книги из ГПНТБ / Богомолов А.М. Судовая полупроводниковая электроника

делителя R6. Величина RBK — входное сопротивление усилителя по переменному току, которое можно опреде­

лить как RBX^ (1 + Р) гэ-

Для улучшения частотных свойств усилителя в об­ ласти низких частот в цепь сопротивления коллекторной нагрузки вводят дополнительно активно-емкостное соп­ ротивление z ^ ^ R ^ —j x c ^ (рис. 31, б). Поскольку

при уменьшении частоты со модуль этого сопротивления

7? к Qf> — 7?н Си.

Если величина Сф подобрана правильно, то при включении корректирующей цепи коэффициент усиле­ ния схемы на средних частотах изменяться не должен.

§5. Частотные особенности низкочастотных усилителей

странсформаторной связью

Втех случаях, когда в многокаскадном усилителе выходное сопротивление предыдущего каскада и вход­ ное сопротивление последующего каскада сильно разли­ чаются, применяются трансформаторные цепи связи

(рис. 32).

Первичную обмотку трансформатора связи можно включать в коллекторную цепь транзистора последо­ вательно (рис. 32, а) либо параллельно, через раздели­ тельную емкость (рис. 32, б).

81

является намагничивание стали трансформатора по­ стоянной составляющей тока коллектора. К недостат­ кам параллельной схемы включения относится значи­

ния вторичной обмотки не имеют. Как правило, в цепях многокаскадной связи применяют понижающие транс­ форматоры.

При параллельном включении первичной обмотки

и определяется, в основном, сопротивлением коллектор­ ной цепи R K, то есть ЯВЫХ;~Як■ Сопротивлением на­

82

грузки является входное сопротивление следующего кас­

При последовательном включении первичной обмот­ ки выходное сопротивление каскада очень высокое и мо­ жет быть приближенно равным выходному сопротивле­ нию триода в избранной рабочей точке: R Bl, n ~ r K.3. Постоянная времени первичной обмотки трансформато­

но пропорционально на нижнюю частоту сон частотного диапазона усилителя при заданном коэффициенте ча­ стотных искажений:

лой, необходимо обеспечить достаточно большую вели­ чину постоянной времени ть

Если в усилителе с последовательным включением первичной обмотки трансформатора добиваться полно­

нескольких десятков генри). Для того, чтобы можно бы­ ло применить трансформатор с малой индуктивностью первичной обмотки, сохраняя заданное значение ниж­ ней частоты шн, необходимо уменьшить эквивалентное

83

сопротивление R K за счет уменьшения приведенного со­

противления нагрузки R Hпутем увеличения коэффициен­ та трансформации п.

Практически, минимальная величина эквивалентно­

Я н

Зная величину R K, нетрудно найти также и индук­ тивность первичной обмотки трансформатора:

ля с трансформаторной связью зависит обратно пропор­ ционально от суммарной величины индуктивности рас­ сеяния трансформатора, которая определяется как сум­ ма индуктивности рассеяния первичной обмотки и при­ веденной в первичную цепь индуктивности рассеяния вторичной обмотки.

§ 6. Эмиттерные повторители

Эмиттерным повторителем называется усилительный каскад по схеме с общим коллектором. Эмиттерные по­ вторители служат для согласования высокоомной цепи источника сигнала с низкоомным входным сопротивле­ нием каскадов, выполненных по схеме с общим эмитте­ ром или общей базой.

Входное сопротивление эмиттерного повторителя складывается из сопротивления трех параллельных вет­ вей: сопротивления база — коллектор го. к, сопротивле­

84

эмиттерных повторителях постоянного тока входное соп­ ротивление не может быть большим, чем сопротивление

только путем увеличения коэффициента усиления тран­ зистора р либо путем многокаскадного включения не­ скольких эмиттерных повторителей.

Однако, чтобы входное сопротивление эмиттерного повторителя могло быть поднято до величины, близкой Гб. к, необходимо также, чтобы сопротивление входного делителя было достаточно большим. Для увеличения эк­ вивалентного сопротивления внешних элементов базо­ вой цепи в эмиттерных повторителях постоянного тока установку рабочей точки выполняют не с помощью дели­ теля, а с помощью вспомогательного источника, вклю­ чаемого последовательно с источником сигнала (рис. 33, а). В этом случае внешнее сопротивление вход­ ной цепи определяется только сопротивлением смещения RCM, необходимым для повышения стабильности усили­ теля.

Для того, чтобы при достаточно большом дифферен­ циальном сопротивлении резистора R 3 величина паде­ ния напряжения на нем была незначительной, это соп­ ротивление должно быть нелинейным, с нелинейностью насыщения.

Таким нелинейным сопротивлением обладает гене­ ратор неизменного тока на транзисторе. Величина со­ противления R 1 (рис. 33, б) подбирается такой, чтобы коллекторный ток транзистора был равен эмиттерному току начальной рабочей точки триода Т\.

Для повышения стабильности усилителя можно включать генератор неизменного тока Тч через перемен­

85

триода Т3 используется для установки начальной рабо­ чей точки выходного транзистора 7Y Этот усилитель мо­ жет иметь входное сопротивление 0,4 мОм при коэффи­ циенте усиления по току 1000 и коэффициенте усиления по напряжению 40.

В эмиттерных повторителях переменного тока высо­ кое входное сопротивление достигается более просто. Для увеличения коэффициента усиления по току может быть использован не одиночный, а составной транзи­ стор, коэффициент усиления которого равен произведе­ нию коэффициентов усиления Pi и Рг входящих в него транзисторов (рис. 34, а). В эмиттерных повторителях постоянного тока составной транзистор использовать трудно ввиду его малой температурной стабильности.

Эмиттерный повторитель переменного тока с состав­ ным транзистором может быть сделан достаточно ста­ бильным, если использовать низкоомный входной дели­ тель. Для того чтобы делитель не шунтировал входную цепь транзистора эмиттерного повторителя, он включа­ ется в базовую цепь не непосредственно, а через сопро-

8 6

Рис. 34. Эмиттерные повторители переменного тока:

а — составной транзистор; б — эмиттерный повторитель с положительной обратной связью в базовую точку; в . — эмиттерный повторитель с поло­ жительной обратной связью в коллекторную точку

тивление связи R3 (рис. 34, б). Если узловую точку де­ лителя соединить с выходом эмиттерного повторителя емкостью связи С, то за счет параллельной положитель­ ной обратной связи сопротивление R3 будет внесено в базовую цепь не с его собственной величиной R3, а с ве­

противление, вносимое в базовую цепь цепью делителя, будет равно 500 кОм. Как было указано выше, сопротив­ ление коллекторного перехода ограничивает предел уве­ личения входного сопротивления эмиттерного повторите­ ля. Однако при использовании составного транзистора можно увеличить вносимую величину этого сопротивле­ ния путем применения цепи параллельной положитель­ ной обратной связи, как это показано на рис. 34, в. В этом случае мгновенные напряжения коллекторной и базовой цепи транзистора Ti изменяются синфазно, и ток базы, отбираемый сопротивлением гв. к, уменьшается, что эк­ вивалентно увеличению этого сопротивления. Но, по­ скольку увеличенное таким образом сопротивление кол­ лекторного перехода является результатом изменения не резистивных свойств коллекторного перехода, а ре­ жима работы схемы, это сопротивление называется ка­ жущимся или вносимым. Тем не менее увеличение вно­ симого сопротивления увеличивает предел повышения входного сопротивления эмиттерного повторителя.

Для увеличения входного сопротивления эмиттерно­ го повторителя может быть применена не только парал­

87

лельная положительная обратная связь по напряжению, но также последовательная отрицательная обратная связь по току. Если в качестве элемента обратной связи использовать транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, то за счет усилительных свойств транзисто­ ра обратная связь будет форсирована, то есть усилена.

На рис. 35 изображены схемы эмиттерных повтори­ телей с форсированной отрицательной обратной связью по току. Они отличаются друг от друга конфигурацией, так как в цепях обратной связи этих схем использова­ ны транзисторы прп- и рпр-проводимости. В эмиттерном повторителе с транзистором прп типа в цепи обрат­

с общей базой, К[2 — коэффициент усиления по току

эмиттерное напряжения равны) превышению входного сопротивления по отношению к сопротивлению нагрузки

ном повторителе. Однако, поскольку уменьшение эмиттерного тока транзистора Тх покрывается значительным током транзистора Т2, то суммарное выходное сопротив­ ление этой схемы оказывается ниже, чем в обычном эмиттерном повторителе.

Эмиттерный повторитель с последовательным вклю­ чением транзистора форсированной обратной связи име­ ет низкое выходное сопротивление не только в сторону шины коллекторного питания, но также и в сторону об-

8 8

Рнс. 35. Эмиттерные повторители с форсированной отрица­ тельной обратной связью по току:

связи Т2 (рис. 35, б ).

Транзистор Т2 в этой схеме можно рассматривать как управляемое сопротивление нагрузки эмиттерной цепи. Существенного увеличения входного сопротивле­ ния форсированная обратная связь здесь не дает.

§ 7. Выходные каскады усилительных схем (усилители мощности)

Особенностью выходных каскадов усилительных схем является их большая мощность, то есть их работа при больших напряжениях и токах. Наиболее важным качеством выходных каскадов является их высокий КПД. Для достижения высокого КПД в выходных кас­ кадах преимущественно используются двухтактные схе­ мы класса В. С предыдущим каскадом и с нагрузкой вы­ ходные каскады обычно соединяются через трансформа­ торные цепи связи [10].

Расчет выходных каскадов выполняют с целью найти оптимальные коэффициенты трансформации входного

89

и выходного трансформаторов и максимальные элект­ рические и тепловые нагрузки на транзисторы каскада. Делают расчет на основании заданных величин сопро­ тивления нагрузки R Hи мощности в нагрузке Рн [4].

Вначале, задаваясь коэффициентом полезного дей­ ствия выходного трансформатора т)тр, определяют ко­ лебательную мощность, потребляемую трансформато­ ром в коллекторной цепи транзистора:

В двухтактной схеме эта мощность в два раза мень­ ше, так как в раскачке нагрузки принимают участие два транзистора:

Для полной раскачки нагрузки транзистор должен отдавать колебательную мощность Р~, равную колеба­ тельной мощности, потребляемой трансформатором, то есть:

В каскаде класса А при активной нагрузке (рис. 36) колебательная мощность отдаваемая транзистором в трансформатор, равна:

90