Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 77
Текст из файла (страница 77)
= )гг — "(ге+и,) ° (7-51) Такое значение рекомендуется использовать в многокаскадных импульсных усилителях [115). Сравнивая выражения (7-505) и 7-4М~, видим, что у промежуточного каскада максимальная добротность меньше, чем у однокаскадного усилителя. Обе они зависят от змиттерного сопротивления, т. е. от тока 7,. Если каскад предназначен для усиления синусоидальиых сигналов, то под добРотностью Удобнее понимать пРоизведение К„о[„.
Тогда в приведенных выше выражениях нужно вместо коэффициента Чм ~ ~„фр„в ьг НапРимеР, даже пРи 1(г = 100 Ом ДобРотность 7(, как пРавило, в 2 — 3 Раза меимие, чем при 1тг = О. Прй значениях А',в га -[- га значение Д уменмнаегся на порядок н более. но и внешней монтажной емкостью. Однако роль гт, гораздо более существенна '.
Полагая (г„= О в формуле (7-48б), получаем доброаыость самого транзислюра, которая одновременно является предельной добротностью усилителя: Помимо рассмотренной добротности по напряжению можно использовать добротность по току, а в общем случае добротность по мощности [116). Коррекция фронта. Из теории усилителей известно, что прн соединении каскадов усиление растет быстрее, чем время нарастания, и добротность повьппается.
Поэтому с точки зрения переходных и частотных свойств выгоднее использовать два каскада вместо одного при том же коэффициенте усиления. Естественно что при этом каждый из каскадов двухкаскадного усилителя имеет меньшее усиление, чем однокаскадный усилитель. Усиление каскада выгодно уменьшать не путем уменьшения сопротивлений в коллекторной -Ен б) Рнс.
7-)б. Принципиальная (а) н эканаалентная (б) схемы каскада с обратной саяаыо н коррекцией фронта. цепи, а с помощью отрицательной обратной связи, вводя последовательное сопротивление )те в цепь эмиттера (рис. 7-16, а). Такая обратная связь повышает стабильность, линейность и входное сопротивление каскада. Однако одновременно снижается его добротность, так как к сопротивлению г, в выражении (7-47) добавляется сопротивление т(е, имеющее обычно гораздо ббльшую величину. Снижение добротности каскада означает, что выигрыш от использования двух каскадов вместо одною уменьшается.
Для восстановления добротности каскада сопротивление )7е шунтируют небольшой емкостью С, которую называют корректиируюп(ай. Идея такой коррекции заключается в том, чтобы «закоротить» Йе на первом этапе переходного процесса. В результате будут сильно увеличены начальный ток базы и начальная скорость нарастания тока эквивалентного генеРатоРа ()7а. Соответственно сокРатитсЯ вРемЯ наРастаниа фронта. ПосколькУ те вводвтсЯ с п е ц и а л ь н о дли созданиЯ отри" нательной обратной связи, естественно считать )те =» г,. Для упро щения анализа положим г, = б. Тогда эквиванентйая схема каскада будет такой, как показано на рис.
7-16, б. В области средних частот когда емкостью Се можно пренебречь, коэффициент усиления бУдет где Йо 1'Р+'о+ но Чтобы найти время нарастания, нужно сначала записать изображение К (з). Воспользуемся выражением (7-4а), заменив в выражении для Н,„ величину го операторной величиной Яо(з) =, Ио 1+ото где т, = Со)со. Тогда после некоторых преобразонаний можно при- вести изображение К (з) к виду Ко (З) = Кое )+ото 1+ в (осе+тото)+оьуэтоото 1+РРР7б (7-53) Анализируя оригинал этого изображения с точки зрения отсутствия выбросов (т. е. полагая й„' (1) = О при 1 = со), можно показать, что такой критический режим соответствует условию соо то = Сойо =— 1+ Рос (7-54) и что время нарастания при этом ныражается формулой гнР-2„2 +7' " (7-55) а добротность — формулами (7-47) — (7-48), если положить в них г, = О. Однако нужно иметь в виду, что формулы (7-54) и (7-55), основанные на выражении (4-8Оа), делаются неточными при (о < 2,2т„ в связи с неточностью исходного выражения (4-43) в области 1 < с„.
Поэтому положим 1„= 2,2то и определим из (7-55) максимально допУстимое значение ус. Оно оказываетсЯ близким к ~Ув. Значит выРажение (?-55) действительно при условии г Йо ~ ?сг+ У'б. (7-56) Если выбрать Со больше, чем следует из (7-54), то на переходной характеристике появляются выбросы, допустимая величина ~Р Р У Р РЬ~ Н случае п р о меж у точ ного каскада йгоеменяется не )7о, в частнсстн "в РРо.осу (см. (7-51)Р где г следУет положить Равным нУлю). выражаться формулой (7-16), в которой но следует заменить сопротивлением ЯоРоо (ио1 йо) ао=(1+Р )(Я+У+Я) Рис. 7-17. Каскады с коллекторной (а) и базовой (б) индуктивной коррекцией. В обычных каскадах (без обратной связи) иногда используется индуктивная коррекция фронта, при которой катушка включается либо в конлеиторную цепь последовательно с Яв (рис. 7-17, а), либо в базовую цепь параллельно входу кас.
када (рис. 7-17, б). Во втором варианте Е« б» используется не «чистая» индуктивность, а цепочка Ж. Коллекториая коррекция ь )) « преследует пель задержать изменение бг тока через )7« и тем самым форсиро)г« вать нарастание тока через сопротннление нагрузки )7в. Анализ показывает [1!7), что таким путеи удается улучшить )) )) фронт и добротность на десятки процен. тов, особенно у бездрейфовых транзисторов. Базовая коррекция обеспечивает такие же печальные условия, как и без иее (поскольку в первый момент ток через а) 6) катушку не идет); зато в лазьнейшем корректирующая цепочка «отсасывает» часть входного тока и снижает установившееся значение выходных величии.
Нетрудно заметит«ч что это аналогично действшо емкостпой коррекции (см. рис. 7-16). Однако наличие катушки относится к существенным недостаткам такого решения, поэтому индуктивная коррекция даже в дискретных схемах используется редко; в интегральных полупроводнвковых микросхемах использование индуктивн«юти полностью искл»очается. 7-5.
МНОГОКАСКАДНЫЕ УСИЛИТЕЛИ При последовательном соединении нескольких каскадов главной задачей анализа является установление связи между параметрами всего усилителя и параметрами каждого из каскадов. Относительно структуры усилителей можно заметить следующее. Иногда при построении многокаскадных усилителей разделяют два каскада ОЭ каскадом ОК, для которого, как показано в гл. 9, характерны повышенное входное и пониженное выходное сопротивления, а усиление по напряжению отсутствует.
Теь~ самым использование «буферного» каскада ОК дает возможность искусственно увеличить сопротивление )7в для 1-го каскада ОЭ и искусственно уменьшить сопротивление )гг для 2-го каскада ОЭ. При этом коэффициент усиленна такой комбинации оказывается выше, чем прн непосредственном соединении двух каскадов ОЭ. Однако анализ показывает, что использование трех каскадов ОЭ (т. е. того же числа транзисторов) приводит к большему усилению, чем в случае комбинации ОЭ вЂ” ОК вЂ” ОЭ. Поэтому в дальнейшем мы анализируем только соединение одиотнппЫХ каскадов. Область средних частот. Пусть имеется Ж-каскадный усилитель, нагруженный на сопротивление Й„и работающий от источника сигнала с сопротивлением )г, (рис.
7-18). Коэффициент усиления такого усилителя можно записать в следующем виде: г '" )7« +)7в вьмм в где Кг, „..., д — коэффициенты усиления отдельных каскадов при холостом ходе (К, = Е«/Е„; К, = Ез)Е«, ...; Кгт = Ел«)Е„«'. Полагая выходные сопротивления каскадов равными гг, (см. (7-4)) моиоио считать Й, = вх„! х! (за исключением 1-го каскада, для которого Н„=- вс,). Тогда из формулы (7-4а) при (в = р„и К„= = сс получаем для г-го каскада: м р .хна '"=к,+я, а для всех других каскадов )( вивввхохт !Вх~!и-х!+ !ххххх' Подставляя полученные значения К в (7-57) и выделяя множитель, характеризующий источник сигнала и нагрузку, можно запи- Рис. т-!8.
Блок-схема мнсгскаскаинсго усилители. сать общий коэффициент усиления в следующей компактной форме: и — ! У( ( Ц~р ~( ! ~) Ий р ~ . (7-588 Йв+!Свх! .В.а Йквв+Йвхвиех1 и=! Из (7-58а) ясно, что с точки зрения усиления выгодны большие сопротивления Я„. Полагая Я„)~ )с„и считая все транзисторы одинаковыми, получаем частный случай формулы (7-58а): Ки — ( в) д +!в ° (7-58б) Область малых времен. Главная особенность многокаскадного усилителя в области малых времен состоит в том, что нагрузка каждого каскада получается комплексной, даже если внешняя нагрузка чисто активная.
Это обусловлено комплексным характером входного сопротивления. Для количественного анализа нужно подставить в (7-58а) значения Х.„(з), () (з) и Е„(з), из которых первые два задаются выражениями (7-35) и (7-37). Что касается нагрузки, то оиа в общем случае может иметь произвольный характер. Запишем ее в форме У„ (з) = т (з) вг„, (7-59) где е (8) — дробно-рациональная функция оператора з, равная единице при а = О, т. е. в установившемся режиме (на средних час- готах).
После подстановок, преобразований и сокрашений получим: К (з) — "'~ ('), (7-60) [1+тБ (м (3) — !)1 Д 1+3 ~ ) и ! где К„,! — коэффициент усиления на средних частотах, определяемый из выражения (7-58а), и лн ли+!к„м Коэффициенты обратной связи уе имеют обычный смысл (см. (7-9)), но для всех каскадов, кроме 1-го, роль А', играет Я„! При активной, резистивно-емкостной и резистивно-индуктивной нагрузках оригиналами изображения (7-60) являются суммы экспоненциальных функций.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
