Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 90
Текст из файла (страница 90)
Если источник сигнала и нагрузка не предъявлякя особых требований соответственно к входному и выходному сопротивлениям, то, как указывалось выше, целесообразно согласовывать значения Е,„и Е„„с й, и й„, т. е. делать ч Г~~вх .аГ Й» Этот случай характерен для межкаскадной связи, когда источником сигнала служит выход предыдущего каскада, а нагрузкой— вход следующего каскада. При таком согласовании, когда К = й'„ и Е„' = И „, параметры (11-6) имеют максимальное значение: (11-7а) (11-76) Пусть, например, Е, = 17„; Е, = 17„„= 1О Е„и 1) = 40.
Тогда для бестрансформаторного каскада, полагая а, = л, =- 1 в формулах (11-6), получаем К„= 3,5 я К~ = 35. Для согласованного каскада из формул (11-7) находим К, = 20 и К~ — — 200. Максимальный коэффицпент усиления мощности. Выведенные формулы позволяют найти предельное усиление мощности транзисторным каскадом в условиях трансформаторного согласования. Для этого нужно ориентироваться на и о ел е до в а т ел ь н о е включение выходного трансформатора, так как наличие сопротивления Й„в параллельном каскаде заведомо снижает усиление. Напомним, что параметры К, и К~ определялись как отношение напряжения или тока в нагрузке соответственно к э.
д. с. Е„ или току 7, источника сигнала. Коэффициент передачи мощности К, пРинято определять как отношение мощности в нагрузке к мощности на в ходе четырехполюсника, т. е. п о ел е сопротивления Й,. В режиме согласования, когда И, = Й„„входное напряжение каскада составляет '/,Е„, а входной ток '7,1,. Отсюда следует, что Р,„= '1~Е,7;, значит, (11-8) К~,.„= 4Ка,.глК~ соы. Подставляя в (11-8) выражения (11-7), получаем: (1 1-9) Поскольку вход и выход каскада согласованы (т. е. )тг = )т„„ и )с'„= Й,„к), можно записать два уравнения: ттг= (ге+ га) (1 + Рсаааабе)1 )тн = гй(1 + Руб)а где гкк г, 1)ос=1) га 1 д Гб= г ! г 1 Р' Из этих двух уравнений получаются все необходимые пара. метры '". )СГ )скк (Га+ Гб) ) 1 + С)уба) )та =)тана =г'й рг1+ 6766 1+)'1+))тбс Теперь (11-9) можно записать в сладуощей форме: К»„„= йкга к к бе (11 10) гк руба (та+ гб) (1+ У1+ йтба)~ г (1+3' 1+ йуба) Формула (11-10) характеризует усилительную способность транзистора.
Например, если = — 1 й(ОМ; 8=40; г,=25 Ом; гб= =- 100 Ом, то )(р „„„— — 20 000, или 43 дБ. С уменьшением тока У, отношение г„/г, меняется мало (см. $ 4-5), а коэффиниент убе растет. В пределе при убк = = 1 и )гр ь 1 получаем: 0 01 10 10 100 Рис. 11-2. Зависимость иозф- к )трмакс га а Формула (11-4б) получена путем подстановки приведенных ниже параметров 0аа и Як„к в выражение (11-3) с учетом соотношения (4-71). Фшш в усиления мошнос'и для приведенных выше параметров в режиме согласования ст = 40 000 или 48 Б. ГЛубнИЫ ВиутрЕННЕа Обрат- а(р макс = "" а ИЛИ '*" Д ной связи.
На рис. 11-2 показана зависимость !(р сага (~уба), ИЗ КОтОрОй ВИДНО, ЧтО практически достижимые коэффициенты усиления мошности при Р = 50 —: 200 и уба = 0,05 —: 0,5 составляют 30 — 80% максимально Возможных. !1-4, ОБЛАСТЬ 11НЗШВ(Х ЧАСТОТ / яж где А, — значение параметра на средних частотах, а граничная частота выражается следующим образом '. а) Рис. 11-3. Эквивалентные схемы входа (а) н выхола (б) трансформаторного каскада в области низших частот. ш„х =- — = '" ' .
(11-12) та> Знак плюс в числителе (! 1-1! ) поставлен для общности. Вообще говоря, этот знак и соответственно фаза параметра зависят от включении обмоток. Нетрудно заметить, что граничная частота будет минимальной при )(„<'= К„н максимальной при й„.ь )ч';„. При заданной граничной частоте (или постоянной времени) необходимое значение индуктивности первичной обмотки легко получается нз (11-12). Например, если )а = 50 Гц (ша = 300 с ) и )твх = Йт = =1кОм,то(. — 2Г. Перейдем к анализу выходной цепи.
Ответвление тока эквивалентного генератора в индуктивность х,з (рис. 11-3, б) приводит и уменьшению нагрузочного тока и выходного напряжения. Частотные характеристики параметров имеют вид (11-11), где граннчх ная частота )своя ~~)~ч (11-13) шах ткв В зависимости от значения )с'„ граничная частота и постоянная времени будут меняться.
Наилучшие частотные и переходные свой- ' Б формуле (11-12) и на рис. 11-3, а не учтено зквивалентиое сопротивление делителя в цепи базы; оно должно считаться подключенным параллельно входному сопротивленшо. В области средних частот мы пренебрегаем индуктивностями обмоток трансформаторов, считая их бесконечно болыпими. Между тем именно эти нндуитивности наряду с емкостями обусловливают частотные искажения в области низших частот, Эквивалентные схемы входной и выходной цепей каскада для этой области показаны на рис.
11-3. Здесь собственные сопротивления обмоток включены в сопротивления )с„, И;„и )т,, К, а все емкости (см. Рис. 11-1) для простоты опущены. Граничная частота и выбор индуитианостн обмоток трансформатора. Наличие реактивного сопротивления Хс, (рнс. !1-3, а) приводит к уменьшению входного тока, а значит, и входного напряжения. Поэтому с уменьшением частоты параметры 1(„и К, должны уменьшаться. Их частотные характеристики получаются одинаковыми и имеют вид: ства соответствуют малым значениям )с„'1 при больших )(„' частотные свойства ухудшаются.
Заметим, что при последовательном внлючении трансформатора уйз выходное сопротивление (особенао в каскаде ОБ) велико и для больших )7'„(например, при наличии согласования) индуктивность хе нереюго оказывается неприемлемо большой. Например, при Й,м„= Й'„= 50 нОм и) = 50Гпполучается Сз 100 Г. Тогда можно ззшунтировать первичную обмотку сопротивлением )ги. Значение этого сопротивления нахолится из выражения Еа таз= )(~м„[ й~ [ Я„ в котором задаются приемлемым значением Сз. Н)унт )(з, конечно, на средних частотах снижает усиление каскада.
Искажения вершины импульса. Трансформаторные усилители сравнительно редко используются для усиления длинных импульсов. В тех случаях, когда это все же приходится делать, можно руководствоваться следующими соображениями. Заменив в выражении (11-11) оператор гтэ оператором а, получим изображение переходной характеристики для одной из трансформаторных связей: А (а)=Аз (! 1-14) э 1+эта ' Сама переходная характеристика будет обычной спадающей экспонентной.
С учетом обеих трансформаторных связей изображение имеет вад Аг (а) Аз (э), а с учетом влияния емкостей оио еще более усложняется. Однако, как и в случае усилителей с емкостной связью, знание переходной характеристики в течение большого интервала времени редко необходимо. Главный интерес представляет спад вершины при условии 1а < (сп, где 1„— длительность импульса, 1сэ — время спада вершины [см.
(7-32]). При таком условии относительный спей вершины выражается формулой (7-31). Следует заметить, что постоянные времени т, о входящие в (7-32а), вычисляются отдельно для каждой из реакгиаиостей (С или Е), имеюгпихся па эквивалентной схеме, причем остальные реактивности полагаются при этом равными бесконечности. Например, постоянная времени емкости С, на рис. 11-1, а окааывается равной Сг (Иг+ )7,х [)7, [)гг), а постоянная времени емкости Сэ определяекя формулой (7-30а), если почожить )гг = )7г [ йт1'! )7з. При опенке результирующей граничной частоты каскада можно пользг» ваться формулой (7-33а), где частичные граничные частоты соответствуют как индуктивностям обмоток [см. (11-12), (11-13)), так и блокирующнм емкостям.
Н-5. ИАКСИМАЛЬНАН ЧАСТОТА ГКНЕРАЦИИ ТРАНЗИСТОРА Максимальная частота генерации не является параметром, спепифичным только для генераторов '. Она характеризует предельные частотные и усилительные возможности транзисторов независилю от схемы использования их. Поэтому этот важнейший параметр рассматривается в настоящем параграфе, исходя из теории трансформаторных усилителей. т Генераторы синусоидального напря'кения в данной книге не рассматриваются; им посвящена обширная литература (см., например, [57, 50 1331) величину (поскольку рассматривается область весьма высоких частот), а для коэффициента передачи р примем: Кроме того, положим ! р ! усе !. Это вполне оправдано не только тем, что () существенно уменьшается с ростом частоты, чо и тем, что сопротивление г, (а следовательно, и коэффициент уае), как увидим ниже, выгодно делать как можно меньше, чтобы повысить максимальную частоту генерации.
Подставляя в выражение (11-10) значения ! 7„(, ! () ! и т Фут 1. т ° И ма ° а в области высоких частот: сеа 4ызСа (ге+те) (11-15) Теперь, полагая Кр — — 1, легко найти максимальную частоту генерации: Га теа (г 8п (ге+ га) Са Как видим, величина ~„„растет с уменьшением сопротивлении г„о чем говоРилось выше. ПРи Условии г, ч, 'га, т. е. пРи достаточно большом эмиттерном токе, частота ('„достигает предельного значения: (11-16) т На высоких частотах, когда реактивные составляющие импедансов сравнимы с активными, согласование подразумевает не только выполнение условия (Н-х), но и компенсацию реактивных составляющих, т. е. обеспечение резонансов во входной и выходной цепях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
