книги из ГПНТБ / Левичев В.Г. Радиопередающие и радиоприемные устройства [учеб. пособие]

3. Резисторный усилитель на пентоде

Схема резисторного каскада на пентоде показана на рис. 2.26. Она одинакова со схемой на триоде, поэтому и физические процес­ сы в обеих схемах аналогичны (рис. 2.27).

Рис. 2.26. Схема резисторного каскада на пентоде

Элементы цепи питания экранирующей сетки Rg2 и C g 2 выбира­ ются так, чтобы напряжение Ug2 было постоянно, а его величина составляла около половины напряжения £/а 0 . Поясним процессы в этой цени.

Eg — (7ао + 7g 2 o) - Як-

240

О б ы Ч Н О ТОК Ig20< (0,2-4-0,1) - /ао -

При показе цепи переменной составляющей тока экранирующей сетки данный участок лампы заменяют эквивалентным генерато­ ром. В положительный полупериод входного напряжения перемен­ ный ток +lg2~ выходит из катода, проходит через конденсатор Сн , конденсатор Cg2 и входит в лампу через вывод экранирующей сет­ ки. В это время ток ig2>Ig2o- В отрицательный полупериод вход­ ного напряжения переменный ток — / g 2 ~ начинает свой путь от экранирующей сетки, затем проходит через конденсаторы Cg2 и Ск . Он входит в лампу через вывод катода. В это время ток ig2<.Ig2o-

Из сказанного следует, что метод показа цепей прохождения переменных токов экранирующей сетки и анода одинаков. Он основан на формальной замене соответствующего участка лампы эквивалентным генератором. Амплитуда переменного тока экрани­

рующей СеТКИ / , n g 2 < / m a .

Конденсатор Cg2 выбирается так, чтобы его сопротивление на средних частотах было значительно меньше сопротивления Rg2. Обычно /?g2 = 0,02-И Мом, a Cg2 = 0,05-=-0,25 мкф.

Сопротивление анодного резистора R& в усилителе на пентоде сильно зависит от требуемой полосы пропускания. При усилении колебаний звуковой частоты выбирают # а = Ю0-г-300 ком. В усили­

241

Частотные свойства усилителя на пентоде не отличаются от свойств триодного каскада. Поэтому все формулы, приведенные выше, остаются верными, за исключением уравнения (2.60).

4. Входное сопротивление усилителя с общим катодом

активного входного сопротивления вывести труднее, а ее точность не является высокой.

Рассмотрим входное сопротивление резисторного усилителя на триоде (рис. 2.17) при условии, что на его вход подается синусо­ идальное напряжение низкой частоты. Будем также считать, что амплитуда входного напряжения £ / т в х меньше постоянного напря­ жения смещения Ее. В этом случае напряжение на сетке лампы

242

Из схемы видно, что

Следовательно, для определения тока, протекающего через источник входного сигнала, надо найти токи IGK и IAG. Это можно сделать с помощью векторной диаграммы переменных токов и на­ пряжений, действующих в усилителе (рис. 2.29).

Под воздействием переменного напряжения UgK, равного вход­ ному напряжению UBX, через емкость CgK проходит ток

Ток.IgK по фазе опережает напряжение UgK на 90°. Под воздей­ ствием напряжения UgK в анодной цепи возникает переменный ток / а _ ,по фазе совпадающий с этим напряжением.

которое по фазе совпадает с током Переменное напряжение на аноде лампы находится в противо-

Из векторной диаграммы видно, что ток 1Вх опережает по фазе напряжение UBX точно на 90°. Следовательно, входное сопротивле­ ние лампы на низких частотах может быть представлено только

откуда

4 х = ^ в х - ш С в х .

Подставив найденные токи в исходное уравнение (2.62), полу­ чим формулу для входной емкости усилителя с общим катодом в следующем виде;

243

Емкость Cgi82 у пентодов равна единицам пикофарад. Приведенные выше рассуждения и формулы справедливы до

частот в несколько десятков мегагерц при чисто активной нагрузке лампы.

Бесконечно большая величина активного входного сопротивле­ ния усилителя означает, что в сеточной цепи лампы не расходует­ ся энергия источника входного сигнала.

5. Резисторный усилитель на транзисторе

а) Ф и з и ч е с к и е п р о ц е с с ы в т р а н з и с т о р н о м к а с к а д е

Транзисторные усилительные каскады с резисторной нагрузкой весьма разнообразны. Они могут выполняться на транзисторах р-п-р или п-р-п. Применяют включение транзистора с общим эмит-

Рис. 2.30. Схема резисторного каскада на транзисторе с общим эмиттером (с фиксированным током смещения)

тером, общей базой и общим коллектором. Физические процессы во всех каскадах аналогичны. Поэтому рассмотрим их на примере наиболее распространенного усилителя (рис. 2.30). Это каскад с общим эмиттером.

В схему усилителя входят: транзистор типа р-п-р; коллекторный

244

Для упрощения дальнейших рассуждений будем считать, что RiC^-Rk- Предположим также, что к выходным зажимам каскада внешняя нагрузка не подключена. Принятые допущения означают, что первоначально будет рассматриваться усилительный каскад, в котором нагрузка транзистора для постоянного и переменного тока коллектора считается одинаковой.

Транзистор, включенный последовательно с резистором RK, вы­ полняет роль управляемого сопротивления. Благодаря нагрузочно­ му 'резистору RK он работает в динамическом режиме. Это означает, что изменения коллекторного тока сопровождаются изменениями коллекторного напряжения. Одновременно с увеличением тока 1К происходит уменьшение напряжения ик, и наоборот.

Взаимную связь между током и напряжением коллектора мож­ но определять по нагрузочной прямой (Н. П.). Ее уравнение эле­ ментарно

(КСХ). Каждая из статических характеристик соответствует опре­

Для этого надо иметь семейство базовых статических характери­ стик (БСХ). Но в справочниках они обычно отсутствуют. Объяс­ няется это тем, что отдельные БСХ проходят очень близко друг к другу. Поэтому часто вместо БДХ приходится пользоваться такой

245

на —Ек . Его наличие обусловлено процессом инжекции дырок в базу. Инжекция происходит потому, что на эмиттерном переходе транзистора действует прямое напряжение смещения. Оно пред­ ставляет собой постоянную составляющую напряжения базы. По­ этому на многих графиках напряжение смещения обозначено £/боНа схемах транзисторных каскадов напряжение смещения целесо­ образнее' обозначать Еб.

Наличие начальной инжекции обеспечивает возможность усиле­ ния двусторонних сигналов. К такому их виду относится и синусо­

водствуются следующим принципом. Если мгновенные значения тока электрода транзистора превышают его среднее значение, то в это время переменный ток проходит в одном направлении с посто­ янным током. Если же мгновенные значения тока электрода оказы­ ваются меньше его среднего значения, то в это время переменный ток проходит навстречу постоянному току. Заметим еще, что вход­ ной переменный ток проходит под воздействием реального источ­ ника входного сигнала, а выходной переменный ток проходит под воздействием ЭДС условного эквивалентного генератора.

На рис. 2.30 показаны направления переменных токов базы и коллектора для обоих полупериодов входного напряжения. Показ сделан в тех точках схемы, где проходят только эти токи. Очевид­ но, что переменный ток эмиттера равен сумме переменных токов базы и коллектора.

ка с к а д о в

Всхеме приемника работа транзисторного каскада всегда за­ висит от параметров его смежных каскадов. Наиболее заметно влияние входного сопротивления последующего каскада. Оно при-

247

водит к тому, что нагрузка предыдущего транзистора по перемен­ ному току коллектора отличается от нагрузки по постоянному току.

Для уяснения этого обстоятельства рассмотрим схему, изобра­ женную на рис. 2.32.

В этой схеме переменный коллекторный ток транзистора Т\ про­ ходит по двум основным цепям. Они образованы параллельным со­

но его сопротивление обычно велико. Поэтому с достаточной точ­

Рис. 2.32. Рези торно-емкостная связь смежных транзисторных каскадов

Таким образом, сопротивление нагрузки транзистора Т\ по пе­ ременному коллекторному току

Рассмотрим физические процессы, происходящие в первом кас­ каде усилителя с учетом влияния на них второго каскада. Они всегда рассматриваются в области средних частот усилителя. По­ этому входное сопротивление второго каскада считается активным. Усиливаемый сигнал полагаем синусоидальным.

Ввиду заметного различия в сопротивлениях нагрузки для по­ стоянного и переменного тока приходится строить две коллектор­ ные динамические характеристики (рис. 2.33). Одна из них строит­ ся прежним способом и называется в дальнейшем нагрузочной пря­ мой (НИ). Нагрузочная прямая необходима только для рлределе-

248

ю

( о