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

- 70 -

5 . Чем определяется граничная частота транзистора?

§ 1 . 9 . ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Несмотря на простоту аналитического метода исследования

работы усилительного каскада, его точность при значительных переменных напряжениях на сетках ламп оказывается неудовлет­ ворительной. Особенно это относится к оконечный каскадам, таА как усиливаемые ими электрические колебания настолько велики что захватывают участки характеристик ламп с больной нели­ нейностью. В этом случае параметры лампы зависят от приложен

ннх я ее электродам напряжешй и аналитическое определе­

ние параметров усилительного каскада становится затруднитель­ ным. Поэтому в такти к е проектирования усилителей достаточно

«ироко используются графические методы. Они. позволяют прежде

всего правильно выбрать положение рабочей точки на характе- ,

ристике лампы, дают возможность определить я ременные состав­

л я е т е токов и напряжений, а также найти гармошки анодных токов для расчетного определения коэффициентов нелинейных

искажений. В графических методах определения па ранетрев уси пи-,

тельного каскада используются динамические характеристики усилительного элемента.

Динамической характеристикой усилительного каскада илк

усилительного элемента называют зависимость между мгновенными значениями токов и напряжений его цепей при наличии сопротив­ ления нагрузки в выходной цепи ‘ Z H • Обычно она изображает­ ся графически.

Существует большое количество различных видов динами­ ческих характеристик, но наибольшее применение при практических расчетах нашли следующие четыре вида динамических характерис­ тик:

]). выходные, которые представляют собой зависимость выходного тока от напряжения на выходном электроде усилитель­ ного элемента;

изменения входного напряжения и свойств нагрузки в выходной цепи.

Динамические характеристики для достаточно медленных из± менений тока или напряжения, где роль нагрузки играет актив­

гай й с транзисторными усилительными элементами.

При этом принцип построения их для обоих типов усили­

тельных элементов одинаков.

Покажем способ построения указанных вш е характеристик*

на примере усилительного каскада с^электронной пампой, вкпю+-

ченной с общим катодом (см . рис. 1-26 ).Д л я этого случая уравнение выходной динамической характеристики постоянного

- 72 -

тока мокло представить в виде

анодные) статические характеристики заданного усилительного элемента. Совмещая прямую (I.3B ) с выходными статическими характеристиками на одном графике, получим решение. Графи­ чески это соответствует точкам пере ечения нагрузочной пря­ мой со статическими характеристиками данного прибора.

Построение нагрузочных прямых при активной нагрузке (рис. 1.39,а) производится по двум точкам; точка Л определя­

Рабочая точка В (точка покоя) определяется как пере­ сечение динамической характеристики постоянного тока со ста*- тической выходной характеристикой для заданного смещения на управляющем электроде усилительного элемента.

иU c , получим проходную нагрузочную характеристику уси­

Проходные характеристики удобно использовать при построении1 зависимости выходного тока от времени.

73 -

■4>f m

В ы X О д н .ы е и п р о х о д а ы е

д и н а м и ч е с к и в X а р а к т е р и с т и к и

Построим выходную динамическую характеристику пере­ менного тока ’’.а примере усилительного каскада с электронной

ся пересечением статической анодной характеристики лампы,

- 75 -

или

JU

Следовательно, динамическая характеристика представля­ ет собой прямую, проходящую через начальную рабочую точку

B (V tto , l a o ) и образующую о осью;1Шцйсс1угол р , тан-i гене которого (условно) равен обратной величине сопротивле- ;

- 76 -

водят через начальную рабочую точку и конец одного из отло­ женных отрезков прямую,являющуюся динамической характеристи­ кой переменного тока (см. рис.1.40).

Проходную динамическую характеристику переменного тока проще всего строить путем переноса нагрузочной, прямой переменного тока в выходных координатах в проходные.

Следует иметь в виду, что нагрузочное сопротивление лампы редко бывает чисто активным. Реальные усилительные устройства в качестве нагрузки имеют комплексную нагрузку

х н = В.н ♦ j X H . В общем случае при комплексной нагрузке динамическая характеристика представляет собой замкнутую линию, имеющую некоторое сходство с эллипсом. Для идеализм- . рованной лампы, у которой статические характеристики прямо- ' линейные, параллельные и расположены на равных расстояниях, динамическая характеристика при комплексной нагрузке будет иметь Форму эллипса с центром в начальной рабочей точке..

Так как построение динамических характеристик для комп­ лексной нагрузки представляет определенные трудности, то при практических расчетах ими почти не пользуются. Если же реактивной составляющей, пренебречь нельзя, т .е . она значи­ тельна, то графический анализ работы каскада можно без су­ щественной ошибки производить по нагрузочной прямой перемен ного тока, полагая сопротивление нагрузки выходной цепи пе­ ременному току активным и равным модулю сопротивления комп­ лексной нагрузки.

Входные и сквозные динамические характеристики

Входную динамическую характеристику строят обычно пу­ тем переноса точек нагрузочной грямой со статическими выход­ ными характеристиками (рис. 1.41^) в систему входных коорди­ нат (рис. 1Л1/3). Ее применяют при расчетах транзисторных каскадов [ 2 ] для определения входных данных.

Сквозную динамическую характеристику строят, используя нагрузочную линию, входную динамическую характеристику и

» « • Ч , » ,

Она дает возможность делать оценку нелипойпости каскадов, работающих с входнши токами [ 2 ] .

KOi.TPOJlbiLiE ВОПРОСУ

1. В чг 'л различие между статическими и динамическими характеристиками лампы (транзистора)?

2. В чем различие между динамическими характеристиками лампы (транзистора) постоянного и переменного токов?

3. Пояснить принцип построения динамической характе • ристики постоянного тока.

н. Пояснить принцип построения динамической характе­ ристики переменного тока.

5. Что называется сквозной динамической характеристи­ кой и как она строится?

- 79 -

при этом напряжение смещения остается практически неизмен­ ным при изменении температуры транзистора, его старении и замене.

Рассмотренные способы смещения, обеспечивающие постоян-* ство тока во внешней цепи базы, а также постоянство напряжен

применять лишь при изменении окружающей температуры на не­ большую величину (на Ю*30°С).

Усилительный каскад на транзисторе сохраняет работоспо-J собность и имеет расчетные свойства лишь в том случае,если ток покоя выходной цепи не выходит за определенные пределы. Повышение температуры транзистора вызывает смещение положе­ ния рабочей точки, а вместе с зтим вызывает и изменение па­ раметров транзистора (начального тока коллектора I ок, ста­ тического коэффициента усиления и т .д .). Нестабильность рабо-< чей точки выражается в резком изменении коллекторного тока и связанного с ним напряжения между коллектором и эмиттером транзистора.

Изменение положения рабочей точки с температурой может привести к изменению основных параметров транзистора, к уве­ личению нелинейных искажений, к выходу из строя транзистора