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

для транзистора так же, как для лампы, понятием статической крутизны S.

Из (2-10) и (2-12) видна идентичность понятий входных про­ водимостей лампы и транзистора. Но для лампы в области низ­

По аналогии с возможностью применения к лампе и транзи­ стору понятий крутизны S и внутреннего сопротивления можно использовать в обоих случаях и понятие статического коэффи­ циента усиления и, обычно относящееся только к лампе. Для транзистора

Выражения (2-16) и (2-17) наглядно показывают, что анодным (коллекторным) током можно управлять как за счет анодного- (коллекторного) напряжения, так и за счет сеточного (базово­ го). Однако с точки зрения изменения анодного (коллекторно­ го) тока воздействие сеточного (базового) напряжения эффек­ тивнее в ц раз.

Полученным соотношениям соответствует правая сторонаэквивалентных схем (рис. 34).

Левая часть эквивалентных схем удовлетворяет первым уравнениям систем (2-4), (2-5).

Итак, рассмотрение лампы и транзистора как четырехполю­ сников приводит к выводу о возможности использования в том и другом случае аналогичных по смыслу и обозначениям пара-

40

Рис. 34. Эквивалентные схемы лампы и транзистора, рассма­ триваемых как четырехполюс­

ники:

а, б— схемы лампы; в, г — схе­

мы транзистора.

метров. Эквивалентные схемы для лампы и транзистора (рис. 34) так­ же будут совершенно одинаковы­ ми, если не пренебрегать для лам­ пы малыми величинами gn и g 12.

Но это не мешает развитию едино­ го метода расчета ламповых и тран-' зисториых схем при условии учета особенностей тех и других.

В частности, транзистор отличается от лампы тем, что его статические характеристики, а, следовательно, и параметры су­ щественно зависят от температуры. Стабилизация режима—■ важнейший вопрос для транзисторных схем.

2—3. Динамические параметры усилителя как четырехполюсника

. Внутренняя структура четырехполюсника может содержать любое число активных и пассивных элементов, соединенных между собой необходимым образом. При анализе и расчете усилителя как четырехполюсника последний окажется проме­ жуточным звеном между источником входного сигнала и на­

41

Примечание . Д/і=йц-Л35—Л.,,-Л,г;

Ьу=ин'Уг'.-Уп-Ѵа; Лг=-гц ■ г«*—z-i* 2 ,г;

д^/и* /м-f«- fia.

2—4- Матрицы параметров сложных четырехполюсников. Типы отрицательной

обратной связи в усилителях

В результате соединения нескольких, в частности двух, че­ тырехполюсников образуется сложный (результирующий, экви­ валентный) четырехполюсник. Необходимо научиться находить параметры его по параметрам каждого из составляющих. Это проще всего сделать, оперируя с матрицами четырехполюсни-

42

люсников практически целесообразно оперировать с /г-парамет-

Практически такое действие сводится к тому, что результирую­ щие /(-параметры находятся сложением /г-параметров исходных

Иными словами, отыскание результирующих параметров опять сводится к сложению параметров исходных четырехпо­ люсников.

Последовательное (рис. 36, в)

„43

Следует обратить внимание, что приведенные матричные со­ отношения справедливы только для регулярных четырехполюс­ ников, т. е. имеющих пару входных и пару выходных зажимов п одинаковые токи через зажимы каждой пары [5].

Обратная связь может возникнуть из-за физических свойств активного элемента (внутренняя обратная связь), паразитных связей или за счет специально вводимых цепей (внешняя об­ ратная связь). В любом случае усилитель, охваченный обратной связью, представляется в виде собственно усилителя без обрат­ ной связи — четырехполюсника К и цепи обратной связи — че­ тырехполюсника ß, соединенных между собой одним из описан­ ных выше способов (рис. 36). Такой подход [9] позволяет клас­ сифицировать типы обратной связи по видам соединения четы­ рехполюсников К и ß. Следует различать:

2—5. Расчет усилителя как четырехполюсника с учетом обратной связи

Если обозначить П каждый из первичных параметров /г, у,. z, f, то при любом типе обратной связи свойства собственноусилителя можно выразить тремя параметрами Пц, Пи, П2г (полагая, что передача его в обратном направлении мала, т. е.

0). Тогда

44

Для любого типа обратной связи при оперировании с соот­ ветствующими параметрами (см. предыдущий параграф) ре­ зультирующие параметры равны сумме параметров соединяе­ мых четырехполюсников

По результирующим параметрам производится расчет усили­ теля с обратной связью на основе формул табл. 3. Однако мож­ но еще более упростить расчет усилителя с обратной связью,, если принять во внимание следующие рассуждения [9].

Чтобы цепь обратной связи не нагружала заметно выход собственно усилителя, необходимо обеспечить выполнение в за­ данной полосе частот условия

Эффективность передачи по цепи обратной связи определя­ ется значением /7*і2, т. е передачей с выхода (выход справа) на вход ß-четырехполюсника. Прямую передачу ß-четырехполюсни- ка целесообразно уменьшать, добиваясь

Для рационально выполненной цепи обратной связи обычно все эти три условия выполняются. Тогда (2-27) упрощается

Значит, усилитель с рационально выполненной цепью обрат­ ной связи можно характеризовать теми же первичными пара­ метрами, что и собственно усилитель без обратной связи, и, кроме того, параметром Я*12. Последний показывает эффек­ тивность прохождения сигнала с выхода усилителя на его вход через цепь обратной связи.

Из изложенного следует важный для практики вывод, что при выполнении условий (2-28), (2-29), (2-30) усилитель с об­ ратной связью можно рассматривать как четырехполюсник, ха­ рактеризуемый параметрами Пи, Я*і2, Я2і. Я22. С учетом это­ го вес формулы табл. 3 будут действительны для усилителя с обратной связью. Как показано в [9], это существенно облегча­ ет анализ усилителей с обратной связью и одновременно позво­ ляет получить формулы, удобные для практического расчета по­ казателей усилителей с обратной связью К*, К*і, К*е, 7*ВХг К*вых через параметры собственно усилителя и цепи обратной связи К, Кь Ке, Квзо 2 в ы х , Я п, Я*12, Я21, Я22 (табл. 4).

45

Пояснения: Еос —э. д. с. обратной связи (напряжение холостого хода па левых зажимах четырехполюснпка обратной связи);

/ос—ток обратной связи в режиме короткого замыкания на левых зажимах че­

тырехполюсника;

Iг —ток источника входного сигнала в режиме короткого замыкания на его за­ жимах;

£г —э. д. с, источника входного сигнала.

Всвязи с различным толкованием в литературе понятия ко­ эффициента обратной связи воспользуемся стройным и четким

изложением этого вопроса в [11].

Согласно [11], удобно считать, что при каждом типе обрат­ ной связи (h, у, z, f) собственно усилителю присущ определен­ ный усилительный параметр А, который при введении данного типа обратной связи изменяется до значения

где ß — коэффициент обратной связи.

Дифференцируя функцию Аос по А, получим соотношение

48

Оно вскрывает основное свойст­ во обратной связи — способность стабилизации параметра А. По ка­ ким бы причинам ни изменялся па­ раметр А, параметр Аос изменится в (1+ßA) раз меньше. При глубокой связи, т. е. при ßA3>l

передачи по петле обратной связи. Для определения его петлю разрывают так, чтобы условия прохождения сигнала по ней остались такими же, как и по замкнутой цепи. Для разорванной цепи определяют коэффициент передачи. Он и будет искомой ве­ личиной ßA.

2—6. Комплексные параметры лампы и транзистора. Внутренняя обратная связь

Лампа с учетом межэлектродных емкостей может быть пред­ ставлена [9] как сочетание двух четырехполюсников (рис. 38). Ламповые емкости образуют как бы четырехполюсник обрат­ ной связи у-типа. Из режимов короткого замыкания на входе и выходе (выход справа) ß-четырехполюсника определим его «/-параметры

Согласно (2-27) у-параметры лампы с учетом межэлектрод­ ных емкостей, т. е. параметры результирующего четырехполюс­ ника

Уп = У«о (С« + С»), .

У21 ^ С У^ Сса 1

49

= У 'ш [С ск + С с а ( 1 - / 0 ] -

Если учесть возможную комплексность коэффициента уси­ ления напряжения, то

Для средних частот, когда коэффициент усиления максима­ лен и равен Ко, входная емкость Свх(со) имеет также макси­ мальное значение

Сактивной составляющей входной проводимости gDX (со) ввиду

еемалости молено не считаться. Тогда входная проводимость

лампы в динамическом режиме будет практически определять­ ся только входной емкостью Свх(со). Для упрощения расчетов можно пренебречь и зависимостью этой емкости от частоты, считая, что она все время остается равной своему максимально­ му значению (2-36). Тогда динамическая входная проводи­ мость лампы

Это позволяет [9]сделать вывод, что в эквивалентной схеме на­ груженной лампы на входе молено включить емкость Свх и тем самым отразить проявление обратной связи через емкость Сса.

Прямое прохождение сигнала через емкость Сса учитывает­ ся параметром уц. Практически прямым прохоледением сигна­ ла через Сса молено пренебречь, считая, что

50