Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Любивый В.И. Усилительные устройства учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
8.79 Mб
Скачать

- 130 -

иеаду точками А 8

практически равно

S U 1Z a ч т .е .

U

=

S U X

Я ,

 

)

-----------------R

АВ

 

1 a .

i + j c o C ^ R ^

 

Коэффициент усиления каскада

на

нижних частотах будет

К Н” ^ДВ^С ’

где

К

=

UAB

Я ф

 

)

 

-

^

S=( R >

 

 

А »

и

4

 

 

 

 

 

 

 

коэффициент усиления схемы без учета раз­

ы

 

 

делительной цепи:'

 

 

 

_ J

b

_____ J « * A ,

 

 

 

C ‘ V ] 5 ^

> * j “ cA

 

 

 

 

 

- коэффициент передачи разделительной цепи.

Подставляя значения двух последних равенств в предыду­

щее» пояучин

 

 

 

 

 

 

у

 

 

 

.

j ^

c

Cc

 

 

 

 

i ^ j c o C ^ R ^ '

i * j c p R c C c

или

 

 

 

 

[ СЭ &

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

с

с

К Я * т

п Н

*

 

 

 

. (2.48)

 

 

 

 

Кчр

Ест для самой низкой частоты диапазона нижних частот

выполняется

неравенство -J— « оонс ^ и удовлетворяется равенст-

во Я Р я » В . С .

 

т т о

 

 

с с

а

Ф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2.49)

т.е. вовффициент усиления

К-,.

не

зависит от частоты,по-

'

 

 

 

 

И

 

 

ка выполняются условия

 

 

 

 

 

 

ф

ТсБСТ,

»

V

c ' W

 

 

<1

 

 

 

Б этом случае имеет место полная коррекция каскада уси­ лении в области нижних частое как по частотной, так и по фа­ зовой характеристикам,т.е. имеет место оптимальная коррекция,.

Следует отметить, что помимо корректирующего действия

элементы

С ^ н

представляют

собой

фильтр, который также

защищает

каскады от

паразитной связи через источник питания

и сглаживает пульсацию.

 

 

Необходимость

коррекции в области

нижних частот в им­

пульсных усилителях

обусловлена

скоростью спада переходной

характеристики от своего максимума. Это соответствует коррек­ ции плоской части импульса.

Коррекция плоской части импульса имеет существенное значение лишь при импульсах о'ольшой длительности, т .е . когда | постоянная времени по низкой частоте много меньше длительнос­ ти импульса. В этом случае за время действия импульса спад импульса может сильно исказить вершину импульса. Цель коррекн

ции-затормозить скорость спада плоской

части в

тем санам ум еф -

щить максимальную величину

спада

для данной длительности им­

пульса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Упрощенно процесс

коррекции

можно представить так:

из эквивалентной схемы, изображенной на

рис. 2.29, следует,

что во время действия импульса на входе

емкости

С ф

а

Сс

заряжаются.

Возрастающее

напряжение прикладывается к

цепочке

Rc

С

и в

какой-то

мере компексирует спад nanjMj-

жения на сопротивление

Rc

(на

выходе),обусловленный

зарядш

конденсатора

.

По окончании импульса конденсатор

 

будет разряжаться, создавая напряжение на выходе,противояошжЬ

ное

по знаку тому, которое

обусловлено

разрядом емкости

С*

т .е . происходит своего рода

компенсация

"хвоста" импульса.с

 

Для усилителей импульсов

неравенство й ф Сср<<3,м >7‘*

записывают в фопме

R

»

 

 

по формуле

 

Относительный

спад импульса можно рассчитать

 

А сп = 2 R .^

 

г

(2 .50)

 

 

 

 

Кс Сс

 

 

 

Он тем меньше,

чем больше

Е ц ,

по сравнению с

.

Это в одинаковой степени, очевидно, можно отнести

и к частот­

ной

характеристике.

Цепочка

С ф

гем сильнее расширяет

- 132

поносу частот в сторону убывания их , чем сильнее неравенст­

во

Яа .

 

 

 

 

Наибольшее возможное значение

ТЛф

ограничивается

допустимым падением на

нем постоянной

составляющей напряже­

ния источника

анодного

питания.

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1.

Сущность метода коррекции частотных и фазовых харак­

теристик, предложенного советским ученым Г.В,1рауде.

2 .

Нарисовать принципиальную схему для усилителя на пен-»

тоде с параллельной высокочастотной коррекцией и пояснить

физическую сущность высокочастотной коррекции.

3.

Вывести формулу (2 .4 6 ).

 

 

4 .

Нарисовать переходные характеристики каскада с прос- ■

той высокочастотной коррекцией и пояснить причины выбросов.

5.

Почему при достаточно больших

т .

в переходной ха­

рактеристике наблюдаются затухающие келебьния?

6 . Вывести формулу (2 .49)

 

 

7.

Нарисовать принципиальную схему усилителя с элемен- :

тами коррекции в области низких частот и дать физическую трак(- товку коррекции в этой области.

8 . Чем ограничивается максимальная величина сопротивле­

ния В ф

в схеме (2 .28)?

9. Дать физическую трактовку процессов в усилителе

(рис.2.28)

при подаче на вход прямоугольного импульса и пояс­

нить уиеньиеше спада вершины импульса на выходе при наличии низкочастотной коррекции.

10.

Нарсовать принципиальную схему усилителя на пентоде

с параллельной

коррекцией высших и низших частот одновременно;,

§

2.5

. МНОГОКАСКАДНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Часто для обеспечения необходимого усиления одного кас­ када недостаточно, тогда включают несколько каскадов один за

- 133 -

другим, как показано на рис. 2.30,

Рис. 2.30

'Нетрудно показать, что коэффициент усиления многокаскад­ ного усилите ля равен произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов. Согласно определению обдай коэффициент усиления усилителя равен

ип* 1

Коб п

или

и ;

и 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ко5'

и ,

и й

 

 

 

 

 

 

откуда

 

 

.

i ф.

 

 

 

 

 

 

 

 

* Ч . к

Л

 

об”

R l K

 

К { е

1

М

-(2.51)

, -' 'K* Лп-“ ЛЧ с

 

”~ %

в

На основании последнего соотношения находим обдай модуль

коэффициента усиления

K flg и суммарный угол сдвига

Фазы ipQg

выходного напряжения

относительного

входного дав

всего

усилителя, т .е .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, . к „■

T o S - W

 

Тп

 

(2.52)

Если каскады одинаковые, то

 

 

 

 

 

R o6 = K "

R

Н с б * " 1? »

 

 

 

{2*53)

где

 

 

 

 

 

 

 

 

й 1 , К * в -

V P * —

- < P n = tf

т-

Для случая (2.53) частотную характеристику для области нижних частот можно записать в виде

КF

О

Ко.об

(2.54)

• г

 

 

/ i >

 

>ле

п

“ коэффициент усиления в об­

Ь*ооб=

 

 

ласти

средних частот1}

 

ч

- постоянная времени нижних

частот.

Коэффициент частотннх искажений, очевидно, определяет­ ся выражением

 

п Н.О-б

....

(2.55)

Отсчитывая нижнюю частоту многокаскалного усилителя

t o „ o6

на уровне n HQb- f 2

, выразим ее

черев нижнюю

частоту

илн однокаскадного усилителя

 

 

 

 

(2.56)

Аналогичное соотноиение получим для области верхних частот

(2.57^

где

со

Если каскады различны, то в этом случае при расчетах многокаскадных усилителей можно пользоваться приближенными формулами f 25 J

- 135 -

v{*7..

<JL

(2.58)

 

V

фазовую характеристики многокаскадного усилителя можно рас­ считать точно по известным характеристикам его каскадов.Пе­ реходную же характеристику многокаскадного усилителя с раз­ личными каскадами нельзя получить простым и точным спопооом - из переходных характеристик его каскадов,поэтому величины, характеризующие переходные искажения, в этом случае определя-ч ются по приближенным формулам.

Время установления многокаскадного усилителя , со­ стоящего из одинаковых каскадов, у кетовых выбросы отсутст­

вуют,

определяется приближенным выражением f

2 ]

 

 

■ ^4,06* ^

П

,

(2 .60)

где

- втюмя установления одного каскада;

 

- число каскадов в усилителе.

 

 

При малом выбросе в каждом каскаде порядка 1-2% время

установления определяется

 

 

 

 

I

4

0)5

 

 

3 ростом ъ_броса показатель п убывает. Для различных каскадов с выбросом, не превышающим нескольких процентов, время установления многокаскадного усилителя приближенно буде}1

Ь j.oS

Г

(2.62)

 

Следует ответить, что

выражение (2 .25) , полученное для

одного каскада, приближенно справедливо

и для многокаскадно­

го усилителя

 

 

.

М

(г .63)

 

-------

Выброс многокаскадного усилителя,имеющего каскады с примерно одинаковым временем установления и с различными,но небольшой выбросами, приближенно можно определить формулой

(2.64)

Если многокаскадный усилитель состоит из одинаковых кас-1 кадов, каждый из которых имеет выброс, равный критическому, то его выброс равен выбросу одного каскада, т .е .

Под понятием кртичесного выброса понимают такой , при котором выброс многокаскадного усилителя с одинаковыми кас­ кадами равен выбросу одного каскада. Для параллельной высо­ кочастотной коррекции он равен примерно 1% . Следует.отметит^, что формулы (2.60) - (2.65) пригодны для усилителей, каска­

да которых имеют близкие постоянные времени (примерно оди­ наковые).

Польем или спад плоской вершина импульса в икогокаскадвоя усилителе при небольшой его величине A 0g=SO,l можно приближенно определить по формуле

Л о6 *

+

* & п *

(2.66)

где A j , а а , . . . л п

-

подъем или спад, вносимый первым,

 

 

вторым и т .д .

каскадами.

 

- 137

-

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСИ

 

 

Вывести Формулу (2.57)

для высшей частоты

gj£ oj

многокаскадного усилителя.

 

 

 

 

2.

Пояснить физически увеличение

^ но§

и уменьшение

bjgo6 многокаскадного усилителя

по сравнению

оэи

и

однокаскадного усилителя.

 

 

 

 

3.

Пояснить физически уменьшение

крутизны переднего фрон­

та импульса на выходе многокаскадного усилителя по мере уве-| личения числа г» одинаковых каскадов,

4»,Пояснить физически рост спада выходного импульса мно-i гокаскадного усилителя по мере увеличения числа одинаковых каскадов.

§ 2,6. ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ КАСКАД УСИЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Общие сведения о трансформаторном каскаде

В отличие от реостатного каскада усиления трансформа­ торный каскад может применяться не только как усилитель нап нения, но и как усилитель мощности.

Трансформаторный каскад усиления напряжения обладает рядом недостатков, ограничивающих область его применения, в частности:

1. Он имеет значительно худшую частотно-фазовую и пе­ реходную характеристики, чем реостатный.

2. Вес,габариты и стоимость трансформатора значительно ; больше веса, габаритов и стоимости деталей реостатного кас­ када.

3. Трансформаторные усилители менее устойчивы, чем рео статные, и сильнее подвержены влиянию внешних электромагнит-! яых полей, что в некоторых случаях вынуждает применять экра­ нировку и усложнять конструкцию усилителя.

Поэтому всюду, где возможно, следует предпочесть каскад! на сопротивлениях. Однако трансформаторный каскад обладает

рядом преимуществ по сравнению с реостатным:

1. Малое выходное сопротивление трансформатора по постоян­ ному току делает его очень удобным для возбуждения каскадов, работающих с сеточными токами.

2. При использовании повышающего трансформатора виамож-j но получение коэффициента усиления большего, чеы^Лламггаг: Одна­ ко следует имет в виду, что получение большого коэффициента! усиления возможно в узком диапазоне частот.

3 . Относительно малое сопротивление первичной обмотки трансформатора постоянному току позволяет применять ицточни- ' ки анодного питания с меньшим напряжением, чем в усилителях на сопротивлениях. Падение на первичной обмотке постоянного напряжения обычно не превышает 10-20в.

4 . Трансформатор позволяет получить вход и выход каска­ да симметричным по отношению к земле.

5. Возможно получить подъем частотной характеристики в , области высших частот, что компенсирует западание характерис­ тики на других участках усилительного тракта.

В трансформаторном каскаде можно использовать любой уси­ лительный элемент-триод, экранированную лампу, транзистор.

Значительно чаще применяется трансформатор в качестве элемента межкаскадной сгйзй в транзисторных усилителях. Его прййоНение позволяет лучше использовать усилительные свойст­ ва транзистора и получить большее усиление на каскад.

Принципиальные схемы трансформаторных каскадов предвари-ч тельного усиления на лампе иГ транзисторе’ приведены на рис.2.31 и 2 .32. Первичная обмотке трансформатора включена в выходную цепь усилительного элемента, а вторичная обмотка подключена к входной цепи следующего каскада или к нагрузке. Выходная цепь усилительного элемента питается через первич­

ную обмотку

трансформатора, а необходимое напряжение или

т с - смещения

на входную цег *, следующего каскада подается

через вторичную обмотку. Переменная составляющая выходного тока,проходя через первичную обмотку трансформатора,создает на ней падение напряжения, трансформирующегося"во"втЬричну1 обмотку и попадающего во входную цепь следующего каскада.

- 139 -

Для ‘Изменения свойств трансформаторного каскада или упрцгоени* конструкции одну из его обмоток (иди обо) иногда шунти­ руют активным сопротивлением.

Эквивалентная схема

Эквивалентная схема трансформаторного каскада изображе­ на на рис.2.33.

Здесь усилительный элемент (лампа или транзистор) пред­ ставлен в виде генератора напряжения juU^ с внутренним со­ противлением R-t = i . Такое представление позволяет нагляднее проследить за свойствами трансформаторного каскада.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ