5.5. Расчет мощностей рассеяния на электродах лампы усилителя мощности однополосного сигнала

Двухтоновый однополосный сигнал можно представить выражением:

i= Imнcos (w-W)t + Imб coswt,

или:

i= Imб[m1cos (w-W)t+coswt)] , (5.5)

где m1- отношение амплитуд колебаний несущей Imн и боковой Imб двухтонового сигнала (рис.5.4а и 5.4б), т.е. .

Из рис.5.4а видно, что огибающая такого сигнала описывается формулой:

iΩ= ,

или:

iW = Imб …(5.6)

По этому закону изменяются огибающие всех меняющихся со звуковой частотой составляющих напряжений и токов в усилителе мощности однополосного сигнала. Из (5.6) видно, что максимальное значение огибающей равно:

IΩmax = Imб= Imб (1+m1) …(5.7)

При сигнале класса Н3Е, когда m1=1, IΩmax=2Imб, т.е. максимальное значение огибающей в этом случае равно амплитуде однотонового сигнала (рис.5.4а и 5.4б).

Постоянная составляющая огибающей однополосного двухтонового сигнала, или – что правильнее – ее среднее значение за период низкой частоты, отличаются от постоянной составляющей огибающей при амплитудной модуляции, где она неизменна и равна амплитуде колебаний в режиме несущей частоты. Среднее значение огибающей при двухтоновом однополосном сигнале определяется выражением:

Iτ= Imб , (5.8)

Рис.5.4

Значения интеграла Y(m1) в зависимости от величины m1 приведены на рис.5.5.

При двухтоновом сигнале класса Н3E m1=1 и cредние значения всех составляющих напряжений и токов, меняющихся во времени со звуковой частотой, определяются формулой:

Iτ = Imб … (5.9)

Колебательная мощность двухтонового сигнала за период высокой частоты равна:

Р ~= ,

где Тв - период высокой частоты w, i - мгновенное значение тока, которое описывается (5.5). Подставляя сюда (5.5) и интегрируя, получим:

Р = P (1+m12+2m1cosWt), …(5.10)

где Р – мощность колебаний боковой частоты за период высокой частоты:

P= … (5.11)

Мощность, отдаваемая в нагрузку за период низкой частоты (средняя мощность), равна:

Р= Р . …(5.12)

После интегрирования получим:

Р= Р(1+) …( 5.12’)

Рис.5.5

Из (5.10) следует, что пиковая мощность однополосного сигнала равна:

Р~max = P~ б(1+m1)2 , …(5.13)

а средняя мощность за период низкой частоты с учетом (5.13):

Р= Р(1+)= Р~max …(5.14)

При сигнале класса Н3Е, когда m1=1:

Р~max = 4P , … ( 5.13’)

а

Р= 2Р= 0,5 Р~max … ( 5.14’)

Здесь P~max представляет собой мощность однотонового сигнала с амплитутудой Ia1max = 2Iаmб – максимальной амплитудой первой гармоники анодного тока лампы, допускаемой ее колебательной характеристикой (рис.5.4в), Р– мощность колебаний боковой частоты, которая определяется (5.11).

По аналогии с (5.12) полная мощность, потребляемая лампой от источника питания, средняя за период низкой частоты, равна:

P0τ= = EaIб0Y1(m1), …(5.15)

где Y1(m1)=Y(m1)/p (рис.5.5).

Согласно рис.5.4 Ia0max= Iб0(m1+1), т.е. Iб0= , тогда:

P0τ= = EaIа0maxY1(m1)/(1+m1). ( 5.15’)

При m1=0 Iаmax= Iб ,а Iн=0 имеет место однополосный сигнал без несущей

(сигнал класса J3E).

Потери на аноде, средние за период низкой частоты, определяется выражением:

P = P0τ – P~τ,

Величина P~τ определяется (5.14), а P0τ – ( 5.15’).

Можно показать, что при двухтоновом сигнале класса Н3Е, когда m1=1, потери на аноде наибольшие. При m1=1 Iаб0=0,5Iа0max (рис.5.4). При этом:

Р0t =0,5EaIа0maxY1(m1) = 0,5Р0maxY1(m1)= P0max …(5.16)

Здесь P0max – значение мощности, подводимой к аноду лампы при однотоновом сигнале. Принимая во внимание (5.16) и ( 5.14’), получим:

Раτ = 0,5(1,27Р0max – P~max) , (5.17)

Следует отметить, что расчет режима генераторной лампы всегда производится для однотонового сигнала, т.е. на мощность P~max.

Средние за период низкой частоты потери на управляющей сетке равны:

P = Pg~τ – Pg0τ ,

где Рg~t - средняя за период низкой частоты мощность возбуждения, Рg0t –средняя за период низкой частоты мощность, рассеиваемая в источнике сеточного смещения. По аналогии с ( 5.14’) для сигнала класса H3E:

Pg~t= 0,5Pg~max ,

где Pg~max - мощность возбуждения при однотоновом сигнале.

Средняя за период низкой частоты мощность, рассеиваемая в источнике смещения, равна:

Pg0τIg0τ

и по аналогии с (5.16) при сигнале класса Н3Е:

Pg0t= Pg0max.

Тогда:

P=0,5(Pg~maxPg0max) …(5.18).

При использовании тетрода средняя мощность рассеяния на экранной сетке при сигнале класса Н3Е определяется формулой:

Pg2tg2Ig20τ,

где Еg2- напряжение на экранной сетке, а Ig20τ – среднее значение постоянной составляющей экранного тока. Принимая во внимание (5.9), получим:

Pg2t=Еg2Ig20τ

Так как Ig20τ=0,5Ig2max, где Ig20max – постоянная составляющая экранного тока при однотоновом сигнале, то

Pg2t=Еg2Ig20max ,

или:

Pg2t = ×Pg2max =0,637 Pg2max , …(5.19)

где Pg2max – мощность, рассеиваемая на экранной сетке при однотоновом сигнале.

Мощности тепловых потерь на электродах лампы не должны превышать допустимых значении.

Устройства генерирования и формирования радиосигналов


*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.