7. BENDROSIOS INIOS APIE NETIESINI TAIS ELEMENTUS IR J ANALIZS METODUS iuolaikini elektronini sistem analoginiuose netiesiniuose taisuose su analoginiais signalais daniausiai atliekami tokie veiksmai: stiprinama signal galia, generuojami harmoniniai ir kitokios formos virpesiai, signalai moduliuojami bei detektuojami, vairiai keiiamas virpesi ir signal danis. Vykdant iuos veiksmus signal spektruose atsiranda naujos spektro dedamosios. Todl mintus veiksmus manoma atlikti tik netiesiniuose taisuose.

Netiesiniu taisu vadinamas toks taisas, kuriame yra bent vienas netiesinis elementas. Taigi, netiesini tais svarbiausioji sudtin dalis yra netiesinis elementas. Jis nulemia elektroninio taiso savybes. Be netiesini element negalima sukurti netiesini tais ir vykdyti daugelio labai reikaling signal apdorojimo proces. 7.1. Netiesiniai elementai 7.1.1. Bendrosios inios apie netiesinius elementus Tiesini grandini teorijoje vis sutektj parametr element parametrai varos, talpos ir induktyvumai, yra pastovs nuo tampos, srovs ir laiko nepriklausantys dydiai. Toks poiris iuos elementus yra savotikas j savybi idealizavimas. Tikrumoje j parametrai nepriklauso nuo tampos ir srovs tik ribotame j kitimo diapazone. Tiesiniuose elementuose is diapazonas yra daug didesnis u signal kitimo elementuose diapazon. Yra labai daug element, kuri parametrai labai pasikeiia signal tampos ir srovs kitimo diapazone. Tokie elementai vadinami netiesiniais. Taigi, netiesiniais elementais vadinami elektrini grandini elementai, kuri paramet-rai priklauso nuo j tamp ir per juos tekani srovi.

Elektroniniuose taisuose sutinkami trij tip netiesiniai elementai: netiesiniai variniai, talpiniai ir induktyviniai elementai. vairs diodai ir tranzistoriai yra netiesiniai variniai elementai. Netiesini talpini element pavyzdiu gali bti varikapai ir varikondai. Induktyvins rits su feromagnetine erdimi yra netiesiniai induktyviniai elementai. Tokiose ritse priklausomyb tarp pratekanios srovs ir sukurtojo saviindukcijos suritojo srauto stiprio yra netiesin. Stiprjant srovei, maja feromagnetins mediagos magnetin skvarba ir maja rits induktyvumas. Netiesinis talpinis ir netiesinis induktyvinis elementas yra netiesiniai reaktyvieji elementai.

Netiesini element savybs apibdinamos charakteristikomis, kurios daniausiai nu-statomos eksperimentikai ir pateikiamos grafikais arba lentelmis. Pagrindin varinio elemento charakteristika yra voltamperin, talpinio elemento voltkulonin, o induktyvinio elemento amperveberin. Jei elementai netiesiniai, ios charakteristikos visuomet yra kreivs.

Kita svarbi netiesini grandini savyb yra ta, kad jose negalima taikyti superpozicijos principo. i savyb pasiaikinkime netiesiniame variniame elemente, kurios voltamperin charakteristika yra kvadratin

2aui , (7.1)

o tampa ant varos u yra dviej tamp u1 ir u2 suma

21 uuu . (7.2)

iame elemente tekanti srov apskaiiuojama taip:

)2()( 222121

221 uuuuauuai

(7.3)

Jeigu udavinyje taikytume superpozicijos princip, ir suminio poveikio srov skaiiuotume, kaip sum srovi, kurios tekt per netiesin element esant tik u1 arba tik u2 tampoms gautume tokia iraik:

)( 222121 uuaiii .

(7.4)

Gautoji srov i skiriasi nuo (7.3) iraikoje gautosios srovs sandu 2au1u2. Taigi, netiesiniams elementams negalioja superpozicijos principas. Dl superpozicijos principo negaliojimo negalima sukurti visoms netiesinms grandi-nms bendro analizs metodo, net netiesinms grandinms, kurios apibdinamos pirmosios eils diferencialinmis lygtimis. iose grandinse dl nedidelio signalo formos arba jo amplituds pokyio tenka sprsti nauj udavin, kurio sprendiniai gali i esms skirtis nuo ankstesniojo. Netiesini grandini ir tais analizei visuomet naudojama keli analizs metodai, kuri kiekvienas leidia ianalizuoti tik jam bdingus procesus netiesiniame taise. Kita prieastis, dl kurios negali bti naudojamas vienas j analizs metodas, yra di-del proces vairov juose ir j sudtingumas. Btina inoti ir siminti tokius tik netiesinms grandinms bdingus fizikini proces poymius:

Veikiant harmoniniam virpesiui netiesiniame elemente jo forma visuomet ikraipoma ir sukuriamos auktesns eils harmonikos, kuri nebuvo jimo signale.

Esant tam tikroms slygoms, gali bti sukuriamos subharmonikos, kuri danis yra kartotin skaii kart emesnis u jimo signalo dan.

Veikiant dviems ar daugiau harmonini virpesi, ijimo virpesyje visuomet sukuriamos kombinacini dani dedamosios. Kombinaciniai daniai yra jimo virpesi kartotin dani sum ir skirtum tiesins kombinacijos. Apskritai kombinaciniai daniai nra kartotiniai jimo virpesi daniams.

Netiesinse grandinse ijimo virpesio amplitud yra neproporcinga jimo virpesio amplitudei. O jeigu turime stabilizavimo tais, tai kintat tam tikrame intervale jimo virpesio amplitudei, jo ijimo virpesio amplitud ilieka pastovi.

Nesant iorinio poveikio, po kurio laiko grandinje nusistovi tam tikras darbo reimas, kuris apibdinamas pastoviomis tampomis ir srovmis. Toks darbo reimas vadinamas netiesins grandins pusiausvyros bsena. Netiesins grandins gali turti kelias pusiausvyros bsenas. Kai kurios netiesins grandins pusiausvyros bsenos yra nestabilios ir dl menkiausio pokyio pakeiiamos kitomis stabiliomis arba nestabiliomis bsenomis. Perjimas i vienos pusiausvyros bsenos kit priklauso nuo pradini slyg netiesinje grandinje. Taigi, netiesinje grandinje gali vykti keli skirtingi procesai.

inoma labai svarbi autovirpesi grandini klas. Tokios netiesins grandins, net esant energijos nuostoliams, be jokio iorinio poveikio generuoja negstanius autovirpesius. Autovirpesi amplitud priklauso tik nuo netiesinio elemento charakteristik ir nepriklauso nuo pradini slyg. Sudtingose netiesinse grandinse gali bti keli autovirpesi reimai, generuojantys skirting dani ir skirting amplitudi autovirpesius.

Tolydiai kintant jimo virpesio amplitudei arba daniui, netiesinje grandinje gali uoliu pasikeisti tampos ir srovs arba danio bei fazs verts. 7.1.2. Netiesiniai variniai elementai Panagrinkime netiesinio varos elemento savybes. Varos elementas apibdinamas funkcija i = f(u), kuri vadinama voltamperine charakteristika. Bdingiausi voltamperini charakteristik

pavyzdiai pateikti 7.1 paveiksle. Tai puslaidininkinio diodo (7.1, a pav.), tunelinio diodo (7.1, b pav.) ir dinistoriaus (7.1, c pav.) voltamperins charakteristikos. ios charakteristikos matuojamos nuolatins srovs reime ir vadinamos statinmis. Jos visikai apibdina netiesin element dani diapazone kol element galime laikyti grynai variniu, t.y. beinerciniu. I voltamperins charakteristikos padties Dekarto koordinai sistemoje galima sprsti ar elementas yra pasyvusis ar aktyvusis. Pasyvij element voltamperins charakteristikos visuomet randasi pirmajame ir treiajame ketviriuose. Jos visuomet eina per nul. Jei charakteristikos dalis patenka antrj arba ketvirtj ketvirius, tai toks elementas yra aktyvusis. Netiesinio varinio elemento voltamperins charakteristikos gali bti monotonikos arba daugiareikms kreivs. Pavyzdiui, 7.1, c paveiksle voltamperins charakteristikos dalyje, esanioje deiniau tako Q, kiekvien tampos reikm atitinka trys skirtingos srovs reikms. Reikia sidmti, kad visos histerezes kilpas turinios charakteristikos taipogi yra daugiareikms. Netiesiniai variniai elementai, kuri voltamperins charakteristikos turi krintanias dalis, vadinami neigiamosiomis varomis arba negatronais. Toki element charakteristikos pavaizduotos 7.1, b ir c paveiksluose. ia kreivi dalyje tarp tak P ir Q voltamperini cha-rakteristik ivestins di / du < 0. Pagal tai koki raid panai netiesinio elemento voltamperin charakteristika netiesiniai elementai skirstomi dvi grupes. 7.1, b paveiksle pavaizduota N pavidalo voltamperin charakteristika. Toks elementas vadinamas tampa valdoma neigiamja vara, kadangi tik inoma tampos reikm vienareikmikai nusako netiesinio elemento darbo reim. 7.1, c paveiksle pavaizduota S pavidalo voltamperin charakteristika. Tai srove valdomo neigiamosios varos charakteristika, nes tik srov vienareikmikai nusako io elemento reim. Voltamperin charakteristika pilnai apibdina varinio elemento savybes, taiau ja ne visada patogu naudotis. Danai netiesin element pakanka aprayti kompaktikiau, pateikiant du parametrus, statin R0 ir diferencialin Rdif (danai vadinam dinamine) varas. ios varos apskaiiuojamos i voltamperins charakteristikos (7.2 pav.) Statin vara apskaiiuojama kaip tiesinio elemento vara skaiiuojamas tampos ir srovs santykis darbo take:

A

A

I

UR 0 .

(7.5)

Sujungus darbo tak A su ko-ordinai pradia, gaunamas staiakampis trikampis, kurio vienas i kamp lygus . I io trikampio nesunkiai rodoma, kad

P I

0 U

Q

I

0 U

a b c

P

I

0 U

Q

7.1 pav. Bdingiausi netiesini varini element voltamperini charakteristik

pavyzdiai

I

0 U

I

U A 0 t

t

I A A

U m

u

i

I m

7.2 pav. Statins ir diferencialins var apskaiiavimas

cot0 R . (7.6)

Fizikin statins varos prasm yra netiesinio elemento vara nuolatinei srovei. Diferencialin vara yra lygi voltamperins charakteristikos ivestinei darbo take:

i

uR

d

ddif . (7.7)

Diferencialin var i voltamperins charakteristikos galima apskaiiuoti apytiksliai kaip nedideli tampos u ir srovs i pokyi santyk darbo tako A aplinkoje

m

m

I

U

i

uR

dif .

(7.8)

Voltamperinei charakteristikai darbo take nubrkime liestin. Ji kirs tamp a kampu . Jeigu tampos ir srovs pokyiai yra nedideli, tai liestin i pokyi ribose beveik sutampa su voltamperine charakteristika. I taip darbo tako aplinkoje sudaryto trikampio matyti, kad diferencialin var galima apskaiiuoti pagal kit, tikslesn formul

cotdifR .

(7.9)

Jeigu netiesin element su nuolatine tampa UA siuniama nedidels amplituds harmonin tampa Umcos t, tai signalo ribose voltamperin charakteristik galime pakeisti liestine. iuo atveju per netiesin element teks nuolatins ir harmonins srovi suma I = IA + Imcos t. Srovs harmonins dedamosios amplitud apskaiiuojama i Omo dsnio

difR

UI mm .

(7.10)

Taigi, isiaikinome diferencialins varos fizikin prasm. Ji lygi netiesinio elemento varai kintamai srovei. Apskaiiuodami varinio elemento diferencialin var mes darbo tako aplinkoje itiesiname realij voltamperin charakteristik. Toks charakteristikos itiesinimas teisingas tik nedidels amplituds signalams. Statin ir diferencialin varos priklauso nuo pasirinkto voltamperins charakteristikos tako, vadinamo darbo taku. Todl R0 ir Rdif yra srovs ir tampos funkcijos: R0 = R0(UA) = R0(IA), Rdif = Rdif(UA) = Rdif(IA). Tiesinio varinio elemento statin ir diferencialin varos lygios R0 = Rdif = R.

Netiesinio varinio elemento statin vara vi-suomet teigiama R0 > 0, o diferencialin vara gali bti teigiama ir neigiama. Pavyzdiui, 7.1, b ir c paveiks-luose pavaizduot voltamperini charakteristik atkar-pose PQ diferencialin vara yra neigiamoji. Isiaikinkim neigiamosios diferencialins varos fizikin prasm. Tam panagrinkime paprasiausi grandin, pavaizduot 7.3 paveiksle, kuri sudaro harmonini virpesi altinis apkrautas netiesinio varinio elemento diferencialine vara. Jeigu diferencialin vara yra teigiamoji, tai

uR u Rdif iR

7.3 pav. Grandin su diferencialine vara

tampa ir srov variniame elemente sinfazins, kaip tai parodyta 7.4, a paveiksle. iuo atveju virpesi galia variniame elemente bus apskaiiuojama pagal vien i formuli

222dif

2

dif

2 RI

R

UIUP mmmm .

(7.11)

Kadangi varos ir amplituds ver-ts visuomet yra teigiamieji dydiai, ap-skaiiuotoji galia taip pat bus teigiamoji. Tai rodo, kad elemente apibdinamame teigiamja diferencialine vara bus sunau-dojama energija. Kai diferencialin vara neigiama, taip apskaiiuotoji galia bus neigiama. tampa ir srov elemente apibdinamame neigiamja diferencialine vara bus prieing fazi, kaip tai parodyta 7.4, b paveiksle. Esant neigiamai diferencialinei varai, srov teks prieinga kryptimi ir netiesinis varinis elementas teiks grandin energij. Taigi, elementas apibdinamas teigiamja diferencialine vara yra energijos vartotojas, o neigiamja yra kintamosios srovs energijos altinis.

7.1.3. Netiesiniai inerciniai elementai Pereitame skyrelyje nagrinjome beinercini netiesini varini element savybes. Pasiuntus tokius elementus bet kokios formos tamp, juo tekanios srovs forma pasikeis, nes netiesinis elementas ikraipo virpesi form. Taiau srov netiesiniame elemente kis be inercijos tuo paiu momentu su besikeiiania tampa. Ikraipym dydis netiesiniame beinerciniame elemente priklausys nuo voltamperins charakteristikos pobdio ir visikai nepriklausys nuo virpesi danio. Tas pats netiesinis elementas gali tapti inerciniu, jei j naudosime labai auktuose da-niuose. Pavyzdiui, puslaidininkiniame diode arba tranzistoriuje krvinink lkio laikas pasidaro vienmatis su auktadanio signalo periodu. Todl srovs kitimas tokiuose elementuose vluos. Elementas taps inerciniu. Elemento inercijos prieastimi yra krvinink inercija. Dl nesinchroniko tampos ir srovs kitimo netiesini tais jimo ir ijimo varos tampa kom-pleksinmis, sumaja stiprintuv stiprinimo koeficientai, sumaja galios stiprintuv ir generatori atiduodama apkrov galia. Reikia sidmti, kad ne visuomet elemento inercija yra trkumas. Elektronikoje yra daug tais, kuri normalus darbas nemanomas be inercijos. Tai superauktuosiuose daniuose naudojami bganiosios bangos prietaisai, klistronai, lavininiai diodai ir kiti. Elektronikoje danai naudojama termoinercini netiesini element grup. Jie vadi-nami termorezistoriais. Paprasiausiu tokio varinio elemento pavyzdiu yra kaitrin lemput.

Didinant kaitrins lemputs tamp, jos silelis labiau yla ir jo vara dl ilumini proces metale padidja. Tekanti per lemput srov auga neproporcingai tampos didjimui. Taigi, lemput yra netiesinis elementas. Termorezistori ilumin inercija didel ir per tampos kitimo period j vara pakisti nespja. Todl srovs forma lyginant su tampos, nepasikeiia. ie elementai dl termoinercijos signal formos neikraipo.

IR

t

IR

t

UR

t t

UR

a b 7.4 pav. tampos ir srovs diagramos netiesiniame

variniame elemente apibdinamame teigiamja (a) ir neigiamja diferencialine vara

RT+

RT

0 T, Um, Im

RT

7.5 pav. Termorezistori varos charakteristikos

Termorezistori varos vert priklauso nuo j temperatros arba juose isklaidomos galios, o tai savo ruotu nulemia tampos bei srovs amplituds. 7.5 paveiksle pavaizduotos daniausiai elektroniniuose taisuose naudojam termorezistori varos RT priklausomybs nuo temperatros T arba virpesi tampos Um bei srovs Im amplituds. I metal pagamint termore-zistori vara RT+ didjant temperatrai auga. Daniau naudojami puslaidininkiniai termorezistoriai. J vara RT didjant temperatrai maja. Termorezistoriai naudojami generatoriuose generuojam virpesi formai pagerinti. 7.2. Netiesini element charakteristik aproksimavimas Nagrinjant netiesines grandines, kai jas veikia maos amplituds virpesiai, pakanka inoti element diferencialinius parametrus. Nagrinjant grandines, kai virpesi amplituds didels, bei iekant darbo tako, naudinga turti charakteristikos analizin iraik.

Netiesini element charakteristikos nustatomos eksperimentikai ir pateikiamos lentelmis arba grafikais. Analizins funkcijos radimas i eksperimentini duomen vadinamas aproksimavimu artjimu, nes gautoji iraika tik apytiksliai aprao eksperimentin kreiv. iame poskyryje nagrinsime daniausiai naudojamus voltamperini charakteristik aproksimavimo metodus. Nagrinjami metodai taip pat tiks voltkuloninms ir amperveberinms charakteristikoms aproksimuoti.

Netiesini element voltamperins charakteristikos daniausiai aproksimuojamos po-linomais, tiesi atkarpomis arba vairiomis transcendentinmis funkcijomis. Prie transcendentini funkcij yra priskiriamos eksponents, trigonometrins ir kitokios. Voltamperins charakteristikos aproksimavimui parinkta funkcija turi tenkinti tokius reikalavimus:

1. taiso matematinis modelis su aproksimuota netiesinio elemento charakteristika turi atspindti bdingiausius fizikinius procesus, vykstanius netiesiniame taise.

2. Aproksimuojanti funkcija turi bti paprasta ir lengvai matematikai apdorojama. 3. Aproksimavimas turi bti tikslus. Vienas i svarbiausi reikalavim yra aproksimavimo tikslumas. Aproksimuotos vol-

tamperins charakteristikos i =f(u) nuokryp nuo realiosios i = f(u) tamp u2 u1 intervale galima vertinti vidutine kvadratine paklaida

uufufuu

uu

u

d)()(1

)(2

12

2

1

.

(7.19)

Pagal (7.19) formul apskaiiuotoji paklaida turi bti maesn u leistin nuokryp (u) . Vidutin kvadratin paklaida yra integruotasis parametras ir todl atskirose vietose aproksimuota ir neaproksimuota charakteristikos gali skirtis daug daugiau u leistin nuokryp . Daug grietesnis charakteristik aproksimavimo tikslumo kriterijus yra tolydaus priartjimo kriterijus. Pagal kriterij aproksimuotos voltamperins charakteristikos i =f(u) absoliutus nukrypis nuo realiosios i = f(u) tamp u2 u1 intervale negali bti didesnis u leistin , t.y. f(u) f(u) .

Norint tiksliau aproksimuoti charakteristik, reikia naudoti sudtingesn analizin funkcij. Tai prietarauja antrajam, o kartais ir pirmajam reikalavimui. Taigi aproksimavimas yra kompromis iekojimo udavinys.

7.2.1. Aproksimavimas algebriniu polinomu

iuo atveju voltamperin charakteristika apraoma ntojo laipsnio algebriniu polinomu:

n

k

nn

kk uauauaauai

0

2210 .

(7.20)

Toks aproksimavimo bdas patogus, kai reikia aikinti netiesini tais, kuriuose vei-kia vienas arba keli harmoniniai virpesiai, veikimo princip. Prie toki tais priskiriami mo-duliatoriai, danio keitikliai, detektoriai, generatoriai ir kiti danai naudojami netiesiniai taisai. Aproksimavimo metu reikia apskaiiuoti polinomo koeficientus ak . Tam daniausiai taikomas bendrj tak metodas. iuo metodu polinomo koeficientai ak randami, aproksi-muojamoje charakteristikos dalyje U parenkant n + 1 tak, per kuriuos turi praeiti aproksi-muojanti funkcija. Paprasiausias bdas parinkti tampas Uk , padalijant interval U n lygi dali, kaip tai parodyta 7.9 paveiksle. Jame n = 4, o intervalas tarp tak = U / 4. raius kiekvieno tako koordinates polinom, gaunama sistema i n+1 lygi:

nnUaUaUaaI 1

2121101 ,

nnUaUaUaaI 2

2222102 ,

(7.21)

nnnnnn UaUaUaaI 1

2121101 .

(7.21) lygi sistemoje Ik ir Uk yra inomi dydiai. Tai tak, per kuriuos turi eiti aproksimuotoji charakteristika, koordinats. Isprendus i sistem, randami polinomo koefi-cientai ak. Jeigu voltamperins charakteristikos takas, kuriame u = 0, patenka aproksimavimo intervalo U vid, tai koeficientas a0 yra lygus voltamperins charakteristikos reikmei take u = 0, a0 = I(0). U aproksimavimo intervalo U rib aproksimuo-toji charakteristika gali labai skirtis nuo tikrosios. Todl be papildomo patikrinimo u tamp intervalo U rib ja naudotis negalima. Didinant polinomo laipsn n, didja aproksima-vimo tikslumas, taiau, kai n didelis, iraik bna sunku nagrinti. Praktikai daniausiai naudojami polinomai, kuri laipsnis nevirija trij, keturi.

1.9 uduotis inomi trys eksperimentikai imatuoti tranzistoriaus jimo charakteristikos takai: U1 = 0,5 V, I1 = 0,05 mA; U2 = 0,7 V,

I2 = 0,15 mA ir U3 = 0,9 V, I3 = 0,5 mA. Apskaiiuokite iai charakteristikai aproksimuojanio algebrinio polinomo koeficientus a0, a1, a2 ir paraykite jos analizin iraik

Danai skaiiavim supaprastinimui voltamperin charakteristika aproksimuojama darbo tako A atvilgiu. Tam vedamos naujos koordinats y = i IA ir x = u UA . iuo atveju aproksimacijos polinome

332

21 xbxbxby (7.22)

I

0 U

IA=I3

y I5

5

I4

x I2 I1

U2

2

UA=U3

3

U4

4

U5 U1

U

1 A

7.9 pav. Voltamperins

charakteristikos aproksimavimas algebriniu polinomu

nebus laisvojo nario b0 take y = 0 ir x = 0 voltamperin charakteristika naujoje xy koordinai sistemoje lygi nuliui. Be to supaprastja netiesini tais analiz, nes skaiiavim metu voltamperin charakteristik nereikia statyti darbo tako tampos ir srovs veri. Pakanka statyti tik kintamj poveikio dedamj: x = U cos t . Koeficient ak apskaiiavimui turi bti suformuluota n + 1 slyga, kurias turi tenkinti (7.20) polinomas. Daniausiai tai voltamperins charakteristikos verts tam tikruose takuose. Kartais ias slygas tikslinga pakeisti kitokiomis. Pavyzdiui, galima pareikalauti, kad tam tikruose takuose ne tik sutapt tikroji ir aproksimuotoji charakteristikos, bet bt vienodos j pirmosios ir auktesniosios eils ivestins. Taip daroma aproksimuojant tunelinio diodo voltamperin charakteristik nepilnu treiosios eils polinomu y = a1x + a3x

3 jos krintaniosios dalies vidurio atvilgiu. Toks aproksimavimas pavaizduotas 7.10 paveiksle. iuo atveju koeficient a1 ir a3 suradimui naudojamos tokios slygos:

aproksimuotos charakteristikos P ir Q tak koordinats turi bti

2

Ux

,

2

Iy

(7.23) aproksimuotos charakteristikos ivestins P

ir Q takuose turi bti lygios nuliui

0d

d

2/

Uxx

y.

(7.24)

7.2.2. Aproksimavimas transcendentinmis funkcijomis Netiesini element voltamperinms charakteristikoms aproksimuoti nau-dojamos eksponents, eksponeni sumos, vairios tiesiogins ir atvirkti-ns trigonometrins bei hiperbolins funkcijos. Puslaidininkinio diodo, kurio voltamperin charakteristika parodyta 7.11, a paveiksle, galima aproksimuoti tokia eksponentine funkcija:

)1(e uAi . (7.25)

Aproksimavimo metu (7.25) iraikoje turi bti apskaiiuotos konstantos A ir . (7.25) iraika apibdinama charakteristika kirs koordinai pradi, nes j raius u = 0 gauname i = 0. Esant didelms tampoms, nesiekianioms pramuimo, diodo srov beveik nekinta ir lygi alutini krvinink soties srovei I0. Prim (7.25) iraikoje, kad u , gauname i = A. Taigi, konstanta A = I0, o pilnam charakteristikos aproksimavimui reikia surasti dar vien konstant

I

P I

0 U1

Q

U2 U

y=a1x+a3x3 I1

I2

A

U

y

x

7.10 pav. Tunelinio diodo voltamperins charakteristikos aproksimavimas nepilnu

treiosios eils polinomu

I0

I

I1

U1 U 0

U

U

ln(I/I0+1)

0

b a

7.11 pav. prasta (a) ir itiesinta (b) puslaidininkinio diodo voltamperins charakteristikos

)1(e0 uIi .

(7.26)

Konstant galima apskaiiuoti, pareikalavus aproksimuotos ir realiosios voltamperini charakteristik sutapimo (U1, I1) take. ra i slyg (7.26), gauname nesunkiai isprendiam lygt

)1(e01 uII .

(7.27)

Kitas bdas konstantai apskaiiuoti yra realiosios charakteristikos itiesinimas, tikslu nustatyti tamp srit, kuriame i charakteristika kinta pagal eksponentin dsn. Logaritmuokime (7.26) iraik. Gausime tiess dsn

uIi )1/ln( 0 (7.28)

I (7.28) iplaukia, kad, pakeitus realiosios voltamperins charakteristikos srovi aies mastel pagal dsn ln(I/I0 + 1), gausime ties toje charakteristikos dalyje, kuri kinta pagal eksponentin dsn. Pagal tokias taisykles pakeista realioji voltamperin charakteristika pavaizduota 7.11, b paveiksle. I jo matome, kad tamp kitimo srityje U aproksimavimas bus geras, nes ioje srityje turime beveik ties. Konstanta apskaiiuojama labai paprastai:

tan . (7.29)

iuolaikiniams silicio puslaidininkiniams prietaisams = 40. iuo bdu gerai aprok-simuojama tik pradin voltamperins charakteristikos dalis kol srov nevirija keli miliamper. Tolimesn puslaidininki voltamperins charakteristikos dalis yra tiesin. Sudtingesns formos voltamperins charakteristikos aproksimuojamos transcendenti-ni funkcij sumomis. Tunelinio diodo charakteristikos aproksimavimui labiausiai tinka tokia iraika:

)1(ee uu DAui . (7.30)

ioje iraikoje pirmasis sandas apibdina diodo srovs tunelin dedamj, o antrasis sandas difuzin dedamj. (7.30) formuls sandai pavaizduoti 7.12 paveiksle trichinmis linijomis. Itisin kreiv vaizduoja vis srov. iame aproksimavime reikia apskaiiuoti ke-turis koeficientus: A, D, ir . Ties voltamperins charakteristikos P taku antrj (7.30) iraikos sand galima paneigti. Tada koeficient A ir apskaiiavimui galima panaudoti ekstremumo bei aproksimuotos ir realiosios charakteristik sutapimo take P slygas. Panaudoj ias slygas, gauname lygtis koeficientams A ir apskaiiuoti

P

I

0 U1

Q

U2 U

I1

I2

U3

Aue-u D(eu-1)

7.12 pav. Tunelinio diodo voltamperins charakteristikos aproksimavimas

eksponeni suma

0e)1(d

d1

1

1

U

Uu

UAu

i ,

(7.31)

1e1UAIi .

(7.32)

Antrojo sando D ir koeficient apskaiiavimui pakanka pareikalauti, kad aproksimuota ir realioji charakteristikos sutapt takuose ties tampomis u = U2 ir u = U3. Taip gaunama dviej lygi sistema. 7.2.3. Aproksimavimas tiesi atkarpomis iuo atveju naudojama tiess lygtis. Charakteristika aproksimuojama, suskaidant j dalis ir kiekvienai daliai parenkant atskir ties

uaii kkk 0 , kk UuU 1 . (7.33)

Tiess padtis parenkama, keiiant koeficientus i0k ir ak. iuo atveju analizin cha-rakteristikos iraik eina dar ir ribos Uk1 ir Uk , nurodanios, kokioms kintamojo (tampos) vertms esant, galioja kiekvienos tiess lygtis. Didinant tiesi atkarp skaii, didja aprok-simavimo tikslumas, bet reikinys tampa gana sudtingas. Praktikai naudojami reikiniai i 2 ir retai i daugiau lygi. Voltamperins charakteristikos, aproksimuotos dviej tiesi atkarpomis

,),(

,,0

00

0

UuUuS

Uui

(7.34)

grafikas parodytas 7.13 paveiksle. iuo at-veju aproksimavimui naudojami du para-metrai charakteristikos pradios tampa U0 ir charakteristikos statumas S. iuolai-kini dvipoli tranzistori jimo charakte-ristik pradios tampa siekia nuo 0,2 V iki 0,8 V, statumas, kaip taisykl, yra apie 10 mA/V. 7.13 paveiksle grafini projekcij metodu nubraiyti srovs impulsai, kurie gaunami siuniant netiesin element nuolatins ir didels amplituds harmonins tampos sum

tUUu mA cos . (7.75)

Punktyrinmis linijomis pavaizduotas procesas, vykstantis elemente su realia charakteristika, itisinmis linijomis kai charakteristika aproksimuota tiesi atkarpomis. Matome, kad, esant didelms virpesi amplitudms, abu srovs impulsai skiriasi nedaug. Jeigu abiej impuls sekas iskleistume Furj eilutmis, tai pastebtume, kad ir j spektrai skiriasi labai nedaug. Taigi,

I

t 0 U

A

I

0 UA

IM

U0

Um t

7.13 pav. Voltamperins charakteristikos aproksimavimas dviem tiesi atkarpomis

voltamperini charakteristik aproksimavimas ties atkarpomis skirtas tais analizei, kai juose veikia didels amplituds virpesiai. Kai virpesi amplitud nedidel, gauname gana didelius skirtumus tarp proces atvaizduojam realiomis ir aproksimuotomis charakteristikomis. Todl ma amplitudi virpesi atvejui is aproksimavimas netinka.

7.3. Netiesini tais analizs metodai 7.3.1. Bendrieji analizs principai Dauguma netiesini tais, galios stiprintuvai, moduliatoriai, generatoriai ir kiti, maitinami nuolatine srove. iame skyriuje parodyta, kad netiesini element parametrai kintamajai srovei (diferencialiniai parametrai) priklauso nuo nuolatins srovs ir tampos, t.y. nuo parinkto darbo tako. Todl pirmasis netiesini tais analizs udavinys yra surasti nuolatini srovi ir tamp reikmes grandins elementuose. Nuolatins srovs grandini analiz netiesiniame taise galima atlikti grafikai ir analizikai. Grafin analiz yra vaizdesn ir paprastesn, taiau maiau tiksli. Analizin analiz tikslesn, bet sudtingesn. Jos metu daniausiai skaiiuojamos varins grandinls su netiesiniais elementais. iuose skaiiavimuose netiesinis elementas pakeiiamas statine vara R0, apskaiiuota i voltamperins charakteristikos. Ininerinje praktikoje labiau paplitusi grafin analiz. Svarbiausia netiesini tais savyb yra j sugebjimas keisti virpesi spektr. Todl pagrindinis kintamosios srovs grandini analizs netiesiniuose taisuose udavinys yra j ijimo virpesi spektro nustatymas. Bendriausias netiesini tais kintamosios srovs grandini analizs metodas yra dife-rencialini lygi metodas. Taiau is metodas labai sudtingas, nes tenka sprsti netiesines diferencialines lygtis ir retai taikomas inineriniuose skaiiavimuose. Superpozicijos principas netiesinse grandinse negalioja. Todl j analizei taikyti paprast, superpozicijos principu pagrst tiesini grandini metod negalima. Netiesini elektronini grandini analiz ymiai supaprastja, kai analizuojamasis taisas suskaidomas tipines netiesines grandis. Tipin netiesin grandis susideda i dviej dali. Pirmoji tai netiesin beinercin grandis. Antroji tiesin grandis su aktyvija jimo vara. Tipines netiesines grandis sudaro dauguma paprasiausi elektronikos tais, toki kaip vienos pakopos stiprintuvai, moduliatoriai, generatoriai ir kitokie, kai j darbo virpesi spektro daniai daug emesni u netiesinio elemento tranzistoriaus arba diodo ribin dan. Kai darbo virpesi daniai artimi netiesinio elemento ribiniam daniui, elementas tampa inerciniu ir todl grandies nebegalima iskaidyti netiesin beinercin ir tiesin inercin dalis.

Tipin netiesin grandis analizuojama dviem etapais. Pirmiausiai randamas virpesio spektras netiesinio beinercinio elemento ijime. Po to analizuojamas gautojo virpesio povei-kis tiesinei grandinei. Antroji analizs udavinio dalis sprendiama, panaudojant inomus tiesini grandini analizs metodus.

Tarkime, kad netiesinio beinercinio elemento voltamperin charakteristika parinkto darbo tako A aplinkoje apraoma funkcija i = f(u). Kai tokio elemento jim siuniamas virpesys uIN(t), ijimo virpesys bus taip pat laiko funkcija, tik pakeista pagal voltamperins charakteristikos kitimo dsn:

)]([)( INI tufti .

(7.36)

Bendruoju atveju virpesio iI(t) spektras )(I I randamas, pasinaudojant tiesiogine Furj

transformacija:

ttifI tj de)]([)( INI .

(7.37)

Akivaizdu, kad ijimo virpesio spektras )(II skiriasi nuo jimo virpesio spektro )(IN I

.

Kai netiesin grandin veikia harmoniniai virpesiai, ijimo virpesio spektro nustatymo metodika priklauso nuo voltamperins charakteristikos aproksimavimo bdo. Voltamperines charakteristikas aproksimuojant algebriniu polinomu, skaiiavimuose naudojamos kartotini kamp formuls, todl toks metodas vadinamas kartotini kamp metodu. Tas charakteristikas aproksimuojant tiesi atkarpomis, pagrindinis skaiiavimuose naudojamas dydis netiesinio elemento srovs nukirtimo kampas , todl is metodas vadinamas nukirtimo kampo metodu. Atliekant grafin netiesinio taiso analiz, kai analizin voltamperins charakteristikos iraika neinoma, ijimo virpesio spektr patogu nustatyti grafiniu bdu. Tam tinka penki arba trij ordinai metodai. Isiaikinkime iuos metodus. 7.3.2. Kartotini kamp metodas spektrui apskaiiuoti

Tarkime, kad netiesins grandins voltamperin charakteristika aproksimuota polinomu

n

k

nn

kk uauauaauai

0

2210 .

(7.38)

i grandin gali bti siuniami harmoniniai

tUtu m 0IN cos)( , (7.39)

arba biharmoniniai

tUtUtu mm 2211IN coscos)( , (7.40)

arba poliharmoniniai virpesiai

n

kkkm tUtu

1IN cos)( .

(7.41)

Reikia nustatyti netiesinio elemento reakcijos spektr, t.y. apskaiiuoti srovs iI(t) spektr. Pasiaikinkime kartotini kamp metod, kai netiesiniame elemente darbo take A veikia

vienas harmoninis virpesys. iuo atveju grandin turi bti siuniama darbo tak A nustatanios ir harmonins tamp suma

tUUtu mA 0IN cos)( (7.42)

ra (7.42) iraik (7.38) voltamperin charakteristik, gauname netiesinio elemento reakcij

nmAnmAmA tUUatUUatUUaati )cos()cos()cos()( 0

202010I

(7.43)

Srovs spektr galima rasti, pasinaudojant ne Furj transformacija, bet trigonometrinmis

kartotini kamp formulmis

xx 2cos2

1

2

1cos2 ,

(7.44)

xxx 3cos4

1cos

4

3cos3 ,

(7.45)

xxx 4cos8

12cos

2

1

8

3cos4 ,

(7.46)

ir iskaidyti deinij (7.43) iraikos pus iki paprast trigonometrini iraik sumos. Pasi-naudojus kartotini kamp formulmis, gaunama itokia ijimo srovs iraika:

tnItItItIIti nmmmm 00302010I cos3cos2coscos)( ; (7.47)

ia

233

32

22

21002

3

2

1mAAAmA UUaUaUaUaUaaI ,

332

32114

332 mmAmAmm UaUUaUUaUaI ,

(7.48)

232

222

3

2

1mAmm UUaUaI ,

3334

1mm UaI .

` Matyti, kad, netiesin element pasiuntus harmonin tamp, pro j teka srov, sudaryta i harmonini dedamj, kuri danis kartotinas jimo virpesio daniui. io elemento ijimo srovs spektras pavaizduotas 7.14 paveiksle. Taigi, ijimo spektras diskretus. Jei (7.38) eilut begalin, harmonik taip pat be galo daug. Kai i eilut baigtin, harmonik skaiius baigtinis ir lygus polinomo laipsniui. Harmonik amplituds, randamos i (7.48) formuli, priklauso nuo

darbo tako tampos UA. Kai reikia rasti ntj netiesinio elemento srovs harmonik, jo voltamperin charakteristik tenka aproksimuoti ne emesnio kaip ntojo laipsnio polinomu. Ijimo virpesyje lygini harmonik nuolatin dedamoji priklauso tik nuo polinomo dedamj su lyginiais laipsniais, o nelygini harmonik tik nuo polinomo dedamj su nelyginiais laipsniais. Danio keitikliuose, moduliatoriuose ir kituose elektroniniuose taisuose netiesin ele-ment veikia keletas harmonini ar artim harmoniniams virpesi. Isiaikinkime netiesinio elemento poveik dviej harmonini virpesi sumai biharmoniniam virpesiui. ra (7.38) voltamperins charakteristikos iraik darbo tako tamp UA ir bihar-moninius virpesius i (7.40), gautume gana sudting udavin. Udavinio supaprastinimui priimkime, kad aproksimuotos voltamperins charakteristikos koordinai pradia sutampa su darbo taku. Tada voltamperins charakteristikos analizin iraika bus tokia:

Ikm

0 20 0 30

7.14 pav. Netiesinio elemento ijimo srovs spektras, esant harmoniniam poveikiui

n

k

nn

kk ububububi

1

221 .

(7.49)

Sprendiant tok supaprastint udavin (7.49) voltamperins charakteristikos iraik raoma tik kintamoji poveikio dalis. Biharmoninio virpesio atveju tai (7.40). Atlik mintus veiksmus ir supaprastin trigonometrines iraikas, gauname toki per netiesin element tekani srov:

222212I 2

1

2

1)( mm UbUbti

tUUbUbb mmm 11

223

2131 cos

2

3

4

3

tUUbUbb mmm 12

213

2231 cos

2

3

4

3

tUbtUb mm 22221

212 2cos

2

12cos

2

1

tUbtUb mm 23231

313 3cos

3

13cos

3

1

ttUUb mm )cos()cos( 2121212

ttUUb mm )2cos()2cos(4

321212

213

ttUUb mm )2cos()2cos(4

31212

2213

(7.50)

(7.50) iraika gauta pasinaudojus kartotini kamp trigonometrinmis iraikomis ir paplitusia bei gerai visiems inoma iraika

)cos()cos(2

1coscos yxyxyx .

(7.51)

I (7.51) iraikos matome, kad ijimo srovje iI(t) atsirado papildoma nuolatin dedamoji ir trys grups vairaus danio harmonini dedamj:

1 danio virpesio harmonikos, kuri danis k11, k1 = 1,2,,n; 2 danio virpesio harmonikos, kuri danis k22, k2 = 1,2,,n; kombinacini dani harmonins dedamosios, kuri danis k1k2 = k11 k22,

k1 +k2 = 2,3,,n. Kombinacini dani harmonins dedamosios atsiranda netiesinio elemento ijimo srovje, esant bent biharmoninio signalo poveikiui. i dedamj dan priimta apibdinti eils numeriu k, kuris lygus koeficient k = k1 + k2 sumai. Paprasiausi yra antrosios eils kombinaciniai daniai, 1 . sidmtina, kad kombinacini dani eils numeris k negali viryti voltamperin charakteristik aproksimuojanio polinomo eils n. Pavyzdiui, esant n = 3, ijimo srovje bus antrosios ir treiosios (2 2, 2 ) eils kombinacini dani dedamosios. 7.15 paveiksle pavaizduotas netiesinio elemento su voltamperine charakteristika ap-roksimuota treiosios eils algebriniu polinomu ijimo srovs amplitudi Ikm spektras. ia

pirmosios eils kombinacins dedamosios pavaizduotos trichinmis linijomis, o antrosios eils kombinacins dedamosios punktyrinmis linijomis. Kombinacinis danis, kaip bet koks kitas danis, yra visuomet teigiamas dydis. Gavus neigiam kombinacin dan k11 k22, j reikia pakeisti teigiamu daniu k22 k11, nes cos(k11 k22) = cos(k22 k11) yra to paties danio harmoniniai virpesiai.

7.3.3. Nukirtimo kampo metodas spektrui apskaiiuoti Tarkime, kad netiesin beinercin element, kurio voltamperin charakteristika aprok-simuota dviem tiesi atkarpomis

,),(

,,0

00

0

UuUuS

Uui

(7.52)

darbo take A siuniama harmonin tampa Umcos t. Netiesiniame elemente vykstantys procesai pavaizduoti 7.15 paveiksle. Srovs analizin iraika gaunama, raius (7.52) darbo tako tamp UA ir harmoninio virpesio iraik:

)cos()( 0I tUUUSti mA (7.53)

ia ir toliau raoma tik antroji (7.52) sistemos lygtis, todl reikia nepamirti, kad (7.53) lygyb teisinga tik tada, kai iI 0, Likusiame periodo intervale reikia imti iI = 0. I 7.16 paveikslo ir (7.53) formuls matyti, kad srov, tekanti pro netiesin element, yra kosinusini impuls formos. Tokius impulsus galima apibdinti dviem parametrais: amplitude IM ir nukirtimo kampu . Nukirtimo kampas yra toks fazs kampas, kuris atitinka pus periodo dalies, kurios metu per netiesin element teka srov (7.16 pav.).

veskime ijimo srovs iraik srovs impulso amplitud IM ir nukirtimo kamp . Kai t = , iI(t) = 0, todl

I

0 U

A

I

0 UA t

IM

t

U0

Um

2

2

7.16 pav. Nukirtimo kampo metodas

0

Ikm

21 22 1 2 31 32

1+2 1-2

1+22 1-22 21+2 21-2

7.15 pav. Netiesinio elemento ijimo srovs spektras, esant biharmoniniam poveikiui

)cos(0 0 mA UUUS . (7.54)

I (7.54) labai paprastai gaunama iraika nukirtimo kampui apskaiiuoti:

m

A

U

UU 0cos

.

(7.55)

I ios iraikos iplaukia tokios sidmtinos ivados: 1. Kai UA = U0, nukirtimo kampas = /2; 2. Kai UA < U0, nukirtimo kampas < /2; 3. Kai UA> U0, nukirtimo kampas > /2; 4. Kai UA U0 = Um, nukirtimo kampas = ; 5. Kai UA U0 > Um, io metodo taikyti netiesins grandins analizei negalima, nes

grandin yra tiesin. Kai t = 0, iI(t) = IM, todl

)cos1()( 0 mmAM SUUUUSI . (7.56)

Pasinaudojus (7.55) ir (7.56), (7.53) iraik galima perrayti taip, kad joje bt naudojami IM ir parametrai:

t

tIti M ,

cos1

coscos)(

I.

(7.57)

Kadangi (7.57) iraika apibdina periodikai pasikartojanius srovs impulsus, srovs iI(t) harmonik amplituds randamos, pasinaudojus Furj eiluts koeficient formule. i formul lygins formos impulsams yra tokia:

)d()cos(cos1

coscos

1ttn

tII Mnm

.

(7.58)

Suintegravus gauname

)(nMnm II (7.59)

ia

,2,1,)cos1()1(

)sincoscos(sin2)(

2

n

nn

nnnn

(7.60)

harmonik koeficientai, danai vadinami Bergo koeficientais. Kai n = 0 ir n = 1, koeficient 0 ir 1 iraikos tokios:

)cos1(

cossin)(0

(7.61)

)cos1(

sincos)(1

(7.62)

Koeficient 0, 1, 2, 3 ir j

santykio 1/0 kaip funkcij grafikai pateikti 7.17 paveiksle.

Skaiiuojant srovs harmonik amplitudes i (7.59) formuls, harmonik koeficient reikms duotajam randamos i grafiko, lenteli arba formuli. Turint harmonik koeficient grafikus, lengva tyrinti duotosios harmonikos amplituds kitim, keiiant nukirtimo kamp, kai IM pastovus. ntosios harmonikos amplitud bus maksimali, kai nukirtimo kampas

nn

3

2opt .

(7.63)

Jeigu nukirtimo kamp reikia pakeisti taip, kad srovs amplitud IM likt nepakitusi, tai reikia kartu pakeisti Um ir UA. 7.18 paveiksle parodytas tamp parinkimas, kad bt gauti nukirtimo kampai 1 = / 2, 2 < / 2, 3 > / 2 ir isaugota srovs impuls amplitud I

I pateikt netiesini grandini

analizs pavyzdi matyti, kad tarp netiesini ir tiesini grandini yra principinis skirtumas: tiesins grandins ijime negali atsirasti toki dani dedamj, koki nebuvo grandins jime. Netiesins grandins ijime prieingai, atsiranda toki dani dedamosios, kuri nebuvo grandins jime. Nauj dani atsiradimo netiesinse grandinse reikiniu pagrstas lygintuv, detektori, danio daugintuv, moduliatori ir kit elektronini taisu darbas. Taiau is reikinys gali bti ir alingas, pavyzdiui, tiesiniuose stiprintuvuose, kai stiprinamas didels amplituds signalas.

-0,1

0,2

/ 0,25 0,5 0,75 1 0

n , 1/0

3 2

1

0

0,1

0,5

0,4

0,3 1/0

2

1

7.17 pav. Harmonik koeficient n ir j santykio priklausomybs nuo nukirtimo kampo

0

0,2

0,2

0,8

0,6

0,4

1

n

/ 0,25 0,5 0,75 1

3 2

0

1

7.19 pav. Harmonik koeficient n priklausomyb nuo nukirtimo kampo

7.3.4. Grafinis spektro nustatymo metodas Grafiniai analizs metodai nra tiksls, taiau labai patogs greitam inineriniam netiesini ikraipym vertinimui galios stiprintuvuose, moduliatoriuose ir kituose taisuose, kuriuos siuniami didels amplituds virpesiai. Kitas io metodo privalumas nereikia turti aproksimuotos netiesinio elemento voltamperins charakteristikos. inomi penki ir trij ordinai grafiniai spektro nustatymo metodai.

Isiaikinkime penki ordinai metod. Tarkime, kad netiesin element, kurio voltamperin charakteristika pavaizduota 7.20 paveiksle siuniamas harmoninis virpesys. Penki ordinai metodu galima nustatyti netiesinio elemento ijimo srovs nuolatin dedamj I0 ir keturi pirmj spektro dedamj am-plitudes I1m, I2m, I3m, I4m. Taigi, iame metode i anksto numatyta, kad ijimo srovs spektre bus tik penkios dedamosios

tItIIti mm 02010I 2coscos)(

tItI mm 0403 4cos3cos . (7.67)

ioje iraikoje yra penki neinomieji: I0 ir I1m, I2m, I3m, I4m. J suradimui reikia suformuluoti penkias slygas. Tam geriausiai tinka reikalavimai, kad, esant fazs kampui t lygiam 0, / 3, / 2, 2 / 3 ir , pagal (7.67) formul apskaiiuotos ijimo srovs verts iI(t) bt lygios atatinkamom i voltamperins cha-rakteristikos nustatytom srovi reikmms, kurios 7.20 paveiksle paymtos Imax, I1, IA, I2 ir Imin. Fazs kamp dydis parinktas toks, kad tamp ayje tarp tak bt vienodi atstumai. Pasinaudoj iomis penkiomis slygomis gauname toki penki lygi sistem:

mmmm IIIIII 43210max ,

mmmm IIIIII 4321012

1

2

1

2

1 ,

mmA IIII 420 , (7.68)

mmmm IIIIII 4321022

1

2

1

2

1 ,

mmmm IIIIII 43210min .

Isprend (7.68) lygi sistem, gauname formules nuolatins dedamosios ir pirmj keturi spektro dedamj apskaiiavimui i voltamperins charakteristikos:

21minmax0 26

1IIIII ,

21minmax13

1IIIII m ,

I

0

2/3

IA

Imin

Imax

I2

I1

UA

/3 /2

A

U 0

t

7.20 pav. Penki ordinai metodas spektrui nustatyti

Am IIII 24

1minmax2 ,

(7.69)

21minmax3 26

1IIIII m ,

Am IIIIII 6412

121minmax4 .

Skaiiavim patikrinimui reikia susumuoti pagal (7.69) formules apskaiiuotas sroves. J suma, kaip tai iplaukia i (7.68) lygi sistemos pirmosios lygties, turi bti lygi Imax. Maiau tikslus yra trij ordinai metodas. Juo apskaiiuojama nuolatin dedamoji I0 ir dvi harmonins dedamosios I1m bei I2m. Tai supaprastintas penki ordinai metodas, kuriame panaudotos tik trys tak sutapdinimo slygos t = 0, / 2 ir . 7.4. Spektro keitimo pricipai. Netiesiniai ikraipymai 7.4.1. Nauj spektro dedamj sukrimas ir netiesiniai ikraipymai Signaluose sukurti naujas spektro dedamsias gali tik taisai su netiesiniais elementais. Prisiminkime signal perdavim per netiesinius elementus. Visi netiesiniai elementai keiia siuniam juos virpesi form. 7.21 paveiksle parodyta, kaip netiesiniame elemente pakinta harmoninio virpesio forma. I io paveikslo matome, kad ijimo srovje padidja nuolatin dedamoji I0 , lyginant su darbo tako srove IA , ir pakinta harmoninio virpesio pusperiodi forma: vieni pusperiodiai, priklausomai nuo to, kokios linijos IA ar I0 atvilgiu jie lyginami, pasidaro didesni arba siauresni, kiti emesni arba platesni. Kadangi netiesinio elemento ijimo srov yra lygin periodin funkcija, tai j galima iskleisti lygini funkcij Furj eilute

tItItIIti mmm 0302010I 3cos2coscos)( (7.70)

Jeigu elementas bt tiesinis, tai ijimo srov bt tokia:

tIIti mA 0I cos)( . (7.71)

Taigi, netiesinis elementas sukuria ijimo srovje naujas, jimo signale nesanias, spektro dedamsias. Stiprintuvuose harmonik atsiradimas yra nepageidautinas reikinys. Taiau yra visa eil elektronini tais, kuri veikimas pagrstas harmonik sukrimu. Pavyzdiui danio daugintuvai.

Signalo formos pasikeitimus priimta vadinti netiesiniais ikraipymais. i ikraipym dyd nusako netiesini ikraipym koeficientas kh, kartais dar vadinamas harmonik koeficientu. Galios stiprintuvuose netiesini ikraipym koeficientas apskaiiuojamas taip:

0 U

A

I I

0

0 UA t

IA

t

I0

7.21 pav. Harmoninio virpesio ikraipymai netiesiniame elemente

m

mmmh

I

IIIk

1

24

23

22 .

(7.72)

Jeigu netiesin element vienu metu siuniama daug harmonini virpesi, tai ijimo virpesyje be kiekvieno harmoninio virpesio harmonik atsiranda vairios eils kombinacini dani dedamj. Taigi, iuo atveju dl netiesini ikraipym ijimo virpesio spektre atsiranda daug daugiau nauj spektro dedamj. Kombinacinio danio virpes galime sivaizduoti kaip jimo virpes, paslinkt dani ayje. Kombinacini dani sukrimu pagrstas moduliatori, danio keitikli ir kitoki tais veikimas. Taigi, netiesins grandins gali keisti jimo virpesio spektr: paslinkti j dani ayje bei sukurti nauj dani dedamsias. i netiesini grandini savyb panaudojama daugelyje speciali elektronini tais, pavyzdiui, detektoriuose, moduliatoriuose, danio daugintuvuose bei keitikliuose. Visi ie taisai vadinami virpesi spektro keitikliais. 7.4.2. Spektro keitikli funkcin schema

Vis spektro keitikli funkcin schema vienoda ji susideda i netiesins grandins ir tiesinio filtro. Netiesin grandin, ikraipydama paduodam virpes, sukuria "naujas" spektro dedamsias. Tiesinis filtras jas iskiria. Netiesini grandini ir filtr sandara priklauso nuo konkretaus spektro keitiklio paskirties. Visus spektro keitiklius, galima suskirstyti dvi grupes. Pirmajai grupei priskirtini kei-tikliai, kuriuose tiesinis filtras neturi lemiamos takos netiesins grandins darbui. Toki spektro keitikli funkcin schema pavaizduota 7. 22 paveiksle. Joje panaudota netiesin grandin su voltamperine charakteristika iI = f(uIN) ir tiesinis filtras, kuris apskritai turi kompleksin jimo var

Z . ioje funkcinje schemoje galima laikyti, kad netiesin grandin apkrauta aktyvija (beinercine) apkrova Z(), t.y. tik kompleksins varos moduliu. Tokio spektro keitiklio ijimo virpesio parametrai randami, analizuojant, kaip netiesins grandins ijimo virpesiai veikia tiesin filtr. i analizs metodika taikytina, pavyzdiui, tranzistoriniams danio keitikliams, moduliatoriams, nes tranzistoriaus kolektoriaus grandins filtro taka kolektoriaus srovei yra nedidel. Antrajai grupei priskirtini keitikliai, kuriuose tiesinis filtras turi principin tak ne-tiesins grandins darbui. Toki spektro keitikli funkcin schema pavaizduota 7. 23 paveiksle.

Taip yra, pavyzdiui, lygintuvuose, detektoriuose, i dalies amplitudiniuose kolektoriniuose moduliatoriuose. iuo atveju taiso funkcin schema ir jo analiz sudtingesni.

Antrosios grups spektro keitikliuose per tiesin filtr susidaro grtamasis ryys. Todl ios grups spektro keitikli funkcinje schemoje parodyta netiesin grandin, kurios netiesinio elemento voltamperine

charakteristika iI = f(uIN,uI) priklauso ir nuo ijimo tampos uI. Tiesinis filtras toks pats, kaip ir

uI(t) uIN(t)

iI(t)

Netiesin grandin

iI = f(uIN)

Tiesinis filtras

)(Z

7.22 pav. Pirmosios grups spektro keitikli funkcin schema

Netiesin grandin

iI = f(uIN,uI)

Tiesinis filtras

)(Z uIN(t)

iI(t)

uI(t)

7.23 pav. Antrosios grups spektro keitikli funkcin schema

praeitos grups spektro keitikliuose. Analizuojant antrosios grups spektro keitiklius, dl grtamojo ryio tenka kartu analizuoti tiesin ir netiesin grandines. 7.4.3. Nauding spektro dedamj iskyrimo metodai Daniausiai nauding spektro dedamj iskyrimui naudojami tiesiniai filtrai. Toks dedamj iskyrimo bdas vadinamas filtravimo metodu. Tiesiniais filtrais spektro keitikliuose daniausiai bna lygiagretieji rezonansiniai kontrai arba lygiagreiosios RC grandys. Jie pavaizduoti 7.24 paveiksle.

Lygiagretieji rezonansiniai kontrai naudojami, kai reikia iskirti spektro dedamsias kakokio 0 danio aplinkoje. Kontro parametrai parenkami taip, kad jo rezonansinis danis bt lygus 0. Kontro varos modulis priklauso nuo danio ir apibdinamas tokia iraika:

22

0

1LC

Q

RZ e

;

(7.73)

ia

0

0

0 ,,, r

QC

LQR e kontro parametrai: ekvivalentin

rezonansin vara, charakteringoji arba bangin vara, kokyb ir santykinis iderinimas. (7.73) iraika apibdinama varos danin charakteristika pavaizduota 7.24, c paveiksle. Rezonanso metu kontro vara yra didiausia ZLC(0) = R0e. Daniui tolstant nuo rezonansinio 0, kontro varos modulis staigiai maja. Dl ios prieasties tekant per rezonansin kontr netiesinio elemento srovei, turiniai daug vairaus danio ir gana vienod amplitudi spektro dedamj, bus gaunami didiausi tampos kritimai tik t dedamj, kurioms kontro vara yra didel. Vis kit dedamj tampos kritimai bus labai mai. J filtras (kontras) nepraleidia ir laikome, kad j ijimo tampoje uI(t) nra. Lygiagreiosios RC grandies varos modulis

21

)(RC

RZ

(7.74)

didiausias yra nuolatiniai srovei ( = 0). Jis lygus grandinls rezistoriaus varai R ir daniui didjant maja. Todl RC grandis iskiria nuolatin dedamj ir emj dani dedamsias, kaip tai parodyta 7.24, c paveiksle. Grandies varos kitimo staigum galima keisti keiiant jos laiko pastovij = RC.

0

Ikm

1 2 2+1

ZRC(

21

ZLC( C R C

r

L

a b c

7.24 pav. Lygiagretusis rezonansinis kontras (a), lygiagreioji RC grandis (b) ir j var modulio danins charakteristikos (c), sutapdintos su netiesinio elemento ijimo virpesio spektru

Kitas bdas naudingoms spektro dedamosioms iskirti yra nereikaling spektro deda-mj kompensavimas. is bdas vadinamas kompensavimo metodu. Kompensavimo metodas nereikaling spektro dedamj kompensavimui daniausiai taikomas dvitakiuose taisuose. Juos sudaro du identiki taisai paeiliui siuniantys ijimo signalus bendr apkrov. Apkrovoje, sumuojantis ijimo signalams, kompensuojamos visos lygins arba nelygins spektro harmonikos. Kompensavimo galimyb rodysime sekaniame skyriuje, analizuodami aperiodinius galios stiprintuvus.

8. GALIOS STIPRINTUVAI iuolaikini elektronini rengini atiduodama apkrovai galia daniausiai yra kelios deimtys vat, taiau gali bti ir imtai kilovat. Garso signal stiprintuv ijimo galia danai bna deimtys vat, o atskirais atvejais ji gali siekti ir deimtis kilovat. Toki dideli ijimo gali gavimui reikalingi specials stiprintuvai galios stiprintuvai. Galios stiprintuvai nuo prast tampos ar srovs stiprintuv skiriasi juose naudojamais aktyviaisiais stiprinimo elementais ir j darbo reimais. Galios stiprintuv veikimo principas pagrstas pastoviosios srovs altinio galios kei-timu kintamosios srovs signalus, kuri forma turi sutapti su stiprinamo signalo forma. Todl svarbiausi reikalavimai galios stiprintuvams yra nedideli stiprinam signal ikraipymai ir efektyvus maitinimo altinio galios panaudojimas, t.y. galimai didesnis naudingumo koeficientas.

8.1. Galios stiprinimo pakop ypatumai Pagal stiprinam signal pobd galios stiprintuvai skirstomi aperiodinius ir rezonansinius. Aperiodiniai galios stiprintuvai stiprina plaiajuosius signalus. Toki signal pavyz-diu yra garso ir vaizdo signalai. Aperiodini stiprintuv apkrovos varos maai priklauso nuo danio. Norint gauti didiausi stiprintuvo naudingumo koeficient, jame tampos ir srovs padidinamos iki maksimaliai leistin. Todl stiprintuv aktyvij element voltamperins charakteristikos stiprinamo signalo ribose yra netiesins ir stiprinamas signalas ikraipomas. Didelio naudingumo ir nedideli netiesini ikraipym reikalavimai vienas kitam prietarauja. Todl, projektuojant aperiodinius galios stiprintuvus, tenka iekoti kompromisini sprendim. Rezonansiniai galios stiprintuvai stiprina siaurajuosius radijo signalus. i stiprin-tuv apkrova yra lygiagretusis rezonansinis kontras, kuris iskiria aktyviojo elemento srovs pirmj harmonik. Netiesiniai ikraipymai iuose stiprintuvuose labai nedideli. Todl, esant tiems patiems aktyviesiems stiprintuvo elementams, rezonansinio galios stiprintuvo ijimo galia ir naudingumo koeficientas yra didesni u aperiodinio galios stiprintuvo. 8.1.1. Galios stiprinimo pakop naudingumo koeficientas Vienas i svarbiausi galios stiprintuvo, imanio i maitinimo altinio ir atiduodanio apkrov daug didesn nei kitos taiso pakopos gali, parametr yra naudingumo koeficientas. Elektronini stiprinimo pakop naudingumas apibdinamas vairiais naudingumo koeficientais, taiau daniausiai koeficientu , ireikiamu apkrov atiduodamos galios PI ir pakopos kolektori grandins maitinimo galios P0 santykiu:

0

I

P

P .

(8.1)

I maitinimo altinio imamos galios P0 dalis atiduodama apkrovai, o dalis PK isklaidoma tranzistoriuje:

KI0PPP .

(8.2)

ra i iraik (8.1) gauname:

1,

1 IKKI

PPPP .

(8.3)

Savo ruotu tranzistoriaus sklaidoma galia PK turi bti ne didesn u maksimali leistinj gali PK max (PK max dvipolio ir PD max lauko tranzistoriaus). Taigi, kuo didesnis stiprintuvo naudingumo koeficientas, tuo didesn gali galima atiduoti apkrov su tokios pat galios tranzistoriumi.

Nustatykime 8.1, a paveiksle pateikto BE stiprintuvo pakopos naudingumo koeficient. Jei signalas harmoninis (8.1, c pav.) , apkrov atiduodama galia ireikiama apkrovos tampos uI

amplitude UKm bei srovs iI pirmosios harmonikos amplitude IK1m:

21KK

Imm IUP ,

(8.4)

o i altinio imama galia jo elektrovaros EK ir kolektoriaus srovs nuolatine dedamja IK0 = IKA:

0K0 KIEP .

(8.5)

Tuomet stiprintuvo pakopos naudingumo koeficientas:

2

1

2

1

0K

1K

K

K I

I

E

U mm

(8.6)

ireikiamas tamp santykio = UKm / EK ir srovi santykio = IK1m / IK0 sandauga ie santykiai vadinami kolektoriaus tampos ir srovs inaudojimo koeficientai. Kaip matyti i (8.6) iraikos, pakopos naudingumo koeficientas priklauso nuo signalo amplituds: kuo ji didesn, tuo didesnis naudingumo koeficientas.

Kolektoriaus maitinimo altinio elektrovara EK nulemia maksimali UKm max bei tampos inaudojimo koeficiento maksimali reikm max ir priklauso nuo apkrovos grandins pobdio. Kai kolektoriaus grandin maitinama per rezistori RK, apkrovos vara nuolatinei srovei yra didesn

+EK

uIN UI

a

VT

RK

UBA

A

IB

UBE 0

IBA

b

B

C

0

IK1m

IK1m

UKm UKm

UKE EK

EK/RK

UKA

A IBA

c

IKA

IK

E 'K

8.1 pav. BE stiprintuvo pakopa (a) ir jos jimo (b) bei ijimo (c) charakteristikos

u apkrovos var kintamajai srovei. atvej 8.1, c paveiksle atitinka apkrovos ties AEK. Savo ruotu maksimalios leistinosios ijimo tampos UKm max ar srovs IK1m max amplituds priklauso nuo to, kaip parinktas tranzistoriaus darbo takas. Jei, pavyzdiui, bendrojo emiterio pakopos (8.1 pav.) darbo takas A parinktas apkrovos tiess viduryje, pakopos ijimo tampos amplitud UKm turi bti ne didesn u tranzistoriaus VT darbo tako tamp UKA = EK/2, o ijimo srovs amplitud IK1m darbo tako srov IKA = EK/2RK, nes prieingu atveju darbo takas, juddamas apkrovos tiese, pasieks tak C ir tranzistorius sisotins, arba pasieks tak B ir tranzistorius usidarys. Tokiais atvejais stiprinamas signalas bus ikraipomas. Kadangi ioje stiprinimo pakopoje IK0 IKA, tai gauname, kad tokio stiprintuvo maksimalus naudingumo koeficientas

4

1

22

1

2

1

K

K

K

K

0K

1K

K

Kmax

A

Amm

I

I

E

E

I

I

E

U .

(8.7)

Taigi, varinio stiprintuvo maksimalus naudingumo koeficientas max ne didesnis kaip 25 %. Maitinant tranzistoriaus kolektori per transformatori, drosel ar lygiagretj kontr,

apkrovos vara nuolatinei srovei bna labai maa, apkrovos ties AEK eina beveik vertikaliai. iuo atveju ta pati tampa UKm gaunama, esant daug maesnei maitinimo altinio elektrovarai EK. Todl max < 1 ir max

klas apibdinama jai bdingais tranzistoriaus kolektoriaus srovs nukirtimo kampais . Stiprintuv, dirbani A, B, AB ir C klass reimu, tranzistoriaus darbo tako padtys jo jimo charakteristikoje pateiktos 8.2 paveiksle.

Kai nukirtimo kampas lygus , srov per aktyvj element teka vis period. Toks stiprintuvas vadinamas A klass, arba tiesiniu, stiprintuvu. Stiprintuvui dirbant A klass reimu, tranzistoriaus darbo takas AA parenkamas jimo charakteristikos tiesinje dalyje taip, kad, veikiant signalui, tranzistorius nepereit soties ar atkirtos reim. Dirbant A klass reimu, netiesiniai ikraipymai bus minimals, o neikraipyto signalo amplitud maksimali, jei darbo takas bus parinktas apkrovos tiess viduryje (8.1, c pav.), vienodu atstumu nuo soties ir atkirtos tak C ir B. Taiau stiprintuvo, dirbanio A klass reimu, naudingumo koeficientas yra nedidelis: vientakiuose stiprintuvuose be transformatoriaus jis ne didesnis kaip 25 %, su transformatoriumi ne didesnis kaip 50 %.

B klass reimo darbo takas AB parenkamas taip, kad, kai nra signalo, tranzistorius bt udaras, o atsidaryt tik per vien

signalo pusperiod (kai jimo tampa tik teigiama arba tik neigiama). Taigi, B klass reimui bdingas nukirtimo kampas = / 2. iam reimui bdingas didesnis naudingumo koeficientas, taiau dl jimo charakteristikos nejautrumo zonos, kai UBE < UB0 atsiranda nemai netiesiniai ikraipymai.

Stiprintuvui dirbant AB klass reimu, tranzistoriaus darbo takas AAB perkeliamas jimo charakteristikos tiesins dalies pradi UBE = UB0. Todl, kai nra jimo signalo, teka nedidel tranzistoriaus darbo tako srov IKA, o dl to kiek sumaja pakopos naudingumo koeficientas ir kartu labai sumaja netiesiniai ikraipymai. AB klass reimas apibdinamas nukirtimo kampais > / 2.

Kai nukirtimo kampas < / 2, Stiprintuvas dirba C klass reimu. C klass reimo darbo takas AC parenkamas taip, kad, kai nra signalo, tranzistorius bt udaras, o atsidaryt tik per nepiln vien signalo pusperiod.

Naudojantis nukirtimo kampo svoka ir septintajame skyriuje vestais harmonik koe-ficientais n(), galima urayti, kad

)(0K0K MII ,

(8.8)

)(1K1K Mm II .

(8.9)

ia IK M kolektoriaus srovs impulso amplitud. raius (8.8) ir (8.9) lygybes (8.6), gaunama toki naudingumo koeficiento iraika:

)(

)(

2

1

0

1

.

(8.10)

ioje iraikoje srovs inaudojimo koeficientas = 1() / 0(). pastarj formul raius harmonik koeficient iraik (7.62) ir (7.63), gaunama formul

AB AAB

AA

IB

UBE

AC

0 UB0 8.2 pav. Stiprintuv, dirbani

A, B, AB ir C klass reimu, tranzistoriaus darbo tako

padtys

cossin

cossin)(

.

(8.11)

I (8.11) formuls iplaukia, kad kai nukirtimo kampas = , srovs inaudojimo koe-ficientas = 1, kai = / 2, = / 2 . Dar daugiau majant , kai 0, = 2. I ia matyti, kad i ties, nukertant srov, galima padidinti naudingumo koeficient iki max < / 2 B klass stiprintuvuose ir iki max > / 2 C klass stiprintuvuose. Taiau iuo atveju aktyvij element srovs forma gerokai skiriasi nuo valdymo elektrodo tampos formos. Norint gauti neikraipytos formos sustiprintus virpesius, tenka naudoti specialias priemones dirbanias filtravimo arba kompensavimo principu.

Kai stiprinami harmoniniai arba artimi jiems virpesiai, t. y. kai stiprinam virpesi spektras yra labai siauras, aktyvusis elementas apkraunamas siaurajuosiu filtru, danai lygiagreiuoju rezonansiniu kontru. Filtras i kolektorins srovs spektro iskiria stiprinamj virpes, kitus virpesius, atsiradusius dl netiesinio pakeitimo (auktesnes harmonikas), slopina. Tai yra rezonansiniai galios stiprintuvai. Jie bna B ir C klasi. Plaiajuosiams virpesiams stiprinti naudojami dvitakiai B klass stiprintuvai. Tranzistoriai suadinami prieing fazi tampomis, j srovs sudedamos taip, kad srovs forma apkrovoje sutapt su stiprinamo virpesio forma. ia naudojamas kompensavimo principas.

A klass stiprinimo reimu daniausiai dirba nedidels galios vientakiai stiprintuvai. B ir AB klass reimais daniau dirba didesns galios dvitakiai stiprintuvai. C klass reimu dirba rezonansiniai galios stiprintuvai.

Be A, B, AB ir C klass stiprinimo reim iuolaikiniuose stiprintuvuose naudojamas dar D klass reimas. D klass reimo stiprintuvuose aktyvusis stiprinimo elementas dirba rakto reimu ir pro j teka staiakampi impuls formos srov. ios klass stiprintuv pagrindinis privalumas yra didelis naudingumo koeficientas, trkumas pakankamai sudtinga stiprintuvo schema. D klass galios stiprintuvai naudojami iuolaikiniuose sistuvuose, kai reikia ypatingai didelio naudingumo koeficiento. 8.1.3. Netiesiniai ikraipymai galios stiprintuvuose Kad bt didesnis naudingumo koeficientas ir geriau panaudojamas tranzistorius, maksimalios tranzistoriaus srovs bei tampos parenkamos kaip galima artimesns maksimalioms leistinosioms tranzistoriaus tampoms bei srovms. Todl veikiant signalui, tranzistoriaus bsena kinta plaiame jo charakteristik diapazone ir irykja j, ypa jimo charakteristikos, netiesikumai, sukeliantys galios stiprintuvuose netiesinius ikraipymus.

Netiesiniai stiprintuvo ikraipymai nusakomi netiesini ikraipym koeficientu (7.73), kur galima apskaiiuoti grafins analizs metodu, sudarius stiprintuvo dinamin perdavimo charakteristik iK = f(uIN). Vientakts pakopos dinaminei perdavimo charakteristikai sudaryti tranzistoriaus jimo charakteristikoje (8.3, a pav.) atidedami takai 1, 2, 3..., atitinkantys bazs srovs reikmes t statini ijimo charakteristik linij, kurios susikerta su apkrovos tiese.

IB2

UBE2 UBE6 UBE1

6

5

4

2

3

1

IB

UBE 0

IB6

IB5

IB4

IB3

a

IB2

5 4

3

2

6

1

0 uIN1 uIN2 uIN2 UKE EK uIN

IB1=0

c

IK1

IK IK

IK2

IK3

0

IK6

IK4 IK5

IB6

b

8.3 pav. Grafinis vientakio galios stiprintuvo dinamins perdavimo charakteristikos sudarymas

(8.3, b pav.). Gautosios kolektoriaus srovs atidedamos dinamins perdavimo charakteristikos grafike (8.3, c pav.). Atitinkamos uIN reikms apskaiiuojamos i lygybs

ninn iRuu BBEIN ;

(8.12)

ia Ri signalo altinio vidin vara; n tako charakteristikose eils numeris. Matyti, kad gautoji dinamin perdavimo charakteristika yra S raids formos. Virutinis

charakteristikos dalies kreivumas atsiranda dl tranzistoriaus bazs srovs stiprinimo koeficiento priklausomybs nuo kolektoriaus srovs dydio: didjant kolektoriaus srovei, maja. Apatins charakteristikos dalies kreivumas atsiranda dl jimo charakteristik netiesikumo. ios dalies kreivum galima sumainti, didinant signalo altinio vidin var. Minimals netiesiniai ikraipymai gaunami tuo atveju, kai darbo takas parinktas dinamins perdavimo charakteristikos tiesins dalies viduryje.

Dvitakts pakopos dinamin perdavimo charakteristika gaunama i dviej vientaki pakop charakteristik iK1 = f1 (uIN) ir iK2 = f2(uIN) pagal itoki formul:

)()( BIN2BIN1K AA UufUufi ; (8.13)

ia UBA tranzistori bazsemiterio tampa (prietampis) parinktame darbo take A. Nuo tampos UBA labai priklauso dvitakio stiprintuvo perdavimo charakteristikos pobdis ir netiesini ikraipym dydis stiprintuve. 8.4, a paveiksle pavaizduota dvitakio galios stiprintuvo, kuris dirba C klass reimu, dinamin perdavimo charakteristika. Matome, kad ma signalo reikmi srityje ji netiesika. Todl stiprintuve bus gana dideli netiesiniai i-kraipymai. Sumainus UBA tamp ir pervedus

stiprintuv dirbti AB klass reimu, jo perdavimo charakteristika mintoje srityje itiesinama. Tai aikiai pastebima 8.4, b paveiksle.

I dinamins charakteristikos, panaudojus trij arba penki ordinai (7.70) formules, surandamos harmonik amplituds ir po to netiesini ikraipym koeficientas.

Netiesiniams ikraipymams mainti galios stiprintuvuose sudaromas neigiamasis grtamasis ryys.

8.2. Rezonansiniai galios stiprintuvai

Rezonansiniai galios stiprintuvai daniausiai naudojami sistuvuose radijo dani vir-pesiams stiprinti. Galinguose sistuviniuose rezonansiniuose galios stiprintuvuose naudojami specials galingi tranzistoriai arba galingos generatorins lempos. Vientakio tranzistorinio rezonansinio galios stiprintuvo schema pateikta 8.7 paveiksle. I io paveikslo matome, kad tai nedaug pakeistas klasikasis rezonansinis (selektyvusis) stiprintuvas. Jame atskirtos bazs ir kolektoriaus maitinimo grandins. Tam panaudotas atskiras bazs maitinimo altinis EB. Toks sprendimas leidia panaikinti grtamj ry per bendr maitinimo altin. EK ir

UBA UBA +UBA

uIN uIN

IK IK

+UBA

a b

8.4 pav. Dvitakio galios stiprintuvo dinamins perdavimo charakteristikos, kai stiprintuvo pakopos

dirba C (a) ir AB (b) klass reimais

uBE(t)

uIN(t)

uI(t)

VT

CK LK

EB +EK

Rap

CF CF

uKE(t)

8.7 pav. Vientaktis rezonansinis galios stiprintuvas

EB maitinimo altini takos stiprintuvo darbui kintamj srovi reime sumainimui stiprintuvo maitinimo grandins uuntuotos filtro kondensatoriais CF. i kondensatori talpa CF parenkama taip, kad j reaktyvioji vara stiprinamojo danio virpesiams 1 / 0CF bt daug maesn u altini EK ir EB vidines varas. Esant tokiems filtro ir altini vidini var santykiams, praktikai visos kintamosios srovs teks ne per altinius, o per filtr kondensatorius. Kitas nagrinjamo stiprintuvo iskirtinis bruoas yra jimo signalo uIN(t) altinio ir apkrovos grandins atskyrimo nuo stiprintuvo nuolatini srovi bdas. iose stiprintuv schemos vietose prasta matyti skiriamuosius kondensatorius. Nagrinjamame stiprintuve iam udaviniui isprsti panaudotas transformatorinis ryys, nes transformatoriais galima suderinti labai besiskirianias vidines ir apkrovos varas.

nagrinjamojo galios stiprintuvo jim tranzistoriaus VT baz, paduodama i altinio EB darbo tak nustatanti tampa UBA = EB ir stiprinamoji UINm amplituds 0 danio harmonin tampa

tUEtu m 0INBBE cos)( . (8.21)

Tranzistoriaus VT bazs tampa EB parenkama tokia, kad bt gaunamas B arba C klass darbo reimas. Todl kolektoriaus grandine teka srovs impulsai. Kolektoriaus grandinje jungtas

auktos kokybs rezonansinis kontras, kurio rezonansinis danis KK0 1 CL sutampa su

stiprinamojo virpesio daniu. Todl kolektoriaus tampos forma nepriklauso nuo kolektoriaus srovs formos ir ji visuomet yra harmonin

tUEtu m 0KKKE cos)( .

(8.22)

Tai reikia, kad momentins srovs ir tampos verts nra susietos vienareikme priklausomybe, kaip tai yra variniuose stiprintuvuose.

Kolektoriaus tampos uKE(t) amplitud UKm nulemia rezonansinio galios stiprintuvo darbo reim. Skiriami trys tik rezonansiniams galios stiprintuvams bdingi darbo reimai: netemptas, krizinis ir pertemptas.

Darbo tako padtys stiprintuvo ijimo charakteristikose ir kolektoriaus impuls forma, esant netemptam, kriziniam ir pertemptam darbo reimams, pateikti 8.8 paveiksle. iame paveiksle paprastumo dlei priimta, kad darbo tako A padtis, nesant jimo signalo, sutampa su kolektoriaus maitinimo altinio elektrovara EK. jimo signalas periodikai stumdo darbo tak A apkrovos charakteristika. Kadangi stiprintuvas dirba B arba C klass reimu ir tik dal periodo per tranzistori teka srov, jo apkrovos charakteristika yra lauta linija. Ji 8.8 paveiksle pavaizduota pastorinta linija. Ant ios linijos yra atidti takai A' ir A", atitinka minimali ir maksimali kolektoriaus tampos momentines uKE(t) vertes.

Reimas vadinamas netemptu, jei minimali kolektoriaus momentin tampa

0t

IK

0

a

IBmax

UKm UKm

EK

A 0

UKE

IK

A'

A"

uKE min

0t

IK

0

A"

uKE min

A'

b

IBmax

UKm UKm

EK

A 0

UKE

IK

c

A"

uKE min

A'

IBmax

UKm UKm

EK

A 0

UKE

IK

0t

IK

0

8.8 pav.Darbo tako padtys stiprintuvo ijimo charakteristikose ir kolektoriaus

impuls forma, esant netemptam(a), kriziniam (b) ir pertemptam (c) darbo

reimams

mUEu KKminKE (8.23)

atitinkanti maksimali bazs srov IBmax nepasiekia tranzistoriaus kritinio reimo linijos, nuo kurios prasideda tranzistoriaus sotinimas (8.8, a pav.). Dirbant stiprintuvui iuo reimu, kolektoriaus srovs impulsai yra i apaios apribotos kosinusoids formos, kaip tai parodyta 8.8, a paveiksle.

Didinant jimo tampos amplitud, kartu didja ir kolektoriaus tampos amplitud UKm. Darbo tako kratutin padtis A' bei kolektoriaus tampos minimumas pasiekia kritinio reimo li-nij. Toks reimas vadinamas kriziniu (8.8, b pav.). Reimas vadinamas pertemptu, jei, esant minimaliai kolektoriaus tampai, jos verts patenka ant kritinio reimo linijos. iuo atveju kratin darbo tako padtis A' slenka tranzistoriaus kritinio reimo linija emyn. Taip vyksta todl, kad esant maoms kolektoriaus tampoms tranzistorius yra sotintas ir jo srov priklauso tik nuo kolektoriaus tampos ir visikai nepriklauso nuo jo bazs srovs. io proceso metu tranzistoriaus emiterio srov persiskirsto kolektoriaus srov maja, o bazs srov didja. Dl to kolektoriaus srovs impulso virnje atsiranda dubimas (8.8, c pav.).

Esant stipriai pertemptam reimui, kai UKm > EK, dal periodo kolektoriaus tampa gali bti neigiama. iuo atveju, pasikeitus kolektoriaus tampos enklui, pasikeiia kolektoriaus srovs kryptis.

Daniausiai naudojami yra krizinis arba silpnai pertemptas rezonansini galios stiprintuv reimai. Todl toliau panagrinkime tik krizin reim. Kai reikia gauti netempt arba pertempt reimus, truput sumainama arba padidinama tranzistoriaus bazs srov.

Didiausi gali rezonansinis galios stiprintuvas gali atiduoti kriziniame arba silpnai pertemptame reimuose. Isiveskime pagrindines iraikas apibdinanias rezonansin galios stiprintuv kriziniame reime. Kolektoriaus tampos inaudojimo koeficientas

K

minKEK

K

K

E

uE

E

U mkr

,

(8.24)

esant kriziniam reimui, galima laikyti lygiu vienetui, nes minimali momentin kolektoriaus tampa uKE min tesiekia nuo 0,2 V iki 0,3 V. Todl stiprintuv visikai apibdina jo ijimo grandins parametrai: kolektoriaus maitinimo altinio elektrovara EK, kolektoriaus srovs impuls amplitud IKM ir jos nukirtimo kampas . i trij parametr pakanka, nes jimo grandins parametrai vienareikmikai susij su ijimo grandins parametrais: iK = iB, IKM = IBM, o nukirtimo kampo dydis priklauso nuo bazs tampos amplituds UINm ir darbo tako tampos UBA = EB.

8.3. Aperiodiniai galios stiprintuvai Skirtingai nuo rezonansini galios stiprintuv aperiodini stiprintuv apkrova aperiodin.Tai gali bti rezistorius, transformatorius ar droselis. ie stiprintuvai naudojami garso ir vaizdo signalams, taip pat aukto danio moduliuotiesiems virpesiams su nuslopinta alutine juosta stiprinti. Todl, be naudingumo koeficiento, aperiodiniams galios stiprintuvams labai svarbios yra daninius ir netiesinius ikraipymus vertinanios charakteristikos bei parametrai: danin amplitudins charakteristika, praleidiamj dani juostos plotis, netiesini ikraipym koeficientas.

Kai reikalingi palyginti maos ijimo galios PI, naudojami A ir B klasi aperiodiniai galios stiprintuvai. Esant didesnms galioms naudojami dvitakiai B klass stiprintuvai tilteliniai stiprintuvai 8.3.1. Transformatorini stiprinimo pakop ypatumai Vientakt transformatorin stiprinimo pakopa daniausiai bna sujungta pagal bendrojo emi terio (bendrosios santakos) ir bendrosios bazs (bendrosios itakos) schemas. iuose stiprintuvuose

transformatorius naudojamas ne tik apkrovai, bet ir signalo altiniui prijungti ar ryiui tarp pakop sudaryti. Parinkus galios stiprintuvui kurios nors stiprinimo pakopos grandins schem, ilieka iai grandinei bdingos savybs, o apkrovos prijungimo per transformatori ypatumai visoms stiprintuv grandinms yra vienodi. Todl nagrinsime tik bendrojo emiterio stiprintuv.

Stiprinimo pakopai apkrova per transformatori gali bti prijungta dviem bdais: ly-giagreiai ir nuosekliai, kaip tai parodyta 8.10 paveiksle.

Jungiant apkrov lygiagreiai, pa-kopos veikimas skiriasi nuo prastj pa-kop su RC ryiais veikimo tuo, kad auktj ir emj dani srityse turi ta-kos transformatoriaus induktyvumai bei parazitins talpos tarp vij.

Pakopa su nuoseklia apkrova turi kai kuri specifini savybi. Vis pirma, tranzistoriaus kolektorius yra prijungtas prie maitinimo altinio per transformato-riaus apvij, todl kai signalas lygus nu-liui, kolektori veikia visa altinio elek-trovara EK. Pakopos vidin vara kiek didesn lyginant su varinmis analogikomis pakopomis, nes nra tranzistoriaus ijimui ly-giagretaus rezistoriaus RK. Be to, ioje pakopoje pirmine transformatoriaus apvija teka pastovi, magnetinanti tranzistoriaus darbo tako srov IKA.

Aptarkime io stiprintuvo grafins analizs ypatumus. Kadangi transformatoriaus apvijos aktyvioji vara nedidel, nuolatins tampos kritimo joje, kur sukelia tranzistoriaus darbo tako srov IKA, galima nepaisyti ir laikyti, kad kolektori veikia pastovi tampa UKA = EK, t.y. kad pakopos apkrovos ties veikiant nuolatinei srovei eina per tak EK ir yra vertikali (8.11 pav.), o tranzistoriaus darbo tako A vieta joje priklauso tik nuo bazs srovs IBA.

Kintamajam signalui transformatorius apkrovos var galima perskaiiuoti kolektoriaus grandin. Redukuotojo ("netojo") kolektoriaus grandin rezistoriaus R'K vara yra lygi

Tk

RR

ap'K .

(8.33)

Todl pakopos apkrovos ties veikiant kintamai srovei sudaro su tamp aimi kamp = arctan R'K. Kai nra jimo signalo uIN(t), pakopos reimas toks iK = IKA

ir uK = UKA = EK. Todl pakopos apkrovos ties veikiant kintamai srovei kerta statin darbo take A. 8.3.2. Dvitaktis galios stiprintuvas Dvitakio transformatorinio galios stiprintuvo schema pateikta 8.14 paveiksle. Stiprintuvo grandin sudaro du BE transformatoriniai stiprintuvai dirbantys bendr apkrov Rap. Tam stiprintuvo grandinje panaudotas ijimo transformatorius T2 turintis dvi identikas

+EK

uIN

b

VT

Rap

T

T

+EK

uIN

a

VT

RK

Rap

C

8.10 pav. Stiprintuv su lygiagreiai (a) ir nuosekliai (b) prijungta per transformatori apkrova schemos

UKEmin UKA = EK UKEmax 0

IKmin

UKE

A IBAIKA

IK

IKmax

8.11 pav. Transformatorins BE pakopos ijimo charakteristika

uBE1

VT1 R1

R2

T1

uBE2

uIN(t)

+EK T2

iI(t) Rap

VT2

iK2

iK1

8.14 pav. Dvitaktis galios stiprintuvas

uBE1

+EK T2

iI1(t) Rap

VT1

iK1

a uBE2

+EK T2

iI2(t) Rap

VT2

iK2

b

8.15 pav. Supaprastintos dvitakio stiprintuvo schemos jimo signalo

teigiamojo (a) ir neigiamojo (b) pusperiodi metu

pirmines apvijas ir vien bendr antrin apvij. io stiprintuvo grandinje tranzistori bazs per antrines jimo transformatoriaus T1 apvijas sujungtos su emiteriu, todl, kai nra jimo tampos, tranzistoriai udari. Kiekviena stiprintuvo pakopa gali dirbti B arba C klass stiprinimo reimu. Pa-prastumo dlei priimkime, kad stiprintuvai dirba B klass reimu.

Pasiuntus harmonin jimo tamp uIN(t), jimo transformatorius tranzistori bazse suku-ria prieing fazi tampas uBE1(t) = uBE2(t). Teigiamais uIN(t) pusperiodiais tranzistoriaus VT1 baz veikia teigiama uBE1(t) tampa ir jis atsidaro, o tranzistoriaus VT2 baz neigiama uBE2(t) tampa ir jis dar labiau udaromas. Todl stiprintuvo analizs metu, kai jo jime veikia teigiamieji harmoninio virpesio pusperiodiai, tranzistoriaus VT2 schemoje galime nerodyti. Tokia supaprastinta dvitakio stiprintuvo schema pateikta 8.15, a paveiksle. Neigiamieji uIN(t) pusperiodiai stiprintuv veikia prieingai atsidaro tranzistorius VT2, o VT1 lieka udaras (schema 8.15, b paveiksle). Taigi, kai jime veikia harmoninin tampa, tranzistoriai dirba pakaitomis, o j kolektori grandinse teka pulsuojanios srovs, kaip tai parodyta 8.16 paveiksle. Taiau dl magnetinio ryio tarp ijimo transformatoriaus T2 apvij (kintant kolektoriaus srovei vienoje apvijos pusje, indukuojama saviindukcijos elektrovara, o antroje abipuss indukcijos elektrovara) abiej tranzistori kolektorius veikia sinusins tampos, o apkrovoje, jungtoje antrinje ijimo transformatoriaus apvijoje, teka srov, artima harmoninei. Nuosekliau panagrinkime ijimo srov iI(t) bendroje apkrovos varoje Rap. I 8.16 paveikslo matyti, kad tranzistoriams VT1 ir VT2 dirbant pakaitomis, j kolektori srovs impulsai iK1(t) ir iK2(t) yra paslinkti vienas kito atvilgiu per pus periodo T. Srovs iK1(t) ir iK2(t) teka ijimo transformatoriaus T2 pirminmis apvijomis prieprieais. Todl, esant io transformatoriaus transformacijos koeficientui kT = 1, stiprintuvo ijimo srov bus lygi tranzistori VT1 ir VT2 kolektori srovi skirtumui

)()()( 2K1KI tititi . (8.45)

Jeigu srovs iK1(t) ir iK2(t) yra neikreipt sinusins pusperiodi formos, tai jas ga-lim galima urayti tokiomis Furj eilutmis:

75

6cos

53

4cos

31

2cos

2sin

2

1

11K1K

ttttIi M

,

(8.46)

31

22cos

22sin

2

1

12K2K

TtTtIi M

75

26cos

53

24cos TtTt ; (8.47)

ia IK1 M ir IK2 M tranzistori VT1 ir VT2 kolektori srovs impuls iK1(t) bei iK2(t) amplituds.

t

uIN

iEK

iI

iK1

iK2

t

t

t

t

0 8.16 pav. Dvitakio galios stiprintuvo

tamp ir srovi diagramos

Simetrikame stiprintuve sudarytame i vienod pakop su identikais tranzistoriais kolektoriaus srovs impuls amplituds visuomet vienodos IK1 M = IK2 M = IK M. ra (8.46) ir (8.47) kolektoriaus srovi iraikas (8.45), nesunkiai galime rodyti, kad simetriko stiprintuvo apkrovoje teks harmonin srov

tItItimM

sinsin)(IKI

.

(8.48)

Taigi, dvitakiame simetrikame stiprintuve pilnai kompensuojamos jo pakopose dl netiesinio darbo reimo atsiradusios harmonikos. Reals stiprintuvai dl tranzistori parametr isibarstymo nra simetriki. Be to, dl tranzistori jimo voltamperini charakteristik netiesikumo stiprintuv dinamins charak-teristikos yra netiesins. Todl kolektori srovs impulsai iK1(t) ir iK2(t), o tuo paiu ir ijimo srovs dedamosios, yra ikreiptos sinusins pusperiodi formos, kaip tai parodyta 8.17 paveiksle. Susidar dl to netiesiniai ikraipymai bna ypa pastebimi, kai signalo amplitud nedidel. Dvitakio tranzistorinio stiprintuvo kolektori srovi impulsai bendru atveju gali bti urayti, tokiomis Furj eilutmis:

tnIIin

nm

1

,1K0,1K1K sin ,

(8.49)

2sin1

,2K0,2K2K TtnIIin

nm

;

(8.50)

ia IKm,n kolektori srovi harmonik amplituds. ra (8.45) iraik (8.49) ir (8.50) bei vertin, kad

,12,sin

,2,sinsin2sin

kntn

kntntnTtn

(8.51)

gauname taip pat Furj eilut, kurios nelygini harmonik amplituds lygios dedamj harmonik amplitudi sumai:

12,2K12,1K12,I nmnmnm III , (8.52)

o lygini skirtumui:

nmnmnmIII 2,2K2,1K2,I . (8.53)

Taigi, bendruoju atveju dvitaki stiprintuv nelygins srovi harmonikos sumuojasi, o lygins kompensuojasi. Aiku, pilna lygini harmonik kompensacija galima tik kai IK1m,2n = IK2m,2n , t. y. kai stiprintuvo grandin simetrika.

Nelygins harmonikos ijimo signale kompensuojamos, kai stiprintuvo dinamin perdavimo charakteristika yra tiesika. Perdavimo charakteristikos

netiesikumo prieastimi yra tranzistori jimo charakteristikos pradins dalies netiesikumas. Kol tranzistoriaus baz veikianti tampa yra emesn u slenkstin bazs tamp UB0, tranzistorius

uIN

IK

uIN

0 t

t

IK iK1

iK2

8.17 pav. Netiesiniai ikraipymai dl stiprintuvo dinamins perdavimo

charakteristikos netiesikumo

ilieka udaras ir dinaminje perdavimo charakteristikoje susidaro laiptelis (aiktel). Tokio laiptelio buvimas liudija, kad dvitakio stiprintuvo pakopos tikrumoje dirba C klass reimu. Ikraipymus dl pradins tranzistoriais jimo charakteristikos dalies netiesikumo galima sumainti arba j visikai ivengti, pervedus tranzistori AB klass stiprinimo reim. Tam rezistoriais R1, R2 (8.14 paveiksle jie parodyti brknine linija) sudaromas nedidelis prietampis UBE UB0 ir transformatoriaus T1 antrine apvija paduodamas tranzistori bazes: taip j darbo takas per-vedamas jimo charakteristikos tiesins dalies pradi.

Kai stiprintuvas nesimetrikas, net esant tiesikai dinaminei perdavimo charakteristikai, apkrovos srovje, be pagrindins dedamosios, atsiranda auktesns harmonikos, t. y. atsiranda signalo netiesiniai ikraipymai. Reikt sidmti, kad esant pilnai ijimo srovs harmonik kompensacijai, i maiti-nimo altinio tekanti srov bus lygi abiej kolektori srovi sumai

)()()( 2K1KK tititiE .

(8. 54)

Tai bus impulsin srov, kurios danis dvigubai didesnis u stiprinamo signalo dan (8.16 pav.). i srov sudaro nuolatin dedamoji ir lygins harmonikos

1

2K,0K, 2sin2)(Kn

nE tnIIti .

(8.55)

9. GENERATORIAI Virpesi generatoriumi vadinamas taisas, keiiantis maitinimo altinio energij pageidaujamos formos ir parametr elektrinio virpesio energija. Pagal generuojam virpesi form skiriami harmonini ir impulsini virpesi generatoriai. iame skyriuje nagrinsime harmonini virpesi generatorius.

Harmonini virpesi generatoriai daniausiai naudojami kaip valdantieji generatoriai

sistuvuose bei matavimo prietaisuose ir kaip heterodinai vairiuose imtuvuose. Pagrindiniai i

generatori parametrai generuojamojo virpesio amplitud Am, danis fg arba danio perderinimo

ribos fmin fmax, danio ir amplituds santykiniai nestabilumai f ir A:

gf

ff

,

(9.1)

m

AA

A ;

(9.2)

ia fg ir f vidutinis generuojamo virpesio danis ir galimas danio nuokrypis; Am ir A vidutin amplitud ir galimas jos nuokrypis. Daniausiai sudaromi dviej tip harmonini virpesi generatoriai: LC ir RC genera-toriai. LC generatoriaus pagrindin sudedamoji dalis rezonansinis kontras. Jo generuo-jam virpesi danis beveik sutampa su kontro rezonansiniu daniu

LC

10 .

(9.3)

LC generatoriai taikomi gana aukt dani paprastai vir 100 kHz virpesiams kurti. emjant virpesi daniui, tenka didinti rits induktyvum L ir kondensatoriaus talp C. Tai reikia, kad labai didja kontro element matmenys. RC generatoriaus danis yra artimas RC grandi ribiniam daniui

RC

10 .

(9.4)

Kadangi ir labai dideli var rezistoriai gali bti nedideli matmen, RC generatoriai naudojami emo danio virpesiams kurti. (9.3) ir (9.4) formuli palyginimas rodo, kad RC generatorius gali bti perderinamas platesniame dani diapazone, negu LC generatorius, nes RC generatoriaus danis pakinta tiek kart, kiek kart pakeiiama rezistoriaus vara R arba kondensatoriaus talpa C, o LC generatoriaus kvadratine aknimi maiau. RC generatoriai taikomi generuoti virpesius, kuri daniai nevirija keli imt kiloherc. Auktesni dani virpesiams generuoti reikt maesni R ir C, negu schem parazitins talpos ir schemos elementus jungiani laidinink varos.

Plaiausiai naudojama LC ir RC generatori sandara stiprintuvas su teigiamuoju grtamuoju ryiu. Patys stiprintuvai daniausiai bna pagaminti puslaidininkine integrine technologija. Integriniai stiprintuvai ekonomiki, patikimi, turi didel jimo ir ma ijimo varas. Taiau induktyvins rits, didesns kaip deimi pikofarad talpos kondensatoriai ir stabils labai didels varos rezistoriai puslaidininkine integrine technologija nepagaminami, todl kartu su stiprintuv integriniais grandynais paprastai naudoja iorinius diskreiuosius L, C ir R elementus. Be generatori su teigiamuoju grtamuoju ryiu inomi ir kitokios sandaros LC generatoriai neigiamosios

varos generatoriai. iuose generatoriuose energijos nuostolius kontre kompensuoja kontr jungtas neigiamosios varos netiesinis elementas negatronas, daniausiai tai tunelinis diodas. 9.1. Generatori susiadinimo ir stacionariojo reimo slygos 9.1.1. Grtamojo ryio generatoriai Netiesini aktyvij element, taikom generatoriuose, tranzistori, tunelini diod ir kit, charakteristikos yra tolydins, be trki. Todl grandini su iais elementais stabilum galime nagrinti pirmuoju Liapunovo metodu, tai yra, netiesin grandin pakeisdami ekvivalentine grandine maos amplituds virpesiams ir tikrindami jos stabilum. Generatoriuose su teigiamuoju grtamuoju ryiu galime iskirti dvi pagrindines grandines: netiesin keturpol stiprintuv K ir tiesin grtamojo ryio keturpol . ie keturpoliai sujungti taip, kad susidaro grtamojo ryio kilpa (9.1 pav.). Pagal pirmj Liapunovo metod stiprintuv ma amplitudi virpesiams galime laikyti tiesiniu, o nagrinjamo generatoriaus susiadinimo slygas nustatyti pagal tiesinio stiprintuvo su grtamuoju ryiu stabilumo slygas. Stiprintuvo su grtamuoju ryiu nestabilumo, o generatoriaus su grtamuoju ryiu susiadinimo slygos tokios:

u1

S

K u2=uI

u1=uIN

u2

9.1 pav. Generatoriaus stiprintuvo su grtamuoju ryiu sandaros

schema

1)(Re 0 uT , 0)(Im 0 uT

, (9.5)

arba

1)( 0 uT , 2)( 0 nT , n 0, 1, ... (9.6)

ia )( 0uT kompleksinis tampos grimo santykis; Tu(0) ir T(0) jo modulis ir fazs kampas;

0 susiadinimo danis, kuriam tenkinamos (9.6) slygos.

tampos grimo santykis )(uT apibdina tampos perdavim grandinje, gautoje nu-

traukus grtamojo ryio kilp ties stiprintuvo jimu. )(uT lygus stiprintuvo ir grtamojo ryio

keturpolio kompleksini danini charakteristik )(uK ir )( u sandaugai. Tuomet (9.6)

susiadinimo slygos uraomos taip:

200 nK , n 0, 1, ... (9.7a)

100 uu K ; (9.7b)

ia Ku(0) ir K(0) stiprintuvo maos amplituds virpesi stiprinimo koeficientas ir fazs kampas, u(0) ir (0) g