Статические характеристики активных элементов различных типов
Как известно из дисциплины «Электроника», поведение токов и напряжений на выводах электронных приборов может быть определено по семейству их статических характеристик (СХ). СХ делятся на 3 типа: входные, выходные и проходные.
В качестве примера на рисунке 2.2 приведены семейства трех типов вольт-амперных характеристик (ВАХ) электронно-вакуумной лампы (ЭВЛ).
 |
Рисунок 2.2 –Входные, проходные и выходные характеристики ЭВЛ
Статические характеристики ЭВЛ и полупроводниковых приборов отличаются не только по величине рабочих токов и напряжений, но и по поведению кривых, образующих семейства ВАХ. Более того, имеют место заметные различия в поведении ВАХ тетродов и триодов, обусловленные особенностями конструкции этих приборов. Определенные различия проявляются и между семействами ВАХ биполярных и полевых транзисторов. Более подробно эти особенности рассмотрены в [1].
Общей закономерностью всех типов электронных приборов, применяемых в ГВВ, является их нелинейный характер. Это нетрудно увидеть и на рисунке 2.2. Для того чтобы при определении характеристик ГВВ исключить необходимость решать систему нелинейных уравнений (в 20-е….50-е годы 20 века, когда формировалась классическая теория построения РПдУ, это было бы крайне затруднительно ввиду отсутствия как средств вычислительной техники, так и соответствующих библиотек программ), было предложено аппроксимировать семейства СХ с помощью отрезков прямых линий (метод кусочно-линейной аппроксимации) (рисунок 2.3). При таком подходе в процессе расчетов неизбежно возникает погрешность, однако за счет рационального выбора параметров аппроксимирующих функций ее величина может быть уменьшена до приемлемых в инженерной практике значений.
При использовании кусочно-линейной аппроксимации связь между входными и выходными переменными задается с помощью крутизны. Крутизна проходной характеристики
Крутизна линии граничного режима (рисунок 2.3)
 |
Рисунок 2.3 – Идеализированные статические характеристики ЭВЛ
Динамические характеристики активных элементов
Семейства СХ электронного прибора (ЭП) позволяют определить ток в любом из его выводов при любых произвольных комбинациях напряжений на электродах. Например, по выходным СХ лампы или транзистора можно определить ток анода (коллектора, стока) для произвольно выбранной комбинации напряжений на сетке (базе, затворе) и аноде (коллекторе, стоке). Если же ЭП включен в схему ГВВ, то напряжения на выводах такого прибора оказываются не произвольными, а функционально связанными посредством выходного тока. Рассмотрим последнее утверждение подробнее. Как известно, семейство выходных статических ВАХ электронного прибора представляет собой набор зависимостей вида
Если воспользоваться зависимостью 
и выразить из нее u вх= f 3(u вых), после подстановки в (2.1) получим
Полученная зависимость для выходного тока в виде функции одной переменной называется динамической или нагрузочной характеристикой (ДХ или НХ). ДХ можно построить для тока любого электрода ЭП.
Баланс мощностей в ГВВ
Рассмотрим ГВВ с нагрузкой в виде настроенного параллельного колебательного контура. Напряжения, действующие в выходной цепи ГВВ, подчиняются следующему соотношению:
где 
– напряжение питания, 
– напряжение на выходных зажимах ЭП, 
– падение напряжения на нагрузке.
Умножим обе части (2.3) на ток 
и проинтегрируем:
Последнее выражение можно переписать в виде
где 
– средняя за период мощность, потребляемая от источника питания,
– средняя за период мощность потерь в АЭ,
– средняя за период мощность в нагрузке.
Выражение (2.5) определяет условие баланса мощностей в ГВВ.