кривой / касательной (линия 8). Наклон этой касательной определит дифференциальное сопротивление нагрузки:

R, = AUo/Mo. (5.2)

Таким образом, нагрузку с любым конкретным физическим содержанием при рассмотрении источника питания и расчете его показателей будем в дальнейшем заменять сопротивлением R (сопротивлением нагрузки постоянному току) при расчете энергетических показателей источника и сопротивлением Ri (сопротивлением нагрузки переменному току) при расчете дифференциальных показателей источника питания.

В процессе работы радиоустройства потребляемый им ток колеблется. Быстрые колебания тока с частотой, равной или большей частоты выпрямляемого переменного напряжения, не сказываются на выпрямителе*; так как сглаживаются накопительными элементами в его фильтре и в первую очередь конденсатором с большой емкостью, включенным параллельно его выходным зажимам.

Чтобы обеспечить лучшие условия работы стабилизатора выходного напряжения, на его выходе всегда включают конденсатор, заряд которого достаточен для демпфирования быстрых колебаний тока нагрузки. Пбэтому от быстрых колебаний источник питания защищен. Однако колебания потребляемого нагрузкой тока могут быть таковы, что в процессе работы будет медленно меняться среднее значение потребляемого ею тока. Поэтому при проектировании источника питания следует иметь в виду, что сопротивление нагрузки может меняться не только при изменении напряжения питания, но и из-за изменения режима работы радио устройства и вида проходящего по нему радиосигнала.

§ 5.2. Характеристики источника питания и его отдельных каскадов

Основной характеристикой любого источника питания, так же как и каждого его каскада, является внешняя характеристика, представляющая собой зависимость выходного напряжения от величины выходного тока (рис. 5.4).

Семейство кривых рис. 5.4, с характерно для первичных источников питания. В данном случае приведены внешние характеристики солнечной батареи. Основная кривая / дает зависимость напряжения от тока нагрузки при нормальных условиях освещения (например, ясный день в средних широтах, солнце высоко над горизонтом) и нормальной температуре. Кривая 2 дает ту же зависимость, но при более интенсивном освещении (батарея поставлена нормально к солнечным лучам), а кривая 3 соответствует тем же условиям освещения, что и кривая /, но батарея работает при более низкой температуре. Учет остальных факторов, влияющих на работу солнечной батареи, еще больше расширит семейство внешних характеристик. Аналогичные зависимости получаются и для других типов первичных источников энергии. Их выходное напряжение зависит от величины подводимой

ним энергии, тока нагрузки и характеристик окружающей среды.

Внешняя характеристика стабилизатора выходного напряжения (рис. 5.4, б) при высоком качестве стабилизатора сливается на рабочем участке АВ в одну линию.

Для оценки стабильности выходного напряжения или тока используют коэффициенты нестабильности, причем их определяют для каждого из параметров, вызывающего изменения выходной величины. Так, для солнечной батареи по характеристикам рис. 5.4, а мо.жно определить в любой рабочей точке нестабильность выходного напряжения, вызываемую изменением мощности светового потока. Коэффициент нестабильности в данном случае будет определяться как отношение отклонения выходного напряжения А[/ к вызвавшему это отклонение изменению светового потока АФ:

кф = Аи/АФ. (5.3)

Его удобно назвать коэффициентом нестабильности по входной световой мощности.

Нестабильность напряжения, вызванная изменением температуры, может быть оценена тепловым коэффициентом нестабильности, измеряемым в вольтах на градус Цельсия:

kt = hU jM. (5.4)

Для определения изменений напряжения выпрямителя и стабилизатора

при колебаниях величины подводимого к ним напряжения Е следует пользоваться коэффициентом нестабильносги по входному напряжению:

kE = AUjAE.

(5.5)

Иногда пользуются не абсолютными' коэффициентами нестабильности, а относительными, представляющими собой отношение процентных изменений выходной величины и дестабилизирующего фактора.

Например, для относительного коэффициента нестабильности по входному напряжению получим

£oxH = At/Bb,x£/(A£Bb,x). (5.6)

Изменения выходного напряжения, вызываемые колебаниями тока нагрузки, для любого источника или каскада определяются выходным, или, как его еще называют, внутренним, сопротивлением источника или каскада. При нелинейной внешней характеристике это сопротивление является дифференциальным и определяется в каждой рабочей точке как отношение изменения выходного напряжения к вызвавшему его отклонению выходного тока, взятое с обратным знаком:

/?вых = -Д^вых/А/вь.х. (5.7)

Знак минуо> введен в это выражение потому, что у источника с положительным выходным сопротивлением при росте тока нагрузки выходное напряжение уменьшается.

В семействе внешних характеристик выходное сопротивление определяет наклон каждой из кривых и может быть вычислено графически. Выходное сопротивление является одним из важнейших показателей источника питания или его каскада, так как определяет зависимость напряжения на нагрузке от величины потребляемого ею тока. В самом деле, если источник постоянного тока обладает линейной внешней характеристикой (рис. .5.5, а), то его эквивалентная схема замещения будет состоять из двух элементов: э. Д. с. холостого хода Евых и внутреннего сопротивления Рвых (рис. 5.5, б). Ток в сопро-

Рис. 5.5

тивлении нагрузки i? , напряжение на ней и мощность, отдаваемая источником, будут соответственно равны:

Д ~ вых/(н ~Ь вых)> 0 ~ -вых о^вых - ЕвыхКц/{Кц ~Ь вых) 0 = E%uxRii/{Rii ~Ь вых)-

(5.8) (5.9) (5.10)

Изменения сопротивления нагрузки вызывают изменения мощности, отдаваемой источником. Наибольшая мощность будет выделяться на нагрузке в том случае, когда сопротивление нагрузки равно выходному сопротивлению R = Rbmx- Эта максимальная мощность тем больше, чем меньше выходное сопротивление:

отах -

(5.11)

Если внешняя характеристика источника нелинейна (рис. 5.5, в), то выходное сопротивление в каждой рабочей точке будет иметь различную величину. Нахождение отдаваемой источником мощности в этом случае удобно производить графически. Для этого необходимо решить совместно два уравнения. Первое нелинейное уравнение внешней характеристики:

а второе уравнение для нагрузки:

/о = ф(/о)-

(5.12)

(5.13)