₃ работает как повышающий автотрансформатор. В данной схеме колебательный контур повышает напряжение ВЧ источника сигнала (транзистора). Токи в схеме и принцип передачи ВЧ мощности от транзистора в антенну. Здесь I_А1=I_К0 – потребляемый ток от источника питания коллекторной цепью. Мощность, которая поддерживает колебательный процесс в контурах, при этом равна P₀=I_К0*Е_к.

При угле отсечки =90°, имеем . Здесь ток колебательного контура определяется амперметром три, как резонансный ток . Резонансный ток будет больше тока в общей цепи в Q раз, т.е. , где Q – реальная добротность, которая в большей степени зависит от вносимого сопротивления. Отсюда следует, что самый большой ток будет в колебательном контуре L₃, C₄, C₅, который больше тока транзистора в 10 раз, т.е. провода контура должны быть самыми толстыми и покрыты серебром. Т.к. ВЧ ток проходит по поверхности проводников, то в целях экономии меди их выполняют в виде посеребряных трубок. Это нужно для осуществления водяного охлаждения. Из рисунка видно, что C₅ является элементом связи с антенной и через него вносится вносимое сопротивление R_внос.>1 Ом: .

Отсюда следует, что с увеличением емкости C₅ вносимое сопротивление уменьшится, значит в коллекторный контур включают два резистора последовательно с катушкой. Это сопротивление проводов и вносимое сопротивление, т.е. R_пров. +R_внос.,

Именно на них и выделяется мощность, определяемая амперметром 4: I_А4 =I_А - ток антенны. Амперметр 4 включен через трансформатор тока, обычно с коэффициентом трансформации 0,01, но проградуирован под реальный ток антенны. Это надо для того, чтобы наименьшим образом влиять на измеряемую цепь и вносить как можно меньшие потери. Этот прибор постоянного тока включен через ВЧ выпрямитель D₂ С₆. Иногда вместо прибора ставят светодиод, который работает как индикатор тока в антенне, или матрицу.

Катушка L₄ является переменным индуктивностью – вариометр, который используется для настройки короткой антенны, т.е. она выполняет функции удлинительной катушки.

Мощность в коллекторном контуре равна: .

Отсюда видно, что мощность в антенну попадает через вносимое сопротивление, которое регулируется С₅. при этом одновременно регулируется добротность контура, полоса пропускания, резонансное сопротивление контура, а так же напряженность режима. Обычно в РПУ средней и большой мощности конденсатор С5 выполняют в виде магазинов конденсаторов через галетный переключатель. Следует помнить, что здесь применяемые конденсаторы должны быть рассчитаны с учетом большой реактивной мощности.

Обычно выходные каскады работают в режиме «С», чтобы иметь достаточно высокий КПД, угол отсечки меньше 90⁰ (Q<90°). Поэтому в выходных каскадах, работающих в режиме С, используют эмиттерную термостабилизацию тока неэффективно, т.к. мала постоянная составляющая которую создает ООС. Поэтому положительную стабилизацию выполняют в цепи базы, с помощью диода VD₁. с учетом его применения напряжение смещения определяется из выражения:

Здесь диод изменяет свое сопротивление от температуры внешней среды и обеспечивает термостабильность всего каскада.