книги из ГПНТБ / Ульянов О.И. Инженерные методы расчета ламповых и транзисторных схем

номер входного сечения, в — занных с данным сечением. В качестве

Управляющий параметр вписывается на пересечении строк, соответствующих по номеру сечениям, с которыми связан за­ висимый источник, II столбцов с номерами, соответствующими сечениям, через узловые напряжения которых выражается управляющее напряжение зависимого источника. Вписывается со знаком «минус», если направление зависимого источника совпадает с направлением сечения, а направление управляющего напряжения — с направлением данного узлового напряжения. От каждого факта несовпадения знак меняется один раз.

По матрице проводимости схемы, составленной с учетом зависимых источников тока (полной матрице), находятся вто­ ричные параметры схемы. Если эквивалентная схема в целом представляет собой четырехполюсник с короткозамкнутой стороной и последняя принимается за базисный узел (общий для входа и выхода), а также приняты за положительные на­ правления токов и напряжений, указанные на рис. 28, то вто­

30

Поскольку входным сечением является первое, а выходным —

Отметим, что в матрицу схемы не включаются проводимо­ сти источника входного сигнала и нагрузки. Однако можно пользоваться следующим упрощающим приемом. Ветвь Уп от­ носить к собственно схеме усилителя и составлять матрицу с учетом Ун. Тогда в (1-72) и (1-74) задают Уп= 0 , как для ре­ жима холостого хода. Воспользуемся этим приемом для высо-

31

кочастотной эквивалентной схемы рис. 22. Полная матрица проводимости для нее

схемы рассматриваются в системе контуров, и при этом иско­ мой является матрица сопротивления схемы. Наиболее простым правило записи матрицы будет в случае канонической системы контуров. Каноническая система контуров применима только для плоских схем, т. е. таких, которые могут быть изображены на поверхности без пересечения ветвей. Каноническая система образуется контурами, охватывающими ячейки схемы (замк­ нутые области, на которые делится схема ветвями). Если при этом все контуры направлены по часовой стрелке, то правило

другими элементами матрицы являются взятые со знаком «ми­ нус» взаимные сопротивления контуров. Следует подчеркнуть, что в пассивную матрицу [Z]' не вписываются сопротивления источника входного сигнала и нагрузки четырехполюсника. Затем для получения по пассивной матрице полной ее допол­ няют управляющими параметрами зависимых источников по определенному правилу, а именно: управляющий параметрсопротивление вписывается в матрицу на пересечении некото­ рых строк и столбцов: номера строк соответствуют номерам контуров, в которые входит зависимый источник напряжения, а номера столбцов — номером контурных токов, через кото­

32

Применив низкочастотную Т-схему замещения транзистора по переменному току (рис. 27), получить формулу для расчета коэффициента передачи тока.

Эквивалентная схема усилителя представлена на рис. 31.

сопротивление нагрузки R1T. Сделано это для того, чтобы пока­ зать читателю такую возможность. Но в этом случае в (1-77) надо задать ZK— 0. Такой прием несколько упрощает расчет.

Глава в т о р а я

МЕТОД, ОСНОВАННЫЙ НА РАССМОТРЕНИИ ЛАМП И ТРАНЗИСТОРОВ КАК ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ

2—1. Сущность метода

На основе аппарата теории четырехполюсников можно осуществить единый подход к расчету ламповых и транзистор­ ных схем. Для этого прежде всего следует рассмотреть единст­ во и различие лампы и транзистора как активных четырехпо­ люсников.

На первый взгляд может показаться, что при совместном рассмотрении ламповых и транзисторных схем затушевываются

широкого класса усилительных устройств успешно пользовался

Читатель, вооруженный этим методом, сможет при всем разно­ образии схем производить их анализ и расчет самостоятельно.

2—2. Аналогия и различие лампы и транзистора как активных четырехполюсников

Лампа и транзистор являются нелинейными элементами. Однако если приращение (изменение) приложенного к входу

напряжения мало, то с достаточной для практики точностью рабочие участки их характеристик могут быть линеаризирова­

характеризующих воздействие на четырехполюсник, известны, другие же должны быть определены. В конкретных условиях возможны шесть вариантов (табл. 2). Чтобы найти две неиз­ вестные величины по двум известным, необходимо располагать системой двух уравнений с двумя неизвестными — так назы­ ваемыми основными уравнениями четырехполюсника [2, §118]. Соответственно шести вариантам воздействий на четырехпо­ люсник можно записать системы основных уравнений в шести формах, оперируя в каждом случае с одним из следующих па­

Рассмотрим подробнее у-форму записи уравнений четырех­ полюсника и ее применение к лампе и транзистору

Л = Уи ' U\ + Уі2 ■U2 1 Іо — У21 • U1+ У22' ІІ2 I

Приращения напряжений U\ и (Л могут быть как постоян­ ными, так и переменными величинами во времени. На практике эти приращения нередко являются гармоническими функция­ ми времени. В линейном четырехполюснике токи Д и /2 в та­ ком случае примут также синусоидальную форму. Следователь­ но, система (2-1) может быть записана в символической форме, т. е. напряжения и токи выразятся комплексными амплитуда­ ми. При переменных токах параметры у в общем случае — комп­ лексные величины и, как видно из (2-1), имеют размерность проводимости. Для области не очень высоких частот можно пе­ рейти от полных проводимостей у к активным проводимо­ стям g.

1 Символом f заменен обычно применяемый в этом случае символ g. Это

поможет не спутать (-параметр с обозначением активной проводимости g, являющейся действительной частью (/-параметра. Такое же обозначение шести форм уравнений принято в [10].

36

тем при поочередном осущест­ влении режимов короткого замыкания на входе и выходе. Возь­

мем, 'например, лампу-триод (рис. 32). Обеспечим режим по постоянному току, для которого необходимо знать у (или g) -па­ раметры. Значения параметров зависят от схемы включения лампы. В данном случае имеется в виду включение лампы по схеме с общим катодом.

Например, для определения параметра г/ц (или gu) созда­ ется режим короткого замыкания по переменному току на вы­ ходе (U2= 0). Для этого включается конденсатор С большой емкости. Подключив на входе источник синусоидального напря­ жения ІІТ, измерим переменные ток выхода І\ и напряжение входа U Тогда

Аналогично составляются схемы для экспериментального измерения и других «/-параметров. Подобные вопросы рассмат­ риваются в курсах электронных приборов и, очевидно, знакомы читателю. Подчеркнем только, что частота напряжения Ur, при которой измеряются параметры, определяет получение высоко­ частотных значений их (полных проводимостей) или низкоча­ стотных (активных проводимостей). Так же подходят к изме­ рению «/-параметров и транзисторов как четырехполюсников.

Второй путь — определение g-параметров лампы или тран­ зистора по их статическим характеристикам. Поскольку стати­ ческие характеристики усилительных элементов снимаются на постоянном токе, то с их помощью можно получить только низкоча­ стотные значения «/-параметров, т. е.

значения g. Например, в семействе анодных характеристик лампы-три­ ода (рис. 33) заданному режиму по постоянному току отвечает опреде­ ленная точка 0 (точка покоя или ра­ бочая точка) семейства. При вклю­ чении лампы по схеме с общим ка­ тодом анодная цепь окажется вы­

Рис. 33. Определение парамет­ ходной. Поэтому приращения Д/а и ра £ 2 2 по анодным характери­ ДНа по аналогии с обозначениями, стикам лампового триода. применяемыми для выходной (пра-

37

тельного элемента как четырехполюсника со статическими па­

Для области относительно низких частот, когда можно учитывать только активные проводимости

gu g12

(2-3)

.£21 £22 _

Основные уравнения (2-1) для лампы и транзистора в об­ ласти низких частот могут быть переписаны в виде:

для лампы при включении с общим катодом

А/с —£лГ АДс + gl2 'AUa 1 A/а = gVAf/c + goo-Шо J

для транзистора при включении с общим эмиттером

38

В режиме короткого замыкания на входе определяем: ДЛЯ лампы по (2-4)

определяет выходную проводимость лампы (или транзистора). Поэтому для транзистора по аналогии с лампой можно поль­ зоваться понятиями внутреннего сопротивления Ri и внутрен­ ней проводимости gi.

Из (2-8) и (2-6) следует вывод об аналогии понятий обрат­

обратную проходную проводимость незначительно. Для тран­ зистора, наоборот, характерно относительно сильное проявле­ ние внутренней обратной связи. Входной ток его зависит и от входного напряжения и от внутренней обратной связи. Прак­

Аналогия параметров (2-11) и (2-13), характеризующих наклон (крутизну) проходной характеристики, позволяет пользоваться

39