книги из ГПНТБ / Бобровников Л.З. Радиотехника и электроника учебник

U30 = E n - I

3 0 R

3

или Д э = Еп7э"Э0

•

(146)

Таким образом, линейный режим работы может быть обеспечен

введением сопротивлений

RK

и

R3. Однако одних

сопротивлений

подаче на управляющую сетку сигнала (7В Л (t) анодный и

экранный

токи будут изменяться

в такт с изменением напряжения

сигнала,

а следовательно, будут

изменяться

напряжения

( 7 к 0

и 17э0

— воз­

никает отрицательная обратная связь. Для ее устранения

следует

применить конденсаторы Сл и Сэ,

величина

которых

определяется

как

С , Л , > 5 0 К Г 1 ;

С К Я К > 5 0 К Г ,

(147)

где сон — нижняя частота усиливаемого

сигнала.

Если отсутствует конденсатор

Ск ,

то

коэффициент

усиления

К (/со) = цД а [R, +

i?a + ( l + M ) # к Г 1 ^SR3[1

+

SRK]-K

(148)

В

случав

отсутствия конденсатора Сэ

R3

(149)

Ri3

где

R i 3

А / э

• дифференциальное сопротивление цепи экранная

сетка—катод.

схемы, в которых сетка является

общим электродом (рис. 61, а).

При

этом

практически

полно­

стью

устраняется

емкостная

обратная

связь

между

анодом

и управляющей

сеткой.

Недостатком схемы является

сравнительно

низкое

входное

сопротивление.

Особенностью

усилительного

каскада

с общей

сеткой является то, что напря­

жения на выходе и входе на­

ходятся в одной фазе. Коэф­

фициент

усиления

по

напря­

Рис. 61.

жению

без

учета

влияния

тивление источника

сигнала

мало,

равен

К (/to) =

(1 + ц ) Ra [Rt + Ra

+

(i +

И) ЯкГ1

~

SRa [I + SRK]-\

(150)

Входное

сопротивление

7?вх =

и*

+

Д . ) И ' Rn

+

1

.

(151)

7 - - ~ Д к ( Д /

SRi}-

Выходное

••вх

сопротивление

(152)

Д„ых =

Д* +

(1+И)Дк-

Коэффициент

передачи

по напряжению

+

SR"]~K

(153)

К (/со) -

SRK [l+S

-j^f^T ~ S R k 1 1

RIRk

Т *

Входное сопротивление

(154)

RB*^Ri.

Выходное

сопротивление

Я В Ь 1 Х = Як [ 1 + SRK

+ jjfj1

™ - j

f ^

S-\

(155)

Включение

в цепь лампы

сопротивления

нагрузки Ra

приводит

жения. Например, если анодная цепь питается

от

источника

Еа

через сопротивление

Ra,

то

напряжение

на аноде

определяется

так

где I a =

I 0

+

Ic(t);

Ua

=

Ea-RJa(t),

10

— ток

покоя;

составляющая анодного

тока,

пропорциональ­

/с (t) — переменная

ная

напряжению

сигнала.

Работа электронной лампы в подобном режиме

достаточно полно

описывается с помощью динамической характеристики,

являющейся

графиком

уравнения

Ua = E 3

- I a R a .

(156)

Динамическая

характеристика

представляет

собой

прямую

линию,

пересекающую

семейство

анодных

характеристик

(см.

рис.

11, б).

Построение

ее

сводится

к

определению

двух

характер-

ных точек:

1) Ua =

0, при этом 1 а т

= -

Е

2)

1а =

0,

при

этом

а х

5 £ - ;

которые

затем

соединяются

" а

Ua =

Ел,

прямой линией.

С

помощью динамической характеристики

может

быть

проведен

мические параметры р,д,

SA,

Rt д ; определены

постоянное напряже­

ние на аноде и анодный ток при заданном напряжении

смещения

(в данном случае ЕС1Л =

—Зв) и известной величине

сопротивления

Д а (в данном

случае Ra

=

30

ком) при отсутствии

сигнала. Кроме

того, можно

непосредственно

графически

определить

амплитуду

(и даже форму) выходного

напряжения £ / в ы х (t) по

заданному сиг­

налу UBX (t).

Графоаналитический

расчет электронного

усилителя

производит­

характеристики

позволяют

выбрать наиболее

линейный

участок,

где искажения

будут

минимальными.

У с и л и т е л ь н ы е

к а с к а д ы

н а

б и п о л я р н ы х

т р а н з и с т о р а х .

На рис. 62, а, б

приведены реальная

и (Экви­

ЁВх = Ш( + hn)

/ в х +

U3KB

= (Ri + hn)

/вх -

hnUBax;

(157)

1экв =

Р^вх =

—

(h^U-j-

yT.Uвых),

где

Рис.

62.

Коэффициент усиления

по

напряжению

К и (/со) =

- ^ 2 L=

h21

[ h

l i h t l

_ (Ri +

h

l l ) (h22 r yz)]'1-

(158)

В

области

низких

частот

(до

20—50

кгц)

обычно h12h2z

<С 1»

а п22

"С У2, поэтому,

учитывая, что h2i

=

р\

имеем

(/со) ^

- Р 2 2

(i?t- +

Лц)"1 ,

(159)

где z 2

=

*

=

уд*.

ZK

т

Если

K I < C | Z H | .

a & и

> # , - ,

то

по току

(161)

Коэффициент усиления по

мощности

КР

(со) =

| Ки (/со) Кг (/со) | ^zz

\Rt + hnY\

(162)

так как h%%z%

<С 1-

сопротивление

Полное

входное

2вх = hi — pfe„ lfe2 2

-Ь Ы " 1

Л п -

(163)

•f=+80C

t°**50'C

CI

0 г 4 6

e IO

1 - 4 ^'

T

I

РИС. 63.

Выходное

сопротивление

2 вых

« ^ г 2

я « / ? к .

(164)

Если влиянием разделительных конденсаторов С1 жС2,

резистора

рабочая точка А на семействе выходных характеристик

транзистора

(рис. 63, а) определяется током

коллектора

1К.

Ток

коллектора зависит от

величины тока базы / б ,

теплового

тока 1к0

и коэффициента усиления по току

В:

/к = Р /б+( 1 + Р ) / к 0 .

(165)

вляемой с помощью цепи В.ЭСЭ.

На рис. 63, в приведена схема ста­

билизации с

комбинированной

обратной

связью

по

напряжению

и току. Для

устранения

отрицательной

обратной

связи по пере­

менному току

резисторы

R3, R1

и R2 зашунтированы

конденсато­

Для схемы на рис. 63, б величина

тока смещения

1б0 зависит от

величины

сопротивления резистора

R6,

напряжения

батареи

сме­

щения Есы

и падения напряжения U30

на резисторе

Л э ,

обусловлен­

ного током эмиттера

1э0:

Уб°~

н~б

~

7^

•

( W ) )

Ток эмиттера у современных транзисторов весьма близок к току

коллектора ^а = у^-- »-1^,

поэтому

выражение

(166) можно

пере­

писать в

виде

/ б О ^ Я с м - Я а / к Н Я б ] - 1 -

(167)

Следовательно, ток

1б0

зависит

не только от Еш,

\R6 и

R3,

но и от тока коллектора

1К.

Если

ток

коллектора

увеличивается

(вследствие увеличения температуры), то 1б0

уменьшается, в резуль­

заданных

1б0, R6,

1К,

1Э

равна

E C

M ^

I 6 0 R 6 + R3IK.

(168)

Количественно влияние температуры на положение

рабочей

точки определяется

коэффициентом нестабильности

н с = - х г - >

(169)

где А / к

— приращение

тока

коллектора;

Д / к 0

— приращение

теплового тока.

10 Заказ 458

145

Для

схемы

на

рис. 62, а коэффициент

нестабильности НС

|3

и весьма высок,

поскольку у

современных

транзисторов

6 == 50

-f-

— 300.

Для

схемы

на

рис. 63, б

1

Ш 1

-

( 1 7

0 )

Поскольку

у

современных

транзисторов

а, =

0,99

~

0,998,

Я С Р « 1 +

(171)

На

практике

обычно принимается значение

НС =

2 - ^ - 5 .

При

щения определяется по

формуле

ECM

= IKR6\HC-l]-\

(172)

Напряжение смещения

следует брать в пределах

(0,1 - г 0,3) Ек

чину Есъ,

для обеспечения

работы

транзистора в заданном

режиме.

Для схемы, изображенной на рис. 64, а, коэффициент

темпера­

турной

нестабильности

выражается

в

виде

HC

=

1 +

R1B2[R3(R1

+ R2)}-1.

(173)

Методика

расчета

величин Rl,

R2

и R3 при заданном токе базы

1б0 (или

коллектора

/ к

) ,

известном

сопротивлении

коллекторной

нагрузки RK

и коэффициенте нестабильности для схемы на рис. 64, а

следующая.

Задаются

величиной

сопротивления

R^y, — Rl

II R2,

которое

должно быть в 2—5 раз больше сопротивления

резистора коллектор­

ной

нагрузки

предыдущего

каскада.

По заданной нестабильности НС и выбранному значению Яб2

определяют

R3:

R9 = R6Z[HC-l]-\

(174)

Определяют ток коллектора в заданной рабочей точке (или

напряжение

Ек

при

заданном

1К

или / 0 о ) :

h=(EK-UK)[R3

+ RK]-i

или

Я к = 4(Дэ + #к) + (7к ;

RK =

(EK-IKR3-UK)I?;

EK=$h0(Rs

+ RK) + UK,

(175)

где

Ек

— напряжение источника

питания;

UK

— заданное

постоянное

напряжение

«коллектор-эмиттер».

жения составит СЛ.

#(0,2 ^ 0 , 3 )

UKmin.

5

Рис.

64.

По

заданному

току

коллектора

(обычно / К 1

1—3 ма) опре-

деляют

величину

сопротивления

R1.

Rl

=

RK{HC-i)I?.

(176)

Затем определяется

значение

Д2 =

Д б 2 Д Д Д 1 - а д - 1 .

(177)

10*

147

Я к т а х ^ [ # ? . ч - 1 Р К С ) " 1 .

(178)

При

этом предполагается, что верхняя рабочая частота меньше

критической частоты усиления по

току для данного транзистора

« в « 0

Ч р .

Схема усилительного каскада

с общей базой

приведена на

С1 и С2 достаточно велики, а сопротивление резистора R3

доста­

точно мало, определяются следующие основные параметры:

коэффициент

усиления

по

напряжению

Kv

(/со)

~

РДК [Ли +

ДЯкГ1 ;

(179)

коэффициент

усиления

по

току

Кг (/со)

^

р [1 + р +

ЛиДкГ1 ;

(180)

входное

сопротивление

#вх ~

(Лц +

DRK)

[ 1 +

р + ЬмДкГ1 ;

(181)

выходное

сопротивление

ДВ Ы х ~

Л и [ D p ,

(182)

D = [АиЛи + рЛцйи -

р (1 +

Р) Л1 2 ] [1 +

р]-1.

(183)

Схема

каскада

с нагрузкой

в цепи

эмиттера

приведена

на

рис. 64, г.

Если

сопротивление

резистора R6 достаточно велико,

треннего сопротивления Rt

источника

входного

сигнала

параметры

определяются по

следующим

формулам:

коэффициент

передачи

по

напряжению

Ки

(/со)

(1 + р) Д э

[hxl

+ Rt

+ (1 + Р)

< 1;

(184)

коэффициент

усиления

по

току

*,(/<о) = 1 +

Р;

(185)

входное

сопротивление

Двх = [ Л и +

(1 + Р ) Д , ] | | Я б ^ р д , ;

(186)

выходное сопротивление

коэффициент температурной

нестабильности

Я С = (Д,- + R,)

[ д 9 + T f i - ] " 1

•

(188).

Расчет транзисторного каскада может быть

проведен

также и

по переменному

току.

У с и л и т е л ь н ы е

к а с к а д ы н а

п о л е в ы х

т р а н ­

з и с т о р а х .

Полевые

транзисторы, как

и электронные

лампы,

тываться

на

основании

эквивалентной

схемы (см. рис. 57, д, е),

отображающей свойства

транзистора с помощью у параметров.

При

этом

справедливы

выражения

Уп =

/<в(С8 ,1 | +

С8 . с ) ;

yVi

= —7©С3 . с ;

2/21 =

5 — j&C3i

с,

в

области

низких

частот

(10—100

кгц):

у п я и 0 ;

у 1

2 ? « 0 ;

y21t=&

S;

yi2^Rl;

где

ГУ

ДУсТ

г

Ь =

—

крутизна характеристики, ма/в;

Ri =

с т

— дифференциальное

сопротивление, ом

(рис. 65, в).