《电子管板极调幅》PPT课件.ppt

第三节电子管板极调幅中国传媒大学信息工程学院 一 工作原理板极调幅是依靠板极电压的变化而改变高频电流 电压 振幅的调制方法 在板调 又称屏调 时 电子管的直流供电电压EaT 偏压Eg 激励电压幅度Ug和负载阻抗R0e不变 工作过程是 调制信号u t 变化 Ea变化 Ia1变化 Ua变化 板极调幅发射机原理电路 板极调幅原理电路 在板极电路中 接入与直流电源电压EaT相串联的调制电压u t 令 u t U cos t被调级电子管的总板压为 Ea EaT U cos t EaT 1 U EaT cos t EaT 1 mcos t 其中 m U EaT 调幅度 在调制过程中 电子管的瞬时板压为ea Ea Ua t cos ct EaT 1 mcos t UaT 1 mcos t cos ct 3 4 其中 UaT EaT 表明在载波状态下 直流供电电压与转换得到的高频基波电压之间量的关系 为板压利用系数 在调制状态下 高频基波电压为ua UaT 1 mcos t cos ct板极调幅时 放大器Ea变化 影响总流在栅流和板流之间的分配 进而影响板流 此影响作用特别显著 因此 为了实现100 调幅度的不失真调制 在最大调制信号的一周期中 高频放大器的工作状态都应处于过压状态 二 板极调幅的能量关系为了简便起见 假定板调的静态调幅特性Ia1 f Ea 和Ia0 f Ea 各是一条直线 其斜率分别是S1和S0 板极调幅关系 1 基本关系由图可以看出 被调级板压和板流按同一规律变化 Ea EaT U cos t EaT 1 mcos t Ua UaT Ua cos t UaT 1 mcos t Ia1 Ia1T Ia1 cos t Ia1T 1 mcos t Ia0 Ia0T Ia0 cos t Ia0T 1 mcos t 式中调幅度m U EaT Ua UaT Ia1 Ia1T Ia0 Ia0T 注意 EaT与UaT以及U 与Ua 之间的区别与联系在于板压利用系数 由上式和图可知 在调幅峰点 cos t 1瞬间 Eamax EaT 1 m Uamax UaT 1 m Ia1max Ia1T 1 m Ia0max Ia0T 1 m P0max Eamax Ia0max EaT 1 m Ia0T 1 m P0T 1 m 2 P max Ia1max Uamax Ia1T UaT 1 m 2 P T 1 m 2 当m 1时 Eamax 2EaTUamax 2UaTIa1max 2Ia1TIa0max 2Ia0TP0max 4P0TP max 4P T 由式 3 4 可知 当cos t 1时 调幅峰点 ea eamax EaT 1 m UaT 1 m 3 24 式 3 24 表明 当板压利用系数为1时 EaT UaT 在m 1时 则板极瞬时电压的最大值等于电源电压的四倍 这是选择电子管的最大允许板压参数的依据 2 调幅器的负载电阻被调高频放大器对板极电源所呈现的负载电阻 即调幅器的负载电阻 可用下式表示 RM Ea Ia0 EaT 1 mcos t Ia0T 1 mcos t EaT Ia0T mEaT mIa0T U Ia0 1 S0 常数 3 25 式 3 25 说明 在调制过程中 板极电源的负载是恒定的 3 板压利用系数 Ua Ea UaT 1 mcos t EaT 1 mcos t UaT EaT T 常数 3 26 式 3 26 说明 在调制过程中 板压利用系数不变 等于载波状态时的板压利用系数 或者也可写成 Ua Ea Ia1Roe Ea S1Roe 常数 4 输入 输出功率 板耗与效率 1 输入功率P0P0 EaIa0 Ea Ea RM Ea2 RM Ea2 2 输出功率P P Ua2 Roe Ea 2 Roe 2Ea2 Roe Ea2以上两式表明 在调制过程中 板极输入功率和输出功率的变化与Ea的平方成正比 3 板耗PaPa P0 P Ea2与Ea的变化也是抛物线关系 在最大工作点时的板耗最大 4 板极效率 a P P0 Ia1T 1 mcos t UaT 1 mcos t Ia0T 1 mcos t EaT 1 mcos t P T P0T aT 常数 5 平均输入 输出功率与板耗板极调幅在调制信号一周期内的平均输入功率为P0平 P0T 1 m2 2 平均输出功率为P 平 P T 1 m2 2 平均板耗Pa平 P0平 P 平 P0T P T 1 m2 2 PaT 1 m2 2 PaT 平均板耗大于载波点的板耗 在设计放大器时 应使电子管的额定板耗大于PaT才行 由于在板极调幅时效率不变 而输出平均功率却增加了 其来源是平均输入功率增加了 又由于板极直流电源供给的功率P0T EaT Ia0T在调制过程中不变化 所以 输出功率的增加实际上是来源于调幅器 调幅器提供的功率为 P m2 2 P0T 该值乘以被调级的效率即为边带功率 这说明板极调幅时载波功率由板极直流电源供给 边带功率由调幅器供给 m2 2 P0T a m2 2 P T 边带功率 P0T a P T 载波功率 三 板极调幅电路现以乙类板调为例 说明板极调幅电路的构成 讨论相关要求 所谓乙类板调是指调制电压u t 是由末级工作于乙类 推挽 的调幅器提供的 调幅器的输出通常采用变压器耦合 调幅器与被调级相关电路图 为消除调幅变压器的直流磁化 电路中接入了隔直流电容器CM和音频阻流圈LM CM的作用 防止电源通过变压器次级绕阻而短路 阻止Ia0T从变压器次级绕组通过 能使音频电流通过 CM的大小应满足以下关系 1 minCM RM 5 LM的作用 是Ia0T的通路 但对音频来说 有很大的阻抗 不会经LM和电源而短路 应满足 minLM远远大于RM 图中C 为高频旁路电容 不应该过大 应考虑它对调制信号高频分量的影响 L 为高频阻流圈 由图可以看出 电流Ia0由两部分组成 一部分为Ia0T 来源于直流电源 另一部分为iao Ia0 cos t 来源于调制器 四 四极管板极与帘栅极同调如果高频末级使用四极管 一般来说在进行板调的同时 还要进行帘栅调 称为板帘同调 不能单纯板调的原因 一是由于帘栅极的屏蔽 板流随板压而变化的灵敏度很低 难得到深度调幅 二是线性调幅处在对帘栅而言的过压状态 调制时帘栅流很大 容易超过额定帘栅耗 否则就得不到线性调幅和较高的板极效率 三是某些四极管在高调幅的谷点 即板压最小时 板极产生二次发射电子 并被高电位的帘栅极所吸收 从而使板流出现负阻效应 它会严重破坏调幅特性曲线的直线性 使调幅波产生很大的失真 为了避免上述缺点 采用板极与帘栅极同调的双重调制 帘栅极同调时调制电压按合适的比例同时送至板极和帘栅极 所以板压和帘栅压都是随着调制信号成正比例地变化 由于板压和帘栅压同步变化 其工作强度不变 实现板极与帘栅极同调的原理电路图 自动实现板极与帘栅极同调的原理电路图 自动实现帘栅调的原理是 当板压变化时 例如板压增加 则板流增加 而帘栅流ig2减小 阻流圈Lg2产生一个感应电压 Lg2dig2 dt 阻止ig2的减小 起到提高帘栅压的作用 促使板流进一步加大 反之 当板压减小时 在Lg2上产生一个感应电压 使总的帘栅压降低 使板流进一步减小 图3 4中Cg2为帘栅极高频旁路电容 它对音频应该有较高的阻抗 五 板极调幅的设计原则1 被调放大器工作状态的计算从最大工作点入手 计算出P max P0max Pamax Eamax Ia1max Ia0max Roe a Egmax Ug Ig1max Ig0max 自给栅偏压电阻等 若调制特性为直线 则可求出直流板压和最大音频电压 EaT Eamax 2 U 因Ia0平 Ia0T Ia0max 1 m Ia0max 2 m 1 所以Pa平 PaT 1 m2 2 Pamax 1 m 2 1 m2 2 3Pamax 8应小于所选电子管的额定板耗PAN 2 关于电子管的选择根据高频工作频率和最大工作点功率来选择电子管 当m 1时 在调制信号正半周峰值时 电子管的板压将2倍于载波点电压 再考虑到高频正半周峰点瞬时电压 那么电子管板极上有可能出现4倍于载波点电压的瞬时电压 所以载波电压不能选得过高 否则电子管有被击穿的危险 电子管的选择是决定最大输出功率的因素 当电子管的额定板压EaN10kV时 可取Eamax 20kV 3 最大起始数据的确定取P max P T 1 m 2 amax 800 900 在板帘双重调制时 可工作于接近临界的过压或欠压 但计算时取 界 4 调幅器的设计原则板调时要求的调幅功率大 调幅设备是多级的大功率低频放大器 对它们的要求是 能给出足够的功率和电压 频率失真和非线性失真小 工作稳定 不会产生寄生振荡 关于调幅器电子管的选择问题 由于要求调幅器的输出功率为P m2 2 P0T 考虑到调幅变压器的效率 B 则调幅器末级电子管输出的功率P P B m2 2 P0T B m2P T 2 a B 3 35 a为被调级板极效率 一般为0 7左右 大功率变压器的 B为0 9 0 98 中功率变压器的 B为0 8 0 92 小功率变压器的 B为0 7 0 85 将 a和 B及m 1代入式 3 35 可得P 0 8P T 这说明调幅管的输出功率与被调放大器的载波功率有同样的数量级 为减少失真 在调制器中电压和电流的利用率不能像高频放大器那样高 通常取额定功率PN 1 5P 1