Динамические характеристики активных элементов
Семейства СХ электронного прибора (ЭП) позволяют определить ток в любом из его выводов при любых произвольных комбинациях напряжений на электродах. Например, по выходным СХ лампы или транзистора можно определить ток анода (коллектора, стока) для произвольно выбранной комбинации напряжений на сетке (базе, затворе) и аноде (коллекторе, стоке). Если же ЭП включен в схему ГВВ, то напряжения на выводах такого прибора оказываются не произвольными, а функционально связанными посредством выходного тока. Рассмотрим последнее утверждение подробнее. Как известно, семейство выходных статических ВАХ электронного прибора представляет собой набор зависимостей вида
Если воспользоваться зависимостью 
и выразить из нее uвх=f3(uвых), после подстановки в (2.1) получим
Полученная зависимость для выходного тока в виде функции одной переменной называется динамической или нагрузочной характеристикой (ДХ или НХ). ДХ можно построить для тока любого электрода ЭП.
Расчет ГВВ в граничном и перенапряженном режимах.
Необходимо вычислить:
1). cosq;
2). 
3). 
;
4). 
;
5). 
;
6). 
;
7). 
;
8). 
;
9). 
;
10). 
.
Условие граничного режима.
, где 
– крутизна линии граничного режима;
- квадратное уравнение относительно 
«-» опускаем, т.к. чем больше 
, тем больше 
, остается одно решение
Расчет входной цепи ГВВ.
1) Из (1):
2) Из условия
|
|
|
находим Ec:
3). Выражение для определения косинуса угла отсечки входного тока:
Из (5)
Зная 
, нетрудно вычислить или определить по таблицам коэффициенты Берга для входного тока 
.
4) Зная максимальное напряжение на управляющем электроде активного элемента
а также минимальное напряжение на выходных клеммах активного элемента
по семейству входных и выходных характеристик можно определить .
5). Постоянная составляющая и первая гармоника входного тока вычисляются по приближенным соотношениям:
, (9)
. (10)
6). Мощность возбуждения во входной цепи активного элемента
7) Мощность, рассеиваемая на управляющем электроде
= 
Вычислив 
необходимо проверить выполнение условия
где 
– максимально-допустимая мощность на управляющем электроде активного элемента, приводимая в технической спецификации прибора.
Использование высших гармоник для повышения КПД ГВВ.
Потери на аноде лампы (заштрихованы) при различных формах анодного напряжения
Добавление второй гармоники при 
Добавление третьей гармоники при 
|
|
|
Примеры нагрузок
Генераторы с переключение напряжения (ГПН) и тока (ГПТ): принцип действия и основные расчетные соотношения при пренебрежении потерями в ключах.
Генератор с переключением напряжения (ГПН)
Рисунок 1– Функциональная схема ГПН.
Временные диаграммы напряжения UVT2 и токов iVT1, iVT2 при использовании в качестве нагрузки Zн настроенного последовательного колебательного контура LCR с добротностью Q>>1
Расчет ГПН
1. Исходные положения: считаем полупроводниковые приборы (транзисторы, диоды) по своим свойствам близкими к идеальным, т.е. пренебрегаем падением напряжения на них в проводящем состоянии, а также полагаем, что они являются безынерционными.
2. Напряжение, прикладываемое к нагрузке Zн имеет форму меандра, т.е. прямоугольных знакопеременных импульсов с амплитудой ±E.
Как известно, напряжение, имеющее форму меандра, может быть представлено в виде ряда Фурье:
3. Амплитуда первой гармоники напряжения, содержащейся в меандре:
Под воздействием 
в контуре нагрузки протекает ток гармонической формы. Высшими гармониками тока нагрузки (с частотой 
) можно пренебречь, так как предполагаем, что Q>>1.
4. Амплитуда тока, протекающего через настроенную нагрузку:
|
|
|
5. Мощность первой гармоники в сопротивлении R:
6. Ток, потребляемый от источника питания, имеет форму выпрямленных синусоидальных полуволн с амплитудой, определяемой (3).
Рисунок 2– Форма тока, потребляемого от источника питания (переходный и установившийся режимы)
Среднее значение этого тока в установившемся режиме
7. Максимальное напряжение на транзисторах
8. Мощность, потребляемая от источника питания
Сравнив (6) и (4), нетрудно увидеть, что 
т.е. КПД генератора
Это является следствием сделанного выше допущения о том, что электронные приборы имеют свойства, близкие к идеальным. В действительности, если учесть падение напряжения на открытых ключах, амплитуда первой гармоники уменьшится
где 
– остаточное напряжение на включенном транзисторе.
Соответственно, уменьшится и мощность 
. В этом случае КПД 
будет меньше 1.
Поскольку на практике КПД КГ имеет достаточно высокое значение ( 
), во многих случаях для расчета ГПН вполне оправдано применение рассмотренной приближенной методики, в основе которой лежат сформулированные выше допущения.
9. Расчет ГПН может проводиться в нескольких вариантах в зависимости от набора исходных данных. Так, если задано напряжение питания Е и сопротивление нагрузки R, расчет сводится к отысканию токов I0, I1 и мощности P1н. Возможны и другие сочетания исходных данных: P1н и Е (вариант 2) или P1н и R (вариант 3).
|
|
|
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 975; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!