Путеводитель в мир электроники. Книга 2
Шрифт:
Рис. 12.8. Распространенные режимы работы ВЧ усилителей
Рабочая
В режиме класса В смещения рабочей точки у транзисторов нет (точнее, она является нулевой). Транзистор начнет усиливать сигнал, как только входное напряжение превысит уровень 0,6 В (с этим режимом вы уже знакомы по разделу, посвященному усилителям низкой частоты). При использовании двухтактного каскада транзисторы будут работать по очереди (каждый в течение одного полупериода входного сигнала), но в точке перехода напряжения через ноль из-за нелинейности характеристики наблюдаются небольшие искажения. КПД схемы может составить до 78 %. Такой режим работы применяется в мощных выходных каскадах.
Чтобы устранить искажения при переходе напряжения через нуль, иногда используют режим класса АВ — когда на базу подается небольшое приоткрывающее транзистор напряжение (появляется ток покоя). Это выравнивает выходную характеристику, но снижает КПД каскада. Схема для этого режима может быть такой же, как и для каскада в режиме класса А, только соотношение резисторов R1—R2 будет другим.
В высокочастотных усилителях довольно часто применяют режим класса С. Рабочая точка у такого усилителя смещается за пределы области отсечки, и транзистор открывается только при максимальных значениях входного сигнала. Несмотря на то, что сигнал на выходе усилителя сильно искажен и содержит много гармоник, синусоидальная форма восстанавливается благодаря резонансной нагрузке. Ну а так как пока транзистор закрыт — тока в цепи коллектора нет, КПД такой схемы теоретически может достигать почти 90 %.
Режим класса С удобен еще и тем, что его можно использовать для умножения входного сигнала в 2 или 3 раза. Причем в результате исследований была установлена зависимость уровней гармоник сигнала от угла отсечки выходного тока. Оказалось, что максимальный уровень первой гармоники получается при угле отсечки 120°, второй — 60° третьей — 40° (это используется разработчиками при расчете схемы). Так как амплитуда гармоники с увеличением ее номера значительно уменьшается, умножение более чем в 3 раза в одном каскаде не используется.
Конечно, при работе усилителя никто не измеряет угол отсечки, но, настраивая контур в цепи коллектора на нужную гармонику и меняя угол отсечки (при помощи напряжения задающего рабочую точку), можно получить максимальный уровень сигнала.
Общим требованием к каскадам, работающим в усилителе мощности, является их согласование между собой по импедансу.
Следует также знать, что для увеличения дальности приема в два раза необходимо мощность передатчика увеличить в 4 раза. Того же эффекта можно добиться увеличением чувствительности приемника в 2 раза, то есть энергетически выгоднее увеличивать чувствительность приемника. Но здесь есть ограничение, которое связано с шумами эфира и собственными шумами схемы приемника. Поэтому полезный сигнал в точке приема должен в любых
Особенности настройки передатчиков
Самое лучшее из всех доказательств есть опыт.
Каждый передатчик имеет свои особенности, но есть некоторые общие правила, которые следует знать, — это ускорит получение нужного конечного результата. Дальнейшее описание практических схем будет подразумевать, что элементарные сведения вы хорошо запомнили. К тому же для настройки передатчиков вам потребуется несколько простейших приспособлений, на которых следует остановиться подробнее.
Прежде всего перед тем, как приступать к настройке ВЧ части, вам нужно приобрести или изготовить самостоятельно отвертку с диэлектрическим жалом. Это позволит прокручивать подстроечные конденсаторы и сердечники катушек, не внося в контур емкость (металлическая отвертка является миниатюрной антенной, которая добавляет небольшую емкость в контур, и, как только вы ее уберете — настройка «уйдет»). Такую отвертку можно сделать из пластинки (шириной 5… 10 мм) любого толстого (3…3,5 мм) диэлектрика (текстолит, стеклотекстолит, заточив напильником конец (жало) как у отвертки, рис. 12.9.
Рис. 12.9. Вид диэлектрической отвертки для настройки высокочастотных каскадов
Желательно также сразу приобрести несохнущий (вязкий) герметик (бывает белого цвета). Он используется для смазывания сердечников перед их вкручиванием в катушку. Это позволит быть уверенным, что после того как вы настроили контур, настройка не изменится от вибрации или тряски. Сердечники можно защищать от сдвига путем их заливки парафином или краской, но это менее удобно, так как в процессе экспериментов может потребоваться еще раз подстроить контур, что сделать будет уже затруднительно.
Настройка высокочастотной части передатчика всегда начинается с задающего автогенератора. Если в коллекторной цепи стоит параллельный контур, то при отсутствии высокочастотных измерительных приборов добиться работы генератора можно, установив в цепь питания миллиамперметр для контроля потребляемого тока — при возникновении генерации ток увеличивается.
Для обеспечения надежной работы автогенераторов с кварцевой стабилизацией частоты следует учитывать, что они имеют точку резонанса рядом с точкой срыва генерации. Если настройка производится ввертыванием подстроечника в катушку, то ток коллектора изменяется в соответствии с кривой, показанной на рис. 12.6, б. При настройке надо найти максимум потребляемого тока, после чего повернуть сердечник назад на пол-оборота. В этом случае генератор будет работать наиболее устойчиво.
Настройка последующих каскадов заключается в получении максимального уровня ВЧ сигнала на выходе. Тут не обойтись без специальных приспособлений, одно из которых — эквивалентная антенне нагрузка (исключением являются микромощные передатчики, которые настраиваются прямо с подключенной антенной по индикатору поля). Следует знать, что некоторые мощные радиопередатчики вообще не допускают работу без нагрузки — их выходные каскады могут сгореть без антенны или ее эквивалента.
Как можно изготовить нагрузку, эквивалентную антенне, показано на рис. 12.10.