(ц л; 0,8 -.- 0,95 прп в л; 90°) при хорошем использовании транзистора по мощности. Режим применяют для усиления ВЧ-колебтний с постоянной амплитудой. Коэффициент усиления по мощности меньше, чем для критического режима. Частотный диапазон использования транзисторов самый узкий.

В ключевом режиме при полном использовании транзистора по мощности угол О!сечки коллекторного тока равен 90°. В этом случае 7ц/т = 2 (рис. 1.31). Такую последовательное! ь прямоугольных импульсов называют меандром Особенностью меацдра является наличие гармонических составляющих только нечетного порядка (со, Зсо, 5со и

т. Д.)- U---

Работа транзисторных усилителей мощности в режимах классов А, АВ, -

В и С аналогична работе ламповых

усилителей мощности (см. § 1.3). При работе в режиме класса D угол отсечки коллекторною тока меньше 180°; транзистор большую часть периода находится в области насыщения или отсечки.

Режим класса D истгальзуют для осуществления таких видов модуляции, как широтно-импульсная (ШИМ), кодово-импульсная (КИМ), время-импульсная {ВИМ) и т. д. При этом не удается полностью использовать транзистор по полезной мощности.

§ 1.12. Транзисторный усилитель с резонансной нагрузкой

в недонапряженном и критическом режимах

Работа транзисторного усилителя ющнocти с резонансной нагрузкой аналогична работе лампового усилителя мощности при условии, что транзистор работает в области низких частот, г. е. когда /рд 0,3/з.

Отличие работы биполярного транзистора от работы лампы состоит в том, что управление током коллектора происходит при изменении заряда неосновных носителей, вводимых в область базы из области эмиттера, а перемещентте этого заряда из области базы в область коллектора - за счет диффузии. Скорость перемещенття заряда в транзисторе меньше скорости пролета электроттов от катода к аноду в лампе.

Применяемые схемы транзисторных усилтттелей мощности не позволяют изменять величину заряда в базовой области в соответствии с законом изменения напряжения возбуждения, например гармонического. В результате импульс коллекторного тока лишь в первом приближении характеризуют отрезком косинусоиды.

Существующие схемы межкаскадной связи транзисторных усилителей мощности обеспечивают в базовой цепи с определенной степенью точности наличие синусоидального тока (напряжения). При этом изме-тения напряжентя три стиуссидальиом токе (тока при синусоидаль-i ом напря-етп.и) и зарлда в базовой области не синусоидальны.

Схема, обеспечивающая напряжение возбуждения в цепи базы, мало отличающееся от гармонического, представлена на рис. 1.32, где Ci, Li, Ca и Li, Q - колебательные контуры в цепи базы и коллектора, настроенные нерабочую частоту f; L, Lg, С3, С5 - блокировочные дроссели и конденсаторы, обеспечивающие требуемый режим работы транзистора по постоянному току. Выбор L, L3, С3 и С5 производят таким образом, чтобы они не влияли на работу транзисто; ра (не изменяли амплитуды или формы переменных составляющих) на рабочей частоте (см. гл. 4). Конденсатор Сз обычно выбирают так, чтобы его сопротивление было существенно меньше входного сопротивления транзистора б (I-*с, I </ б)- В результате колебательный контур в цепи базы обеспечивает синусоидальную форму напряжения возбуждения па конденсаторе Cg, которое и является напряжением возбуждения в цепи базы. На низких

и cos at I-1 с , /р Г [71

1 1 1г] 1 г-рг

Рис, 1,32

Рис. i.S.3

частотах, когда /рабО,3/з, импульсы коллекторного и базового токов представляют собой отрезки косинусоиды.

На рис. 1.33 изображены графики гк / (со/) и /б = f (at) при работе транзистора иа частотах /раб < 0,3/з (кривые /).

С ростом рабочей частоты при постоянной амплитуде напряжения импульсы коллекторного и базового токов изменяют свею форму (кривые 2). При этом уменьшается амплитуда коллекторного тока и увеличивается запаздывание его по времени. Кроме того, искажается форма импульса гк - растягивается начальная часть импульса и перемещается его максимум. Это происходит из-за конечного времени пролета неосновных носителей заряда через область базы и высокоомную область коллектора, наличия цепи обратной связи через емкость С, в результате чего изменяются напряженность поля в базо-эмиттерном переходе и распределение плотности неосновных носителей заряда в области эмиттера к моменту начала действия отпирающего напряжения на базо-эмиттерном переходе.

В импульсе базового тока появляется выброс обратной полярности, обусловленный наличием в области базы неосновных носителей

заряда, не успевших уйти в область коллектора и не рекомбинировав-щих за время действия отпирающего напряжения на базе. В молгент изменения полярности напряжения возбуждения неосновные носители заряда выводятся из области базы через вывод базы. С ростом частоты обратный выброс тока базы увеличивается до тех пор, пока его площадь не сравняется с площадью иьшульса прямого тока. Из этого следует, что на высоких частотах (/pag >3/в) базовый ток приобретает чисто реактивный емкостный характер.

Математический анализ этих процессов сложен. Теоретические исследования, проведенные И. П. Степаненко, И. А. Поповым, В. М. Богачевым и другими учеными, позволили выявить мате- ......

матическую взаимосвязь между исходными начальными условиями работы и гармоническими составляющи.ми импульса коллекторного тока.

Наибольшее распространение получила графическая форма отображения указанной зависимости.

Обычно на низких частотах ( /р 0) угол отсечки импульса коллекторного тока Bi выбирают близким или равным 90°. По графикам рис. 1.34 определяют угол отсечки импульса коллекторного гока для любой рабочей частоты. Вепомогатель-ные коэффициенты, учитывающие инерционные свойства транзистора, рассчитывают по следующим формулалг:

град 150

-1,0 -08 -0,0 -0,ii- -0,2 О 0,г 74 0,В 08 Рис. 1.34

1+(МТэ) 1 -f (Cut5)2

где xs = Гб (Сэ + Сд); = г а (С -f С а); С - емкость эмиттерного перехода в закрытом состоянии; Сд - емкость эмиттерного перехода в открытом состоянии.

Таким образом, может быть рекомендована такая последовательность расчета транзисторного усилителя в критическом или недонапряженном режиме по заданной мощности Р. Сначала выбирают тип транзистора, рассчитанный для работы в требуемом диапазоне частот и обеспечивающий полезную мощность на менее заданной. Мощные транзисторы СВЧ-диапазона, имеющие /гр > 300 МГц, не рекомендуют применять в устройствах, работающих на относительно иизкия частотах; /раб 30 Ч- 60 МГц. На низких частотах в таких транзисторах про-исходит неравномерный локальный нагрев отдельных частей, что приводит и выходу их из строя даже при заведомо меньшей мощности. Затем определяют напряжение питания £к < кпоп и высокочастотный угол отсечки Qg.

Коэффициент использования транзистора по напряжению в критическом

режиме

lKp = 0,5-fO,5]/l -Ы>Ла, ф,)8Е1].

Для HHP I < g p.