Разделы: Телекоммуникации, Электроника
Размещена 07.04.2014. Последняя правка: 07.04.2014.
Просмотров - 14993

Генератор с внешним возбуждением

Ким Александр Георгиевич

Бакалавр ФРТиС и Экономики

NVision Group, СибГУТИ

инженер-стажер филиала ЗАО «Энвижн Груп» Энвижн-Сибирь

Консультант: Колков Антон Александрович, Руководитель направления операторских сетей, NVision Group, akolkov@nvg.ru

УДК 621

Одним из основных элементов передатчика является генератор с внешним возбужде­нием (ГВВ) – устройство, преобразующее энергию источника по­стоянного тока в энергию тока высокой частоты. В качестве усилительного прибора ГВВ в современных радиопере­датчиках используются электровакуумные лампы, биполярные и полевые транзисторы, диоды Ганна, лавинно-пролетные диоды (ЛПД), магнетроны и др.

Рисунок 1 - Структурная схема радиопередающего устройства:

ЗГ - задающий генератор;    ПУ - промежуточный усилитель;

ОУМ - оконечный усилитель мощности; ИП - источник питания;

М – модулятор.

Применение того или иного усилительного прибора опре­деляется мощностью и диапазоном рабочих частот. Маломощные генераторы выполняются на биполярных транзисто­рах.

Ламповый генератор с внешним возбуждением. Простейшая схема лампового генератора с внешним возбуж­дением (см. рисунок 2).
В ней имеются следующие электри­ческие цепи: цепь анода:  источник анодного питания Е_А, колебательный контур LC, участок анод – катод лампы, соединительные провода;  цепь управляющей сетки: источник  напряжения смещения Е_С, источник переменного напря­жения U_С, участок сетка – катод лампы и соединительные провода; цепь накала катода: источник напряжения накала, нить накала и соединительные провода.

Рисунок 2 – Схема генератора с внешним возбуждением

Физические процессы в схеме генератора с внешним возбужде­нием протекают следующим образом. Будем считать: напряжение катода накала уже включено, катод накален и эмиттирует электронный поток,  во входной сеточной цепи включено напряжение смещения Е_С, устанавливающее начальное положение рабочей точки на анодно-сеточной характеристике лампы. После этого включается напряже­ние источника анодного питания Е_А.

При включенных двух постоянных напряжениях Е_А и Е_С протекает только постоянный анод­ный ток I_А0 по цепи: +Е_A,индуктивная ветвь контура, анод – катод внутри лампы, -Е_A. Значение тока I_А0 можно определить по статической характеристике (см. рисунок 3), измерить амперметром А₀, включенным в цепь постоянного анодного тока (см. рисунок 2).

Рисунок 3 – Графики напряжений и токов в генераторе с внешним возбуждением

Напряжение высокой частоты, которое надо усилить, подается во входную сеточную  цепь лампы. Это напряжение называ­ют напряжением возбуждения. Для простоты анализа его прини­мают косинусоидальным

 где U_C – амплитудное зна­чение напряжения возбуждения. Под действием переменного на­пряжения возбуждения ток в цепи анода будет изменяться


где I_A0 – постоянная составляющая анодного тока, создаваемая источником анодного питания, I_A~ – амплитуд­ное значение переменной составляющей анодного тока, вызванное действием напряжения возбуждения.
Переменная составляющая анодного тока протекает по цепи: анод – катод внутри лампы, через источник питания (через кон­денсатор С_БЛ), колебательный контур к аноду лампы. Колебатель­ный контур, настроенный в резонанс с частотой напряжения возбуж­дения, оказывает переменной составляющей анодного тока большое (R_Э = 10 кОм) и чисто активное сопротивление R_Э. Поэтому пере­менная составляющая I_A~, проходя через контур, создает на нем падение напряжения

Вследствие усилительных свойств лампы напряжение U_ВЫХ = U_А будет намного больше подведенного к сетке напряжения возбуждения. Мощность созданных в контуре колебаний будет также больше мощности ко­лебаний, поданных на вход генератора. Таким образом, в процес­се работы генератора происходит усиление подведенных ко входу колебаний по мощности.

Транзисторный генератор с внешним возбуждением.Процесс усиления колебаний в этой схеме происходит следующим образом. При включении источника кол­лекторного питания Е_К в выходной цепи протекает слабый начальный ток, называемый обратным током коллектора и обозна­чаемый I_КЭ0. Для схемы с общим эмиттером обратный ток коллек­тора I_КЭ0 определяется при токе базы, равном нулю (см. рисунок 5). Обратный ток коллектора протекает по цепи: +Е_К, контур LС,коллектор – ба­за – эмиттер транзистора, –Е_К. Значение обратного тока коллек­тора определяется концентрациями неосновных носителей заря­да, поэтому обратный ток коллектора во многих случаях можно не учитывать.

Для установления рабочей точки в исходное положение во входную цепь транзистора включается постоянное напряжение смещения Е_БЭ. Таким образом, в исходном режиме к переходам транзистора приложены два постоянных напряжения: смещения Е_ЕЭ и питания Е_К. При этом в цепях транзистора протекают толь­ко постоянные токи.

Рисунок 4 – Схема транзисторного генератора с внешним возбуждением

                     Рисунок 5 – Выходные  характеристики транзистора в схеме с ОЭ

При включении переменного напряжения возбуждения 

во входной цепи появляется переменная составляю­щая входного тока, протекающая по цепи: от источника напряже­ния возбуждения (точка 1),(см. рисунок 4), база – эмиттер, к источнику возбуждения (точка 2). Транзистор, как известно, является элек­тронным прибором, управляемым током. Это значит, что измене­ние в небольших пределах напряжения на эмиттерном переходе U_ЭБ вызывает значительное изменение входного I_Б, а следова­тельно, и выходного I_K токов. Переменная составляющая коллекторного тока i_К протекает в выходной цепи: коллектор  – эмиттер, через источник пита­ния Е_K(через С_БЛ), контур LС,коллектор. На контуре переменная составляющая коллекторного тока создает переменное падение на­пряжения

значение которого больше, чем на входе. Таким образом, в транзисторном генераторе с внешним возбужде­нием осуществляется усиление колебаний по току, напряжению, а, следовательно, и по мощности.

Таким образом, нами были рассмотрены особенности работы лампового и транзисторного генераторов с внешним возбуждением, их назначение и принцип действия.

1. Н.Н. Гладышева. Радиопередающие устройства. Конспект лекций для бакалавров всех форм обучения, Алматы: АУЭС, 2011. – 68 с.
2. В.В. Шахгильдян, В.Б. Козырев, А.А. Ляховкин. Радиопередающие устройства. Под ред. В.В. Шахгильдяна. – М.: Радио и связь, 2003. – 559с.
3. М.С. Шумилин, О.В. Головин, Э.А. Шевцов, В.П. Севальнев. Радиопередающие устройства. - М.: Радио и связь, 1990. – 408с.

Рецензии:

7.07.2014, 19:07 Каменев Александр Юрьевич
Рецензия: Недостатки как и у предыдущей статьи автора: простое копирование известного материала. Не рекомендуется к публикации.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий