Реактивных проводимостей

Рассмотрим условия получения максимальных значений токов, достигаемые в результате настройки контуров в резонанс. Настройка связанных контуров, осуществляемая изменением реактивных параметров, может производиться в отличие от простых контуров различным образом. Соответственно различают несколько видов резонанса.

К наиболее распространенным активным полупроводниковым элементам СВЧ можно отнести транзисторы, диоды с отрицательным сопротивлением различных типов: диоды Ганна (ДГ), лавинно-пролетные диоды (ЛПД), диоды с переносом заряда (ДПЗ), а также диоды с нелинейной зависимостью емкости />-и-перехода от напряжения, например параметрические диоды, варакторы и диоды с накоплением заряда. В диапазоне СВЧ мощность активных полупроводниковых приборов и узлов с увеличением частоты уменьшается пропорционально отношению максимальной частоты /max к квадрату действующей частоты /: /max//2. Так, для транзисторов при /-500МГц Р=100Вт; при 3 ГГц Р = 5 Вт; при 5ГГц Р=\ Вт ( 7.16). При этом уменьшается и КПД: при/=30...300 МГц он составляет 60...70%, при /=0,3...3 ГГц 30...50%; при /=З...ЗОГГц 5...20%. Уменьшение мощности и КПД с увеличением частоты объясняется влиянием реактивных параметров полупроводниковой структуры. Уменьшение КПД требует интенсификации теплоотвода. Конструктивные особенности полупроводниковых СВЧ-элемен-тов иллюстрирует 7.17. Характерными для них являются хороший теплоотвод за счет использования в конструкции корпуса металла или керамики (22ХС, брокерит-9), большая площадь теплового контакта (в частности, благодаря использованию резьбовых стержней на корпусе), минимальные активные и реактивные сопротивления выводов и межвыводных паразитных параметров благодаря уменьшению их длины (шариковые и балочные выводы, бескорпусное исполнение). Планарные внешние выводы хорошо согласуются с МПЛ по волновым параметрам.

1) по электрической схеме—значения сопротивлений наиболее критичных коммутационных связей и тип питания; допустимые падения напряжений в определенных проводниках; значения реактивных параметров пленочных проводников и проволочных выводов; значения паразитных параметров между отдельными элементами; величина наведенных сигналов; допустимое значение емкости шин питания; общая мощность, рассеиваемая схемой; наличие контрольных точек;

Фильтры относятся к ИМС, выполняющим функции частотной селекции (фильтрации). Реализация функции частотной фильтрации совместно с функцией усиления образует радиотехнические цепи, специализированные для того или иного диапазона волн, значения реактивных параметров, полосы частот, стабильности, мощности. Фильтрация в диапазоне низких частот реализуется активными фильтрами на основе ОУ. В диапазоне радиоволы для фильтрации применяются колебательные LC-контуры, в диапазоне СВЧ — микрополосковые линии. Наряду с традиционными фильтрами в виде LC-контуров, пьезокварцевых или электромеханических резонаторов микроэлектроника обеспечила разработку и серийный выпуск ИМС частотной фильтрации в виде

Наибольшее распространение получили унифицированные сигналы в виде постоянного тока и напряжения 0...5, 0...20, 4...20 мА, 0...100 мВ, 0...10 В, а также частоты 4...8 кГц. Преимуществами сигналов в виде постоянного тока и напряжения являются простота масштабирования, отсутствие влияния реактивных параметров линии связи, возможность фильтрации помех и наводок, а сигналов с частотным информативным параметром — возможность высокоточной передачи и измерения, а также простота цифрового измерения.

Наибольшее распространение получили унифицированные сигналы в виде постоянного тока и напряжения 0...5, 0...20, 4...20 мА, 0...100 мВ, 0...10 В, а также частоты 4...8 кГц. Преимуществами сигналов в виде постоянного тока и напряжения являются простота масштабирования, отсутствие влияния реактивных параметров линии связи, возможность фильтрации помех и наводок, а сигналов с частотным информативным параметром — возможность высокоточной передачи и измерения, а также простота цифрового измерения.

График выходного напряжения для апериодического, колебательного и критического режимов показан на 1.22, б. Во всех случаях напряжение на выходе стремится к установившемуся значению КдЕ. Коэффициент Кя имеет смысл коэффициента деления входного напряжения Е в установившемся режиме, когда влиянием реактивных параметров можно пренебречь.

мин «статическая эквивалентная схема» заключает в себе известную условность — такую схему можно использовать при анализе режима устройства не только на постоянном токе, т. е. собственно статических режимов, но и при анализе медленно протекающих низкочастотных процессов. Поэтому такие схемы иногда называют эквивалентными схемами для области низких частот. Далее будем использовать термин «статическая схема» как наиболее краткий. Статическую схему получа-чают, исходя из рассмотрения положения аппроксимирующего отрезка в.а.х., что позволяет представить элемент в виде резистора, генератора тока, генератора напряжения или комбинации этих элементов. Динамическую эквивалентную схему получают из статической путем добавления реактивных параметров прибора. Физическая природа этих добавляемых параметров объясняется инерционностью носителей заряда в полупроводнике, возникновением паразитных емкостей между электродами, наличием индуктивности выводов. Последний параметр в импульсной технике обычно не учитывают. Поскольку размеры вывода и его индуктивность невелики, то для частот спектра сигналов, характерных для импульсной техники, индуктивное сопротивление оказывается пренебрежимо малым. Учет реактивных параметров прибора делает динамическую эквивалентную схему пригодной для анализа быстрых процессов, в частности для анализа процессов, возникающих при воздействии на нелинейную цепь фронта импульса.

Линейные колебательные цепи с переменными реактивными параметрами, в которых за счет изменения реактивных параметров вносится энергия, иногда называют линейными параметрическими цепями.

Цепи с переменными параметрами, в которых за счет изменения реактивных параметров в колебательную систему вносится энергия, называют параметрическими '.

График выходного напряжения для каждого из рассмотренных случаев показан на 1.22,6. В каждом случае напряжение па выходе стремится к установившемуся значению К,ЛЕ. Коэффициент Д"д имеет смысл коэффициента деления входного напряжения Е в установившемся режиме, когда влиянием реактивных параметров можно пренебречь.

а эквивалентная реактивная проводимость — алгебраической сумме реактивных проводимостей параллельно включенных ветвей:

т. е. при условии равенства реактивных проводимостей первой и второй ветвей для k-й гармоники.

Если параметры реальных катушек и конденсаторов R, L, С задавать применительно к их схемам, замещения с последовательным соединением активных и реактивных элементов, то условие резонанса токов — равенство реактивных проводимостей ветвей В2 = 63 — остается в силе и в этом случае.

переменного тока с двумя узлами применяют формулу У= уС2+В2, а общее значение реактивной проводимости цепи В находят алгебраическим сложением реактивных проводимостей ветвей. Почему в данном случае проводимости В и У нельзя определить простой арифметической суммой?

Из условия равенства реактивных проводимостей при резонансе находим

Условием резонанса контуров является равенство реактивных проводимостей параллельных ветвей.

Отсюда в общем случае для произвольного числа параллельных ветвей активная проводимость электрической цепи при параллельном соединении сопротивлений оказывается равной сумме активных проводимостей всех параллельных ветвей, а реактивная проводимость цепи равной алгебраической сумме реактивных проводимостей всех параллельных ветвей, входящих в данную электрическую цепь.

При этом реактивные составляющие тока //. и /с (в зависимости от значения реактивных проводимостей) могут приобретать теоретически весьма большие значения и намного превышать ток /, потребляемый электрической цепью из сети.

При параллельном включении колебательного контура (см. 4.29) возникает резонанс токов, для которого характерно увеличение тока в ветвях с реактивными элементами. Если колебательный контур идеален, т. е. отсутствовали активные сопротивления его ветвей (ri=0 и г2=0), то при резонансе токов,'условием которого служит равенство реактивных проводимостей (&z,=&c), ток был бы только в самом колебательном контуре, и, согласно закону Ома, значение его IK—UbL. В неразветвленной части цепи ток равен нулю, т. е. относительно внешней цепи идеальный колебательный контур при резонансе токов представляет бесконечно большое сопротивление.

Обычно в цепях с катушкой индуктивности и конденсатором активная проводимость цепи g значительно меньше реактивных проводимостей: g <^ Ь/, — Ъс. При этом токи /iic и /Ск в ветвях могут превосходить ток / в десятки раз не только при резонансе, но и с приближением к нему. Поэтому резонанс при параллельном соединении элементов называют резонансом токов.

Решение. . Условием резонанса токов является равенство модуле!! реактивных проводимостей ветвей: BL — BC. Для рассматриваемо и схемцг