Рабочие характеристики усилителя мощности

Рабочие характеристики усилителя мощности (генератора) выражают зависимость токов, напряжений и мощностей от питающих напряжений при номинальном сопротивлении нагрузки. По рабочим характеристикам можно найти оптимальные значения питающих напряжений и оценить влияние их нестабильностей.

 

Рис.1.6. Графики коэффициентов Берга

 

При рассмотрении режима модуляции генератора рабочие характеристики являются по сути дела статическими модуляционными. По ним можно выбрать рабочую точку в режиме несущей (молчания) и оценить искажения сигнала в режиме модуляции. Расчет рабочих характеристик представляет значительные трудности. В основном эти характеристики получают экспериментально. Примеры статических модуляционных характеристик:

а) зависимость первой гармоники коллекторного тока Iк1от напряжения смещения на базе Еб – при модуляции смещением
(рис.1.7, а);

б) зависимость тока Iк1от напряжения на коллекторе Ек – при коллекторной модуляции (рис.1.7, б);

в) зависимость Iк1от амплитуды напряжения возбуждения на базе Uбпри усилении модулированных колебаний (рис.1.7, в);

г) зависимость Iк1(Uб, Ек) – при комбинированной модуляции (одновременной модуляции выходного и предоконечного каскада).

Рассмотрим зависимости Iк1и Iк0от напряжения смещения Еб. При изменении Ебизменяются и амплитуда импульса коллекторного тока, и его угол отсечки θ, поэтому искомые зависимости удобно представить как функции коэффициентов и :

Таблица и графики коэффициентов разложения для косинусоидального импульса даны в прил. 1 и 2. График g₁(cosq) имеет наиболее линейный участок при значениях угла отсечки q = 60°-120°. Обычно выбирают qмакс= 110°-120°. При этом верхняя часть модуляционной характеристики будет почти линейной, а ее нижний загиб может быть скомпенсирован искажениями противоположного характера при усилении модулированных колебаний в последующих каскадах.

Таким образом, модуляционные характеристики при базовой модуляции можно идеализировать в виде отрезков прямых, соединяющих точки максимального и минимального режимов (рис.1.7, а). Относительно линейный участок статической модуляционной характеристики УМ Iк1 (Еб) можно получить в недонапряженном режиме. Лишь в максимальной точке реализуется граничный режим при

где U_W - амплитуда модулирующего напряжения при модуляции смещением.

При коллекторной модуляции меняется напряжение коллекторного питания Ек. Статические модуляционные характеристики УМ при коллекторной модуляции проходят через начало координат и хорошо аппроксимируются отрезками прямых (рис.1.7, б).

Неискаженное усиление модулированных колебаний возможно, если режим транзистора недонапряженный, а Еб =Е¢ б.В этом случае q = 90°= const, а Iк1 = 0, 5SUб. Статическая модуляционная характеристика для этого случая показана на рис.1.7, в.

Для лучшего использования транзистора по мощности и увеличения КПД рекомендуется максимальный режим, соответствующий Uб = Uб макс(рис.1.7, в), выбирать граничным по напряженности. Если одновременно с увеличением Uбтаким образом увеличивать Ек, чтобы в каждой точке статической модуляционной характеристики режим транзистора был граничным, то зависимость Iк1(Uб, Ек) будет линейной (см. пунктирную линию на рис.1.7, в).

 

а б в

 

Рис.1.7. Статические модуляционные характеристики:
а – при базовой модуляции; б – при коллекторной модуляции;
в – при усилении модулированных колебаний

 

Для получения комбинированной (двойной) модуляции транзисторного УМ надо синфазно осуществить коллекторную модуляцию и выходного, и предоконечного (одного или нескольких) каскадов. При этом в предоконечном каскаде будет осуществляться обычная коллекторная модуляция, а в выходном – комбинированная (режим усиления модулированных колебаний при одновременной коллекторной модуляции).