Для расширения полосы пропускания и повышения фильтрации высших гармоник в нагрузке JRn вместо одного последовательного LiCi-kohxypa можно включать многозвенный широкополосный фильтр нижних частот (ФНЧ) или полосно-пропускающий фильтр(ЯЯФ). Входное сопротивление фильтра должно быть на основной частоте ю резистивным, а на частотах высших гармоник «со - достаточно большим по модулю, поэтому фильтр должен начинаться с последовательной индуктивности Li (рис. 7.106) определенной величины, т. е.

2„((в) = /?в; (о LJR> 12. (7.36)

Такой фильтр может быть спроектирован с полосой пропускания до октавы сов/о>н2. Если допускается невысокое ослабление второй гармоники (до 30-40 дБ), вызванной несимметрией формы коллекторного напряжения в реальной схеме, полоса пропускания выходного фильтра и всего генератора может быть больше

октавы: 2 < < 3.

Частотные ограничения двухтактных ключевых генераторов с последовательным LiCi-контуром обусловлены выходной емкостью транзисторов и паразитной емкостью схемы, показанной на рис. 7.10 пунктиром в виде одной емкости Сц. Из-за этой емкости коллекторное напряжение не может скачком меняться от О до 2Ек, поэтому в транзисторе появляются дополнительные потери мощности. Практически на современных транзисторах такие двухтактные ключевые генераторы можно выполнять на частотах до 10-30 МГц.

Более высокочастотными (до 50-150 МГц) оказываются ключевые генераторы с формулирующим и фильтрующими контурами, показанные на рис. 7.8 [7.1; 7.2; 7.6]. Поскольку формирующий Z-iCi-kohtyp оказывается достаточно широкополосным (его добротность Qb»1), полоса пропускания таких генераторов практически определяется полосой пропускания фильтрующей и согласующей цепей (обыч1Но ФНЧ или ППФ). Такие многозвенные фильтры можно проектировать на полосу пропускания, близкую к октаве: Шв/шн2. Значительного дополнительного ослабления ближайшей второй гармоники можно достигнуть при переходе к двухтактным генераторам (рис. 7.3а, в, г). При этом необходимо включать формирующие LiCi-контуры по схеме рис. 7.46 раздельно в каждое плечо двухтактного генератора.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ КЛЮЧЕВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

Проектирование коллекторной цепи. Генераторы с резистивной нагрузкой используются, главным образом, для построения промежуточных каскадов широкодиапазонных передатчиков на частотах не выше 10-30 МГц и реже для построения выходных каскадов, поскольку здесь требуется включение более сложных колебательных систем (см. рис. 7.9) и происходят потери мощности высших гармоник в дополнительной нагрузке.

Двухтактные генераторы с фильтрующим контуром используются большей частью в выходных каскадах передатчиков на частотах до 10-30 МГц.

Генераторы с формирующими контурами используются в промежуточных и оконечных каскадах, во-первых, на частотах выше 10-30 МГц как единственно возможные, и вонвторых, на частоте ниже 10-30 МГц при пцсщошт уэкояиапааонных передатчиков.

После выбора схемы про1воДИ1поя расчет коллекторной цеп* ключевых генераторов при заданной колебательной мощности Pi (в двухтактных генераторах при мощности Pi, развиваемой одним транзистором). Ниже приводится порядок расчета при заданном напряжении коллекторного питания Ек или при полном использовании транзистора по напряжению, когда к.макс = к.доп аналогично тому, как это проводилось для генераторов в критическом режиме. Расчет коллекторной цепи для всех ключевых генераторов можно вести по единой методике, взятой из [7.15]. В последующих формулах используются коэффициенты а, v я К, которые зависят от схемы генератора. Их физический смысл и определение для данных форм токов и напряжений даны в [7.15].

Для однотактных и двухтактных генераторов с резистивной нагрузкой (см. рис. 7.9 и 7.3) при одинаковой длительности этапов отсечки и насыщения:

00=1/2; ai=2/n; у„=п/4; у„=п/2; Ч=м=1; i=0. (7.37)

Для двухтактных ключевых генераторов с фильтрующим контуром (см. рис. 7.10):

ао=1/я; а,= 1/2; Uo=«/4; у„=я/2; Я.о=А,„=0; (7.38)

Для генераторов с формирующими LC-контурами (см. рис 7.4а, б и 7.8) значен.чя коэффициентов а, v я К в функции от длительности этапа насыщения Тнас приведены в табл. 7.2. В этой таблице приведены значения коэффициентов /(тнас) и с(тнас), необходимых для расчета элементов формирующего контура. С точки зрения колебательной мощности Pi, КПД и Кр оптимальная величина длительности этапа насыщения Тнас оказывается близкой к я.

Рекомендуется следующий порядок расчета.

1. Пик-фактор формы коллекторного напряжения

- к макс/Ек,

я-::-- Г]- i/i- 8po(>o+po>i) Csp 1 (7.39)

2 Po(Xo + PoWL у «1 J

1 + -

к - "(Лм

1 -1 /1 8pm(X,m+pmX.i) Гиае р

1 у 1 - -у

Т «1 к.доп

2ро {К + Ом i)

2. Максимальное напряжение на коллекторе t/кмако или напряжение коллекторного питания £к

к.„акс = Т[„Е < /к.доп или Я„ = U.n 7. (7.40)

Таблица 72

3. Коэффициент полезного действия

(7.41)

2 2 V «1

4. Мощность, потребляемая от источника коллекторного питания,

Po = Pi/r\.. (7-42)

В случае ключевого генератора с резистнвной нагрузкой необходимо добавить множитель 1,22.

5. Мощность, рассеиваемая на коллекторе,

Рр..с = Ро(1-Пэ). (7.43)

6. Постоя1Н1ная составляющая коллекторного тока

и = Рь1Ек. (7.44)

7. Максимальная величина коллекторного тока

/к макс= - < /к доп. (7.45)

«о