Расчет входной цепи генератора на полевом транзисторе с

Изолированным затвором

Эквивалентная схема полевого транзистора (ПТ) представлена на рисунке 3.22.

Рисунок 3.22 – Эквивалентная схема ПТ

Схема входной цепи генератора на полевом транзисторе представлена на рисунке 3.23а. Полная эквивалентная схема генератора на ПТ без учета индуктивности и сопротивления выводов приведена на рисунке 3.23б

Для амплитуды возбуждения, по аналогии с (3.21), можно записать

Однако в нагрузку попадает лишь часть тока ic

Рисунок 3.23 – Эквивалентные схемы генератора на ПТ

Поскольку выходная мощность определяется током в нагрузке iн

(3.48)

Напряжение смещения определяется аналогично выражению (3.73) по заданному углу отсечки

Входной ток IБ1 рассчитаем в предположении, что

тогда согласно рисунку 3.23б

(3.49)

где ΔIН1 - учитывает реакцию стоковой цепи

(3.50)

Подставляя (3.48) и (3.50) в (3.49), получим (полагая UН >> UЗ)

(3.51)

Согласно (3.51) фазовый сдвиг между входным током и напряжением составляет , т.е. входное сопротивление генератора чисто реактивное. Однако это результат сделанных нами упрощений. В действительности, с учетом индуктивности и активного сопротивления выводов, а также конечного значения сопротивления RЗИ, входное сопротивление будет иметь резистивную составляющую Zвх = rвх +jxвх;соответственно входную мощность можно определить следующим образом

Нагрузочные характеристики генератора

С внешним возбуждением

Нагрузочные характеристики генератора представляют собой зависимости параметров режима генератора от эквивалентного сопротивления нагрузки Rк.При исследовании нагрузочных характеристик будем полагать фиксированными

- напряжение коллекторного питания – Ек;

- амплитуду напряжения возбуждения – Uу;

- напряжение смещения на управляющем электоде – Еу;

- угол отсечки коллекторного тока θ = .

В качестве исследуемых параметров режима будем рассматривать

- токи коллектора и управляющего электрода – IК1, IК0;

- напряжение на коллекторе – UК;

- колебательную мощность – Р1;

- потребляемую мощность – Р0;

- мощность тепловых потерь на коллекторе – РК;

- электронный к.п.д. – η.

Рассмотрим зависимость динамических характеристик коллекторного тока от сопротивления нагрузки в поле идеализированных статических характеристик АЭ(рисунок 3.24)

Рис. 3.24 – Динамические характеристики коллекторного тока

Поскольку θ = , Еу = и статическая характеристика для Еусовпадает с горизонтальной осью координат. Поэтому все динамические характеристики будут исходить из точки соответствующей ЕК.

При RК = 0, UК = IК1· RК - также равно 0 и вторая точка динамической характеристики, определяемая координатами ляжет на вертикальной прямой, проходящей через ЕК.

По мере увеличения RК, соответственно растет и UК и динамическая характеристика смещается влево по статической характеристике еумакс в положение 3, 4, 5. При этом импульс коллекторного тока не меняется по величине, а режим генератора остается недонапряженным ( т.к. импульс тока сохраняет косинусоидальную форму). Характеристика (5) очевидно соответствует критическому режиму (RК = RККР). Дальнейшее увеличение RК и UК переводит генератор в перенапряженный и сильно перенапряженный режим.

На основании анализа полученных динамических характеристик и импульсов коллекторного тока можно построить искомые нагрузочные характеристики

Рис. 3.25 – Нагрузочные характеристики генератора

Токи IК1, IК0 – определяются площадью импульса коллекторного тока и в области ННР неизменны. В ПНР,вследствие появления провала в импульсе, токи с ростом RК заметно падают. Коллекторное напряжение

UК = IК1· RК в области ННРрастет пропорциональноRК поскольку ток IК1 не меняется. В ПНР рост сопротивления нагрузки компенсируется падением тока IК1. В результате UК остается практически постоянным.

Колебательная мощность определяется выражением Р1=0,5· IК1·UКв ННР растет подобно UК, а в ПНР-падает пропорционально IК1, достигая максимума в критическом режиме.

Потребляемая мощность Р0 = IК0 ·ЕК повторяет зависимость IК0 , т.к. напряжение питания ЕК не зависит от сопротивления нагрузки.

Мощность тепловых потерь на коллекторе определяется как разность РК = Р0-Р1 .

Электронный к.п.д. генератора растет пропорционально Р1в ННР и остается практически неизменным в ПНР, т.к. в этой области

характер изменения Р1 и Р0одинаков.

Заметим, что полученные зависимости соответствуют идеализированным характеристикам АЭ при D = 0.Поскольку у реальных приборов

D 0,токи коллектора меняются и в области ННР (см. пунктирные линии). Анализируя полученные зависимости можно сделать следующие

выводы:

- В ННРгенератор ведет себя как эквивалентный генератор тока с большим внутренним сопротивлением.

- В ПНРгенератор переходит в режим генератора напряжения с малым внутренним сопротивлением.

- Максимальную мощность Р1 генератор отдает в критическом режиме. По этой причине в большинстве случаев применения генератора с внешним возбуждением значительное отступление от критического режима не рекомендуется.

- Наибольшая мощность тепловых потерь имеет место в режиме короткого замыкания (RК =0) и в области ННР.

- Максимальное значение электронного к.п.д. достигается в критическом и перенапряженном режимах.