книги из ГПНТБ / Любивый В.И. Усилительные устройства учеб. пособие
.pdf- mo |
- |
|
Часть схемы, расположенная |
левее точек О-S' |
представ |
ляет собой эквивалент пампы, правее показана эквивалентная схема трансформатора вместе о его нагрузкой, приведенной к первичной цепи. В этой схеме приняты следующие обозначения:
-активное сопротивление первичной обмотки тран сформатора;
г |
1 |
J k . |
- |
активное сопротивление |
вторичной |
обмотки транс |
|
а ” па |
|
форматора, пересчитанное в первичную; |
|||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
- |
индуктивность |
первичной |
обмотки; |
|
|
|
|
- |
индуктивность |
рассеяния |
первичной |
обмотки; |
|
П * |
- индуктивность |
рассеяния |
вторичной |
обмотка транс-; |
||
|
|
форматора, приведенная к первичной:, |
|||||
|
|
|
|
||||
R 1. |
J L s . |
сопротивление |
шунта, приведенное |
к первичной |
|||
|
г |
п а |
|
|
|
|
|
обмотке;
Uа
I
г- сопротивление потерь в сердечнике трансформатор^
IL ж
-jp . - выходное напряжение, приведенное к первичной обмотке;
C ^ is c ” выходная емкость усилительного элемента;
А
-паразитная емкость трансформатора, приведенная к первичной обмотке, где С.»= ст р+ С^-. С н .
С, - эквивалентная емкость, подключенная к вторичной ,f> обмотке, оказывающая действие па характеристики
- ш -
трансформатора в области верхних частот такое же, как и все вместе взятые паразитные емкости транс
форматора.
Для упрощения схемы, изображенной на р с .2 .3 3 ,'введем несколько допущений. Прежде всего исключим сопротивление
|
, так как потери в магнитной цепи мевдуламповых транс |
|||
форматоров довольно малы. |
|
|
|
|
Индуктивности рассеяния |
и |
L Sft |
во много раз мень |
|
ше L, |
поэтому перенос |
верхнего |
вывода |
Ц левее |
не вызовет существенных изменений в эффекте на выходе схемы,
но позволит обвйдинить I, |
и Ь'% |
в одну индуктивность |
||
, называемую индуктивностью рассеяния |
трансформатора, |
|||
где L s= L St+ l 'Sft |
• |
|
|
' |
Обычно1 емкость |
С | ыа, невелика |
и ее |
влияние-сказывает |
|
ся, довольно далеко за пределами рабочего диапазона, что поз
воляет |
считать С6Ы£8* о |
и исключить из схемы. Объединим со |
|
противления R. и |
г( |
в одно R i l = R l + r • |
|
В |
результате |
всех |
этих действий эквивалентная схема |
трансформаторного каскада примет вид, изображенный на рис.2.34.
Детальный анализ схемы показывает, что если сопротивле
ние нагрузки |
&н в три и больше раз меньше емкостного сопротив |
||
ления Са |
т .е . |
|
1 |
|
3R ,н |
|
|
|
; ьэ «2 |
||
|
|
J |
® |
то в этом случае с емкостью можно не считаться и в полосе рабочих частот нагрузку считать активной.
Трансформатор, для которого выполняется последнеене равенство, называется трансформатором с активной нагрузкой.
- 142 -
Во многих случаях это условиеткоторое позволяет упростить анализ^выпоЕНяется. Произведем рассмотрение схемы без уче та емкости.
Приведем анализ схемы раздельно в трех областях; сред ней, нижней и верхней.
Область средних частот.
В области средних частот индуктивное сопротивление еоЦ
достаточно мало, а сопротивления |
to L t |
n 557- |
значительно • |
||||
больше |
сопротивления |
R ^ |
. Поэтому |
индуктивностями рас |
|||
сеяния |
и первичной обмотки, |
а также емкостью |
Са можно |
||||
пренебречь. Тогда упрощенная эквивалентная схема для этой |
|||||||
области |
частот будет |
иметь |
вид, |
изображённый |
на |
рис.2.35. |
|
Следовательно, коэффициент усиления на средних часто тах будет
К . |
я* |
Ч . |
ix, |
R„ |
(2,67) |
--— |
|
||||
|
* V. |
|
Я; * Г * |
|
|
При R%= o o |
, |
что иногда имеет |
место у входных и |
||
межкасяадяых трансформаторов |
ламповых усилителей, |
формула |
|
(2.67) примет вид |
. |
. |
|
К |
О = IV Ме |
(2 . 68) |
|
- 143 -
На основании схемы, изображенной на рис, 2.35 коэффи циент полезного действия трансформатора определяется
|
"ч* |
р . |
(.2.69) |
|
г % Г |
||
где |
ф - мощность, |
выделяющаяся в нагрузке трансфор |
|
|
матора; |
|
|
-мощность сигнала, отдаваемая усилительным элементом;
V v v Ra - входное сопротивление трансформатора в обласК
'ти .средних частот, т .е . сопротивление яйгрузьки Iвходной цепи усилительного элемента пе ременному току,
Цыкин Г.С. |
£ Z J |
показал, что оптимальное значение |
* ^ т р бУдеТ |
ПРИ Т} " F j j . При этом размеры,вес и с т о и |
|
м о с ть трансформатора |
получаются наименьшими (отсутствует |
|
постоянная составляющая тока в первичной цепи трансформатора!).
|
Используя равенство |
(2.69) |
и г |
, |
получим |
|
||
|
R' |
|
|
|
|
|
|
|
|
^ т р 7 |
к |
|
^ |
trip ) |
> |
|
(2.7С> |
|
a im p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1* |
п% |
|
|
|
(2.71) |
|
|
При расчетах обычно задаются величиной |
|
. |
В |
||||
маломощной аппаратуре к .п .д . |
трансформатора'берут |
порядка |
||||||
0,6-08. |
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
Необходимое значение коэффициента |
трансформатора с актив |
||||||
|
ной нагрузкой определяется |
по |
заданной |
величине |
его |
вход |
||
ного или выходного сопротивления в зависимости от того,какое' из этих сопротивлений’является заданным для рассчитываемо го трансформатора.
Коэффициент трансформации трансформаторов каскадов усиления, работающих на нагрузку, не требующую согласования, рассчитываетпо формуле
-i 144 ~
Для межкаскадных трансформаторных каскадов предварите адного усиления Я>Л берут равным выходному сопротивлению уси лительного элемента (лампы, транзистора), в этом случае коэф|- Фициент-усиления каскада максимален Jnaa£ ).
Коэффициент усиления схемы от входных зажимов до зажи мов А Е будет
(2.73;
где
|
|
|
тождественно с |
выражением для |
коэфф___ |
. |
^ зстатного'каскада с |
нагрузкой go. • |
|
Очевидно^ напряжение |
повернуто по фазе на 180° от |
|||
носительно |
|
так же, |
как и у каскада с |
активной нагрузи |
кой. Поэтому, благодаря -внутренней отрицательной обратной связку входная проводимость лампового каскада будет носить, как'это установлено ранее, практически емкостной характер
C e s -»Cco < { ♦ |
)], |
а для транзисторного каскада |
она |
|
будет активной |
|
|
|
|
Следует отметить, |
что |
сопротивление |
для постоян |
|
ного тока, мало,- поэтому |
постоянное напряжение |
на. аноде |
(кол-< |
|
лекторе) почти не отличается от источника питания анодной (коллекторной) цепи. Кройк. того, максимальная мгновенная величина напряжения на аноде (коллекторе) превышает э .д .с . источника питания! Б связи с этим при выборе источника пита ния и амплитудного значения выходного напряжения ^а т не обходимо учитывать, чтобы сумма напряжений источника пита ния и U „ - не превосходила максимально допустимого
- т -
спряжения на аноде (коллекторе).
Последние замечания наглядно иллюстрируются на рис.2 .36, где на выходных статических характеристиках уси
лительного элемента построены наг-рузочные прямые для постоян ного и переменного токов.
В трансформаторном каскаде, работающей на ектканое
сопротивление |
Я а |
, сопротивлением нагрузка гцхздлуЗ |
цуги |
постоянному току является сопротивление первичной обмотки |
|||
трансформатора |
t» |
,тзк как постоянная составляющая |
выход |
ного тока проходит через эту |
обмотку, а сопротивлением нагруз |
||||||
ки |
переменному |
току является |
сопротивление |
. Для |
тт;п: |
||
сопротивлений |
и |
построены |
нагрузочные характеристики. |
|
|||
|
•Из рис. |
2.36 видно , |
что |
^ а о * тая как т± |
ладо, |
||
^ и а |
т а : - ~ Е а 4 |
A O K ia o J n tb Цс muCC ^ |
l ra q a n |
|
|||
- 146 -
для данного усилительного элемента.
Область нижних частот:
Пренебрегая, в этой области частот влиянием Ц я |
, |
подучим эквивалентную схему, изображенную на рис.2.37. |
|
Еис. 2.37
На основании этой схемы,введя обозначения
^ = j |
|
|
Я ц |
= H |
j * * ! 3,=иRa^K* r a , |
найдем |
|||
|
г |
Л на |
|
г. |
|
|
|
|
|
у |
Z- + Л на__ „ п |
|
|
|
|
||||
*' на |
|
|
|
||||||
6. |
г Кг ~ Л |
т ^г н |
2 |
* |
—| Л Ц - Янг |
|
|||
■ |
на |
|
|
|
|
|
|
||
|
й |
s |
*Bi x |
|
|
|
|
|
|
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
|
R' |
|
.-т |
|
Ra__________ |
|
|
V |
Uc a |
r ' |
= /?U i |
|
|
^ + * и * я » _ |
|||
|
|
|
на |
|
|
|
r . |
* % ' |
|
или |
|
|
|
|
|
|
|
и |
на |
|
|
|
|
|
|
|
я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ц» “ |
ГУЛ |
n |
+ -q f |
|
<* |
+ |
Ли& |
|
|
|
|
|
|
^ н а |
z |
|
Л и |
|
|
147 -
Отсюда коэффициент усиления на нииних '• частотах будет
Ro |
4 |
ИЛИ |
* |
V.1 |
|
^ |
|
R.и + Гва |
t* |
% |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К. |
|
Ко |
|
|
|
К , |
|
|
(г.74) |
|||
I* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
iw J it |
1* |
|
|
|
||||||
|
|
H |
|
|
|
|||||||
|
|
|
J |
Я „ |
|
|
j ^ |
|
|
|
||
где |
R |
|
R. |
тг' |
|
|
. |
|
|
|
|
|
= JlM |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
Rf . ♦ R/ |
|
f |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
ч |
|
HU |
| - |
постоянная времени в области |
||||
|
|
|
V * |
a . |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
нижних частот |
трансформатор |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ного каскада. |
|
||
|
На основании последнего выражения получим модуль |
|||||||||||
коэффициента усиления |
К н , коэффициент частотных искажений |
|||||||||||
М я |
и угол |
сдвига |
фазы соответственно: |
|
||||||||
|
К.н. |
|
|
|
К, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
)---------- т— - |
|
|
|
(2.75) |
||||||
|
|
|
* |
У { * |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
V |
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
(2.76) |
|
V |
^ a |
r |
c |
l g |
- J |
|
- |
|
|
|
(2.77) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полученные выражения для трансфокаторного каскада сов |
||||||||||||
падают |
о аналогичными |
соотношениями |
в области |
нижних частот |
||||||||
для реостатцо |
>каскада. |
Следовательно, |
частотная и фазовая |
|||||||||
характеристики (см. рис.2.10) в одинаковой степени справед ливы и для трансформаторного каскада.
’Положив в уравнении (2 .7 6 ) c j « <и> И =Ц и решив его
гИ К кга
относительно индуктивности ц получим
|
|
R , |
(2 .78) |
|
|
|
|
о} |
и |
У м * |
Г ? |
|
кт |
|
- 148 -
Полученная формула позволяет определять необходимую индуктивность L 4 по заданному коэффициенту частотных иска
жений И я т на -низшей рабочей частоте.
Чег.; больше индуктивность |
Ь |
и меньше шунтирующее |
|
еа сопротивление |
Я э , тем ниже |
граничная частота. |
|
Размеры,вес. |
и стоимость трансформатора значительно воэ* |
||
растают с увеличением индуктивности его первичной обмотки. Поэтому всегда желательно иметь трансформатор с минимальным ,
значением L , для чего при заданной полосе частот следуе^
применять усилительные элементы с возможно более низким внут-f рекним сопротивлением.
Такими усилительными элементами являются триоды (напри
мер бп'ЗП, 6И1П и др.) и пентоды в |
триодном включении. |
В случае применения пентода |
с целью снижения Я д одну |
из обмоток трансформатора шунтируют омическим сопротивлением!
В этом случае нагрузка R , |
с учетом |
шунта, будет значитель| |
|
ко меньше |
лампы. |
|
|
В промежуточных трансформаторных каскадах на транзистор |
|||
рах Я э |
обычно невелико,так |
как выход |
каскада шунтируется |
маленьким входным сопротивлением следующего каснеда-.
Так как частотные и фазовые характеристики трансформа
торного каскада имеют такой же вид, что и реостатного^ то • а их переходные характеристики аналогичны. Очевидно,спад вегрг
сыны импульса будет определяться по формуле, |
аналогичной |
||
(2-15) , |
|
|
|
|
|
* |
(2.79) |
от. пуда |
|
|
|
I |
Я |
э |
(2 .80) |
|
|
||
1 |
Л |
|
|
С
- |
149 - |
Область |
верхних частот |
Для трансформатора с |
активной нагрузкой, пренебрегая |
в области верхних частот величинами индуктивного сопротивле-5 ния jtb L j и емкостного-j -^g . , получим из общей эквивалент ной схемы (см. рис.2.34) упрощенную схему, изображенную на рис.2.38.
На основании этой схемы выходное напряжение и коэффи циент усиления определяются соответственно выражениями
Во
4 - |
|
|
|
|
к 6. |
|
|
> |
(2 .81) |
v г |
|
. |
1C. |
|
|
1 + |
1 * |
j |
|
|
В. + r ♦ Ra |
|
|
|
|
|
|
|
где К « /г а ------
R; * Г + R .
ь а
-коэффициент усиления в области) средних частот;
-постоянная времени для верхний частот трансформаторного каока|- да с активной нагрузкой.•