На рис. 7 7в показаны формы тока и нащряжегаия коллектора при работе рассмотренных схем в оптимальном режиме. Графики напряжений практически не отличаются, а графики токов изменяются более заметно {1 соответствует схеме на рис. 7.4а, 2 - схеме на рис. 7.8а, 3 - схеме на рис. 7.86).

В выходных каскадах для фильтрации высших гармоник в нагрузке необходимо включать фильтры, так как форма напряжения на коллекторе транзистора ключевого генератора негармоническая.

При использовании в выходных каскадах ключевых генераторов с резистивной нагрузкой Rk на выходе включается специальная колебательная система. Она состоит из двух отдельных фильтрующих цепей, обычно включаемых параллельно (рис. 7.9). Ос-

% I \

Рис 7 9 Схема выходной фильтрующей цепи ключевого генератора с резистивной напрузкой

новная цепь -фильтр нижних частот (ФНЧ) или полосно-про-пускающий фильтр (ППФ) - пропускает первую гармонику в основную нагрузку Рносн- Дополнительная цепь - фильтр верхних частот (ФВЧ) или полосно-заграждающий фильтр (ПЗФ) - не пропускает первую гармонику и обеспечивает прохождение высших гармоник в дополнительную нагрузку Rnnou- Основная и дополнительные цепи проектируются таким образом, чтобы их суммарное входное сопротивление на всех частотах было резистивным и постоянным

2..(«)=Рк. (7.35)

Для этого при параллельном включении необходимо, чтобы основной фильтр начинался с последовательной индуктивности, а дополнительная цепь - с последовательной емкости (см. рис. 7.9) Усложнение выходной колебательной системы в схеме на рис 7 9 окупается малой по величине и постоянной во всем диапазон-г частот рассеиваемой мощностью в транзисторе и высоким КПД транзистора

1 + 2 Рг,

где Ро - мощность, потребляемая от источника коллекторного пи-

тания. КПД т)э характеризует относительные потери мощности в транзисторе: J°pacc/J°o= 1-"Пэ- В то же время КПД генератора по первой гармонике t]i = J°i/Po оказывается сравнительно невысоким из-за потерь мощности высших гармоник в дополнительной нагрузке /?н.доп. При меандрах напряжения «к((иО и тока 1к((аЦ при ГнасО КПД т]1 составляет 0,82. Однако в большинстве случаев важно снизить мощность, рассеиваемую на. транзисторе, и тем самым повысить надежность его работы, при этом допуская некоторые потери мощности в дополнительном нагрузочном сопротивлении.

Заметим, что применение двух параллельных систем фильтров незначительно усложняет конструкцию выходного каскада, поскольку элементы дополнительного фильтра должны быть рассчитаны на меньшие токи и напряжение, чем основной фильтр, и допускает большие потери в LC-элементах без ухудшения работы всей системы.

Выходная колебательная система для генератора но схеме на рис. 7.9 может быть спроектирована на полосу пропускания, близкую к октаве сов/мн2. Противоречивые требования широкой полосы пропускания и высокой степени фильтрации высших гармоник в нагрузке Ra удовлетворяются при усложнении колебательной системы (увеличением числа L- и С-злементов). В этом отношении в коллекторной цепи генератора выходного каскада необходимо добиваться более строгого приближения к равенству длительностей этапа насыщения и этапа отсечки, поскольку при этом оказывается не только наименьший относительный уровень выс- / «> \

= 0,18, а главное, отсутствует близ

ших гармоник J°„ /

\ 2 /

лежащая вторая гармоника (Р2=0).

Ослабление второй (и остальных четных) гармоник до 35- 40 дБ можно достигнуть в двухтактных ключевых генераторах (см. рис. 7.6а, б, г). При таких невысоких требованиях к ослаблению второй гармоники (не выше 35-40 дБ) выходная колебательная система может быть спроектирована на полосу большг октавы (Ив/сонЗ.

Главным недостатком ключевых генераторов с резистивной нагрузкой при использовании их в выходных каскадах передатчиков являются потери мощности высших гармоник в дополнительной нагрузке Rn.non-

Этот недостаток отсутствует в так называемых двухтактных ключевых генераторах с параллельным или с последовательным фильтрующим контуром [7.1; 7.2]. В таких генераторах два транзистора находятся попеременно точно по полпериода в состоянии отсечки н в состоянии насыщения. При этом происходит преобразование мощности Ро, потребляемой от источника коллекторного питания, в колебательную мощность первой гармоники Pi без дополнительных потерь мощности высших гармоник в дополнительном сопротивлении Рн.доп. 200

-rJPi

в транзисторной технике наиболее перспективны двухтактные генераторы с последовательным фильтрующим контуром (рис. 7.10а) как более высокочастотные. Входная цепь генератора обеспечивает противофазное возбуждение транзисторов так, что каждый транзистор попеременно по полпериода находится в состоянии отсечки и в состоянии насыщения. На рис. 7.7г показаны эпюры напряжения uk(o>0 и тока 1к(о>0 одного из транзисторов. Импульсы коллекторного напряжения близки к меандрам с пик-фак- ---

тором Я„=/к.макс/£к = 2, а *

импульсы коллекторного тока 1к(о>)-к отрезкам симметричной косинусоиды с углом Ряс. 7.10. Схемы двухтактных ключевых отсечки 0 = 90°. Это является генераторов с резонансной «агрузкой: важным преимуществом*данно- aJ на транзисторах одного типа прово-го генератора. Во-первых, для «™f ™ } транзисторах разного

г г у 1 ШШ npOBOvUHMOCTH

транзистора опасны пиковые напряжения, а здесь максимальное напряжение f/к.макс всего в два раза больще средней составляющей Ек, во-вторых, импульсы тока косинусоидаль-ные, а не прямоугольные, поэтому инерционность транзистора в меньшей мере сказывается на энергетические показатели коллекторной цепи.

Генераторы по схеме рис. 7.10а выполняются на транзисторах одного типа проводимости, поэтому здесь требуется включение на входе специальных трансформаторов. В этом отношении схема на рис. 7.106 на транзисторах разного типа проводимости более простая, поскольку не требует включения трансформатора на входе.

В схеме на рис. 7.10 транзисторы включены последовательно по постоянному току, поэтому напряжение источника питания оказывается равным: Eti=2Ek. Серьезным недостатком таких двухтактных схем является то, что у одного из транзисторов {Т\) все три вывода должны быть изолированы от корпуса установки. У некоторых современных мощных генераторных транзистороз эмиттер соединен с корпусом прибора. При использовании таких транзисторов в генераторе по схеме на рис. 7.10 транзистор Тх необходимо изолировать от корпуса установки по высокой частоте и одновременно обеспечить малое тепловое сопротивление на корпус установки, что вызывает большие конструктивные трудности. В этом случае двухтактные ключевые генераторы с последовательным контуром можно выполнять по схемам рис. 7.3а, б, А, г, только последовательно с сопротивлением Rn необходимо включить фильтрующий коитур.