WzmMocy_UkladyDopas - TE - matthas

WzmMocy_UkladyDopas.doc
(4171 KB) Pobierz
WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA
im. Jarosława Dąbrowskiego
__________________________________________________________________________
WYDZIAŁ ELEKTRONIKI
PSI
TEORIA EMISJI I ODBIORU
Temat: Wzmacniacze mocy nadajników i układy
dopasowujące do anteny.
Wykonali:
pchor. Marcin Kirsz
pchor. Marcin Racław
gr. E-35b
gr. E-35b
WARSZAWA
2003
Spis treści:
1. WZMACNIACZE MOCY W.CZ.
1.1. Podstawowe problemy
...................................................................................... 3
1.2. Zniekształcenia w trakcie wzmocnienia ............................................................ 3
1.3. Wzmocnienie i moc wzbudzenia ...................................................................... 4
1.4. Moc przy jednym, dwu i wielu torach. ............................................................... 5
1.5. Wzmacniacze szerokopasmowe ......................................................................... 6
1.6. Zasada działania wzmacniaczy łańcuchowych .................................................. 10
1.7. Wzmacniacze – podsumowanie .......................................................................... 14
2. ROZWIĄZANIA UKŁADOWE WZMACNIACZY MOCY WIELKIEJ
CZĘSTOTLIWOŚCI
2.1. Jednostopniowy wzmacniacz triodowy z uziemioną siatką .............................. 16
2.2. Jednostopniowy wzmacniacz tetrodowy z uziemioną siatką ze sprzężeniem ..... 18
zwrotnym
2.3. Dwustopniowy wzmacniacz tetrodowy ze sprzężeniem zwrotnym .................... 20
2.4. Trzystopniowy wzmacniacz tetrodowy ze sprzężeniem zwrotnym ................... 22
3. UKŁADY DOPASOWANIA
3.1. Obwód typu L ...................................................................................................... 24
3.2. Obwody typu
3.3. Obwód typu
.................................................................................................. 25
- L .............................................................................................. 28
4. SYSTEM DOPASOWANIA
1. WZMACNIACZE MOCY W.CZ.
....................................................................................... 30
1.1. Podstawowe problemy
Zadaniem wzmacniaczy mocy w.cz. jest dostarczenie na wyjściu nadajnika wymaganej mocy
w.cz. Ta wymagana moc powinna być osiągnięta przy zniekształceniach mniejszych od
dopuszczalnych, odpowiednim tłumieniu harmonicznych, dobrej sprawności i prostych układach z
małą liczbą elementów regulacyjnych. Bardzo ważną sprawą jest osiągnięcie mocy wyjściowej przy
możliwie małym napięciu wejściowym i przy małej mocy wejściowej stopnia końcowego. Wiąże się
to z liczbą stopni, gdyż przy dużym wzmocnieniu mocy, osiąganym przez poszczególne stopnie,
wymagana jest mniejsza liczba stopni. Przy mniejszej liczbie stopni łatwiej mogą być osiągane małe
zniekształcenia, lepsza sprawność oraz potrzebna jest mniejsza liczba elementów regulacyjnych.
Zależnie od występujących mocy i miejsca poszczególnych stopni w szeregu liniowych
wzmacniaczy mocy pewne wymagania są mniej lub więcej ważne. Dla liniowych wzmacniaczy w.cz.
pracujących przy małym poziomie mocy najważniejszymi wymaganiami są: małe zniekształcenia,
równomierne wzmocnienie w całym zakresie częstotliwości i mała liczba elementów regulacyjnych.
Często są stosowane układy aperiodyczne bez elementów regulacyjnych.
Wzmacniacze mocy w.cz. będące stopniami końcowymi jednowstęgowych nadajników mają
następujące wymagania: dopasowanie rezystancji obciążenia, osiągnięcie wymaganej mocy
wyjściowej przy dobrej sprawności i zniekształceniach mniejszych od dopuszczalnych oraz
osiągnięcie odpowiedniego tłumienia harmonicznych. Elementy strojone i regulacyjne powinny mieć
uproszczoną lub zautomatyzowaną obsługę. W nadajniku stopień końcowy decyduje o
zniekształceniach, mocy wyjściowej, sprawności i tłumieniu harmonicznych.
Liniowe wzmacniacze mocy w.cz. pracują w układach selektywnych, strojonych lub
w szerokopasmowych. W układach strojonych, selektywnych mogą pracować w klasie B, AB lub A.
Liniowe wzmacniacze aperiodyczne, szerokopasmowe muszą pracować w klasie A, ze względu na
to, że brak obwodu rezonansowego uniemożliwia poprawienie kształtu napięcia anodowego. Jako
liniowe wzmacniacze mocy, szczególnie w stopniach końcowych są stosowane przeważnie strojone
wzmacniacze selektywne. Jeżeli omawia się ogólnie liniowe wzmacniacze mocy w.cz., rozumie się,
wówczas, że rozważania te dotyczą liniowych wzmacniaczy mocy w.cz. z obwodami rezonansowymi.
Stosunkowo rzadko na liniowe wzmacniacze w.cz., a szczególnie na wzmacniacze mocy są
stosowane układy szerokopasmowe. Specjalną odmianą tych układów są
wzmacniacze
łańcuchowe. Nie mniej (rozdział 1.4.) , poświęcony został szerszemu omówieniu tych, że układów
(wzmacniaczy szerokopasmowych oraz łańcuchowych).
1.2. Zniekształcenia w trakcie wzmocnienia
Mimo dużego podobieństwa między wzmacniaczami akustycznymi i liniowymi
wzmacniaczami w.cz. zasadnicza różnica polega na tym, że liniowe wzmacniacze w.cz. mają
sinusoidalne napięcie w.cz. na wejściu i wyjściu. Skutkiem nieliniowej charakterystyki liniowego
wzmacniacza w.cz. jest wytworzony odkształcony impuls prądu anodowego, ale rezonansowy obwód
anodowy usuwa harmoniczne i pozwala uzyskać sinusoidalny kształt napięcia anodowego. W
liniowym wzmacniaczu w.cz. występują więc zniekształcenia obwiedni sygnału w.cz. z modulacją
jednowstęgową, zaś we wzmacniaczach akustycznych - zniekształcenia sinusoidalnego kształtu
napięcia.
Na nieliniowość przebiegu napięcia wyjściowego w funkcji napięcia wejściowego liniowego
wzmacniacza mocy w.cz. wpływają następujące przyczyny:
a) nieliniowa charakterystyka dynamiczna lampy,
b) obciążenie obwodu poprzedzającego stopnia prądem siatki,
c) przedostawanie się mocy w.cz. do poprzedzających stopni.
Wpływ zwiększania zniekształceń przez prąd siatki oraz przez przechodzenie energii w.cz. do
stopni poprzedzających można usunąć prawie zupełnie. Można poprawić charakterystykę dynamiczną
lampy, jeśli jest źle dobrany punkt pracy i rezystancja anodowa. Dla określonego punktu pracy i
rezystancji anodowej nie można w sposób prosty poprawić nieliniowości charakterystyki
. Jest ona związana z typem lampy i ewentualna wymiana typu może nieznacznie poprawić liniowość.
Zmniejszanie zniekształceń poniżej poziomu określonego przez charakterystykę lampy można
uzyskać przez wprowadzenie ujemnego sprzężenia zwrotnego w.cz. i usuwanie zniekształceń
obwiedni.
W liniowych wzmacniaczach w.cz. nie jest ważna zawartość harmonicznych, które jako
znacznie odsunięte od częstotliwości pracy można łatwo usunąć za pomocą, obwodu rezonansowego,
ale jest ważna zawartość szkodliwych produktów intermodulacji. Są to tak zwane zniekształcenia
intermodulacyjne obejmujące częstotliwości kombinowane, różnicowe nieparzystego rzędu po
doprowadzeniu do wejścia napięć o dwóch lub więcej częstotliwościach. Jako typowy do pomiaru
zniekształceń intermodulacji przyjęto sygnał składający się z dwóch częstotliwości o równych
amplitudach.
Jeżeli dla danej charakterystyki mamy dane dotyczące zawartości harmonicznych, to można
ocenić zniekształcenia intermodulacji. Zawartość parzystych harmonicznych zasadniczo, z małymi
wyjątkami, nie wpływa na wielkość zniekształceń intermodulacji. Zniekształcenia intermodulacji
zależą od zawartości nieparzystych harmonicznych. Dla równego wysterowania maksymalnego przez
jedną
częstotliwość
i przez sumaryczne napięcie złożone z dwóch częstotliwości o równych amplitudach można otrzymać
[J2] następujące zależności między współczynnikami zniekształceń dla jednej i dwóch częstotliwości
gdzie:
zawartość intermodulacyjnej częstotliwości 3 rzędu w stosunku do jednej z próbnych
częstotliwości,
zawartość intermodulacyjnej częstotliwości 5 rzędu w stosunku do jednej z próbnych
częstotliwości,
zawartość trzeciej harmonicznej,
zawartość piątej harmonicznej.
1.3. Wzmocnienie i moc wzbudzenia
Wzmacniacz pracuje między wzbudnikiem (który dostarcza sygnał o odpowiedniej
częstotliwości i napięciu), a rezystancją obciążenia. Normalnie kilkustopniowe liniowe wzmacniacze
mocy są wzbudzane mocą rzędu dziesiętnych części wata. Przy użyciu nowoczesnych tetrod i pentod
można osiągnąć moc wyjściową rzędu 1 kW, stosując dwustopniowy układ liniowego wzmacniacza
mocy. Moc wyjściowa 50 kW może być uzyskana za pomocą układu trzystopniowego, zaś 300 kW w czterech stopniach. Stosowanie tak dużego stopniowania mocy w liniowych wzmacniaczach mocy,
pracujących na tej samej częstotliwości, sprawia duże trudności, gdyż występuje przechodzenie mocy
z wyjścia do wejścia. Przy odpowiedniej fazie i amplitudzie napięcia tego sprzężenia może nastąpić
zbudzenie się liniowych wzmacniaczy mocy. Ekranując każdy stopień w oddzielnym pudełku i
stosując kondensatory przepustowe do wyfiltrowania przewodów zasilania i innych można
doprowadzić do odseparowania gradacji mocy wynoszącej między wyjściem i wejściem około 80 dB
[B7]. Zastosowanie kabla współosiowego na wejściu i wyjściu bardzo poprawia separację mocy.
Zamknięcie całej mocy w.cz. przez kompletnie ekranującą konstrukcję nadajnika oraz wprowadzenie
i wyprowadzenie energii w.cz. przy pomocy kabli współosiowych jest bardzo skutecznym środkiem
zapobiegającym przedostawaniu się na zewnątrz mocy w.cz.
Prócz dobrego ekranowania i wyfiltrowania wszystkich przewodów pomocniczych dokładna
neutralizacja każdego stopnia (jeśli jest potrzebna) zapobiega zwrotnemu przechodzeniu energii.
Dobrą separację obwodów siatki sterującej od anody daje bezpośrednie uziemienie ekranu lampy (w
tetrodach), które jest dalej prowadzone w formie płyty połączonej z uziemioną konstrukcją. Katoda
ma wtedy ujemne napięcie równe napięciu ekranu.
1.4. Moc przy jednym, dwu i wielu torach.
Do jednowstęgowych nadajników i liniowych wzmacniaczy używane są dwa określenia mocy:
a) moc średnia jako moc mierzona w czasie dostatecznie długim w stosunku do okresu najmniejszej
częstotliwości modulującej,
b) moc szczytowa obwiedni oznaczana przez PEP (po angielsku peak envelope power) jest to moc
średnia mierzona w okresie w.cz. przy szczytowej obwiedni modulacji.
Przy przebiegu sinusoidalnym i jednej częstotliwości moc średnia jest równa mocy szczytowej
obwiedni. Przy dwóch częstotliwościach o równych amplitudach moc szczytowa obwiedni jest dwa
razy większa od mocy średniej. Podobnie przy 3, 4, 5, ... n częstotliwościach o równych amplitudach
moc szczytowa obwiedni jest 3, 4, 5, ... n razy większa od mocy średniej.
Przy pracy na prostej obciążenia w charakterystykach lampy, można osiągnąć przy jednakowym
wysterowaniu tą samą moc średnią dla jednego tonu, co moc szczytową obwiedni dla wielu tonów.
Przy stałej mocy szczytowej obwiedni moce anodowe (średnia użyteczna, dostarczona przez źródło
zasilania i tracona w lampie) są tym mniejsze, im więcej jest przyłożonych składowych częstotliwości.
Często mówi się „moc przy dwóch tonach”, zamiast moc przy dwóch częstotliwościach. Pochodzi to
z tego, że przy badaniu jednowstęgowego nadajnika doprowadzamy na wejście 2 częstotliwości
akustyczne (tony).
Rzeczywisty sygnał akustyczny składa się co najmniej z kilku częstotliwości o różnych
amplitudach. Dlatego moc średnia jest mała w stosunku do mocy szczytowej obwiedni. Według
zalecenia CCIR Nr326 dla emisji A3J, przy jednostajnie czytanym tekście moc średnia wynosi 0,1
mocy szczytowej obwiedni, czyli jest od niej mniejsza o 10 dB.
1.5. Wzmacniacze szerokopasmowe
Wzmocnienie napięciowe ku jednostopniowego wzmacniacza na tetrodzie, pokazanego na rys.
9, zależy od nachylenia charakterystyki prądu anodowego oraz od wielkości impedancji anodowej
(1-1)
Rys. 1. Układ szerokopasmowego wzmacniacza z rezystancją w anodzie
Jeżeli jest dane nachylenie lampy S, to wzmocnienie będzie proporcjonalne do impedancji Z.
Jeżeli zmniejszy się ta impedancja, to następuje spadek wzmocnienia stopnia. Dla wzmacniacza
szerokopasmowego z rezystancją w anodzie częstotliwość górna jest ograniczona przez pojemność
anoda- -katoda Cak i pojemności dodatkowe połączeń. Przy wzroście częstotliwości pracy reaktancja
pojemnościowa staje się mniejsza niż rezystancja anodowa, powodując spadek wzmocnienia. Zmniejszenie rezystancji anodowej podwyższa górną graniczną częstotliwość pracy, ale zmniejsza
wzmocnienie. Graniczną częstotliwość wzmacniacza można także nieco powiększyć przez
kompensację równoległych pojemności za pomocą indukcyjności.
Przyczyną, która uniemożliwia uzyskanie dowolnie szerokiego pasma w normalnych
wzmacniaczach typu kaskadowego, są wszelkie szkodliwe pojemności równoległe, które działają
bocznikująco na rezystancje anodowe lamp. Istnieją sposoby pozwalające na kompensowanie wpływu
tych pojemności przez wchłanianie ich do pewnych ogniw filtrów dolnoprzepustowych o różnej
strukturze, od najprostszego półogniwa dolnoprzepustowego typu stałego k (tzw. kompensacja
indukcyjnością szeregową) do bardziej skomplikowanych układów czwórnikowych, które mogą
zawierać dodatkowe półogniwa dopasowujące m - pochodne. Wszystkie te sposoby umożliwiają
skompensowanie wpływu pojemności w ograniczonym zakresie częstotliwości granicznej tak
utworzonego filtru dolnoprzepustowego. Wzmacniacze tego typu podlegają ograniczeniu iloczynu
wzmocnienia i szerokości pasma dla jednego stopnia [H6]
(1-2)
gdzie:
wzmocnienie napięciowe 1 stopnia,
szerokość pasma dla 1 stopnia,
nachylenie charakterystyki anodowej lampy,
pojemność wejściowa lampy + pojemności dodatkowe,
współczynnik, który zależy od stopnia komplikacji układu sprzęgającego i nie może
przekroczyć wartości
na jeden stopień wzmacniacza synchronicznego,
względnie 2,53 na jeden stopień wzmacniacza typu wielorezonansowego .
W praktycznych rozwiązaniach wzmacniaczy dążymy do niekomplikowania układów
sprzęgających, więc wartości współczynnika Y wypadają odpowiednio mniejsze i uzyskiwane
szerokości pasma są rzędu kilkudziesięciu MHz.
Przy stosunkowo wąskim, przesyłanym paśmie częstotliwości (mniej niż 0,1
) mogą być
stosowane wzmacniacze z nieprzestrajanymi, rezonansowymi obwodami. Szerokość pasma takich
wzmacniaczy nie przekracza kilka MHz. Pasmo przepuszczania wzmacniacza liniowego może być
zwiększone przez zastosowanie szerokopasmowych obwodów [Z1].
Rozpatrzmy dwa warianty prostych obwodów podanych na rys. 2. Impedancja wejściowa
obwodu Z, składająca się z rezystancji R i reaktancji X może być przedstawiona jako
(1-3)
gdzie:
impedancja falowa obwodu równa
,
współczynnik zależny od układu, tłumienia
i częstotliwości.
Indeks 1 i 2 odnosi się do obwodów podanych na rys. 2. Wartość
są równe
(1-4)
(1-5)
Rys. 2. Dwie odmiany szerokopasmowych obwodów
gdzie:
,
Zależność i
w funkcji dla różnych są przedstawione na rys. 3.
Przesunięcie fazowe między prądem i napięciem obwodu będzie określone
(1-6)
(1-7)
Rys. 3. Zmiana
Przebiegi
i
w funkcji częstotliwości dla różnych
podano na rys. 12. Dla
reaktancja X obwodu 1 ma pojemnościowy
charakter w całym zakresie częstotliwości, zaś dla obwodu 2 - charakter indukcyjny. Dla
występuje dla obu obwodów maksimum R. Dla Z pojawiają się wartości maksymalne dla
(1-8)
Rys. 4. Zależność
w funkcji częstotliwości dla różnych
Dla pierwszego obwodu maksimum impedancji Z występuje przy częstotliwości
(1-9)
dla drugiego
(1-10)
gdzie
Maksymalna wartość impedancji Z dla obu obwodów przy spełnieniu zależności podanej
w (8-8) wynosi
(1-11)
Jak widać z rys. 1.3 i 1.4 dla pierwszego obwodu przy częstotliwości
przy częstotliwości
i dla drugiego obwodu
...
Plik z chomika:
matthas
Inne pliki z tego folderu:

 Obwody trans.-dop.DOC (53968 KB)
automatycznej regulacji wzmocnienia.doc (644 KB)
 BezpModulatFM.doc (1180 KB)
 BezpośrModulCzęst.doc (5755 KB)
 FM_Posrednia.doc (92 KB)
Inne foldery tego chomika:

@@Prot_Lab
AM całe
glownica
Odbiorniki radiowe cz 1
Odbiorniki radiowe cz 2




Zgłoś jeśli naruszono regulamin







Strona główna
Aktualności
Kontakt
Dla Mediów
Dział Pomocy
Opinie
Program partnerski


Regulamin serwisu
Polityka prywatności


Ochrona praw autorskich
Platforma wydawców
Copyright © 2012 Chomikuj.pl