Войшвилло Г.В. Усилительные устройства (2-е издание, 1983) (1095412), страница 25
Текст из файла (страница 25)
В п ротнвном случае основную роль играет емкостная составляющая про- иеб ечь. воднмости нагРУзкн ыСз н влиЯнием активной составлающей 1//7 можно п е- Р . ((аконец, возможен н третий вариант нагрузки — смешанный. Рассмотэ Р Рим позе лснтной ление цепи для отмеченных вариавтов нагрузки с помощью эквива- поскол схемы на рнс.
4.58,6, мысленно исключая в ней индуктивность кольку ее проводимость очень мала (1/ыЕ~ <<лак//сз). ь 131 При отсутствии емкости Сз зквиввлснтная как иа рис. 2.6,6, при исследовании которой . — =!/2пт=/7/2п/.. Посколнку мы приняли вг 2 =/7~+/(в, то схема оказывается такой >ке, бЫЛИ НайдЕНЫ 21/ Е//С, /а<= !,=Со /1=/!1+11+ (гз+/!1)/л' = (4.216) / =- 1/2 (г У.
С (4.218) и добротностью (4.219) зависящей от активного сопротивления цепи для области верхних частот = /7 + г + / з (4.220) С физической точки зрения ясно, что контур способен пропускать частоты до /ео поскольку при /)/сх коэффициент передачи напряжения быстро снижается нз-за того, что наряду с уменьшением тока в контуре уменьшается емностное сопротивление 1/ыСхлзо с которого снимается выходное напряжение. Как видно из рнс. 4.58,6 и формулы (4.220), при 1/ш5,=0 и /72/пз,=со и,(р) /,(р) Ет (р) е т пт рС и' (/71~+ рС, + 1/рСзпхт) рС л откуда следует, что ~2(р) "т 8Р= Ех (Р) 1 + РСзпзт/71в + РейзСвпзт 182 (4.221) ! 2 = (/(1+ ои)/2П/" (4.215) Уровень частотных искажений находится по формуле (2.18) с заменой / на /„, Время установления определяется по аналогии с (2,58) н (2.59), имея в виду, что тх=!- /(/()+/(в): !г — — 2,251/(Рх + Ри) = 0,35// В 2 Для расширенвя пвлосы в сторону более высоких частот прнходитсн уменьшать индуктивность рассевиия, секционируя обе обмотки прн чередующихся их расположении, нлн наготавливая сердечник нз материала с высокой магнитной проницаемостью, илн устраняя в нем постоянную составляющую магнитного поля (при 51=сопя!).
И то и другое приводит к усложнению трансформаторз и повышению его стоимости. Интерес представляет отношение частот /,— //,характеризующее свойв22 н2 2 ства трансформатора пропускать относительно широкую полосу частот. Из (4.210), (4.214) и (4.2!5) следует, что а г 2 ь1 (/гг+ /гн) / к и 51(Е1+.,)(Еи — г,) ' Если пренебречь сопротивлением г, и использовать обозначение (4.206), то в г' 2 (/11 + //н)2 (4.217) и йх/7н Последнее выражение показывает, что для получения относительно широкой полосы пропускания частот коэффвцнент рассеяния должен быть малым, а отношение /7а//7, по возможности больше отличаться от единицы (в любую сторону); в режиме согласоваиня по сигналу, когда /(а=/(ь отношение / г — //,— ву 2 н! 2 минимально.
При работе на емкости>ю нагрузку эквивалентная схема принимает внд последовательно ЕСЯ-контура, свойства которого определяются двуми параметрами: резонансной частотой смкостной нагрузке (/ге=о')Ка=п и Прп Кн и Р 1+тр+прз (!+Рт,)(!+Рта) ' (4. 222) где вг = б'зп тй'гв ° 'г = /-зСзпзт (4 223) (4.224) 1 2н .Рг;и — лг+ вагиз — 4п (4.225) а Рьз — корни характеристического уравнения. Сопоставляя (4.218) и (4.219) с (4.223) и [4.224), несложно заметить, что /зг =!/2л Ъ и, (4226) () = '!/ л/ш. (4.227) Прн огз(4а, иначе при Я>0,5, корни характеристического уравнения оказываются комплехснымн, переходный процесс принимает колебательиый характер, причем при большей добротности выброс б (рис.
2.20,п) увеличивается (рис. 4.60), а нормированное вре. мя устанонлеиия /а 84 йу йа 87 йг еа /г=/г / )/ и = 2гг /от/г (4.228) Рис. 4.50. Завясимость нормированного времени установления и выброса от добротности /2 уменьшается. Еслн !сы0,5, то удобно, как уже было атмечсно, к параметрам отнести н частоты полюсов /рг =- !/2нт, /р, = 1/2пт,. (4.229) Рассматривая работу цепи в частотной области, введем нормированную частоту т=///з„что позволит выражению (4.221) при замене в нем Р иа 12и/ придать такой вид Кц(х) = (4.230) Исследуя функцию Кь(х), узнаем, что при !е>1/'!гг 2 на частоте /з! = /зг )'1 — 1/2)' (4.23!) сшцествует максимум, относительная высота которого б~ (/) = — 1О 18 [! + (/// )4). [4.233) Частота /в!'з при максимально плоской АЧХ, как видно из (4.233), /, —; = /ет = 1/2п пт ')Г /.,~з (4.234) !33 Кн,„= Кц п„к/Кп — — ФУ 1 — 1/4!')'. (4 232) Нап иь «апримеР, пРн Д=1 /м=0707/е, н Кемь*= 1,!53 (1,24 дБ).
М аксямально плоской АЧХ получается прн !3= 1/ з' 2=0,707, когда Кз(х) =Кз/ (г 1 +х4, илн в децибелах возрастает, если уменьшать ла, йа или Са. Из формул (4.219) н (4,234) еле. дует, что прп О= !/ )гг2 /»г = !Д/2 и СаРавиат. (4 235) Последнее равенство показывает, что при определенной частоте =/аа(О= !/ )г 2) и известном Са коэффициент трансформации можно выбрать большим при нпзкоомном источнике сигнала, так, прп /а, = 10 кГц, Са=200 пф и /11 = !5 Ом получается я=86,5. в общем случае г)Ф 1/ (г 2 уровень частотных искажений определяется по выражению С(/) = — 1О !й(1+(1/Г/а — 2) (///о )а+ (/// )4) (4 255) Смешанная нагрузка имеет место, например, при подключении ко вторичной обмотке трансформатора транзисторного каскада с ОЭ нлн ОК. Присчтст.
вне нагрузки )га приводит к некоторому повышению резонансной частоты (4) У 1 + /(галат/й*а /»т = 2п пт )г /-»С» и уменьшению добротности контура М~-а/Са (! + /(авп'т/йа) птогв (1 + /-и/йгаво »С») Глава 5 КАСКАДЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УСИЛЕНИЯ + Назначением каскадов предварительного усиления является повышение входного сигнала до значения, при котором обеспечивается возбуждение выходного каскада.
Поэтому нх свойства оцениваются в первую очередь коэффициентами усиления К, Кв и Кг, а такие параметры, как выходная мощность и КПД, не являются первостепенными. Используются каскады предварительного усиления двух видов: постоянного н переменного тока. Первые являются универсальными, так как могут быть применены во всех типах усилителей, вторые — только в усилителях переменного тока. Каскады усиления постоянного тока могут усиливать сколь угодно медленные электрические колебания. При уменьшении частоты усилпваемого сигнала (напряжения, тока) коэффициент усиления остается постоянным, в отличие от усилителя переменного тока (рнс.
5.1,а). В области малых частот не возникает фазовый сдвиг, т. е. если / -О, то !р О (рис. 5.1,б). Усилитель реагирует на изменение (в частности, ступенчатого) напряжения, поэтому переходная характеристика в области больших времен представляет собой горизонтальную прямую (рнс. 5,!,в) в отличие от усилителя переменного тока (рис. 2.15 и 2.20,б).
134 Рис о 1 Характеристики каскадов усиления постоянного (1) и переменного (х) тока ЕЛ. КАСКАДЫ УСИЛЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА Ь.!.!. РЕЗНСТОРНЫЕ КАСКАДЫ В резисторном каскаде усиления постоянного тока (рис, 5.2) в качестве основного элемента связи используется резистор Й„(чем и объясняется название каскада).
В схеме на рис. 5.2,а через внешнюю нагрузку )1т и элемент связи )х» проходит постоянный ток 1,е. Из-за потери напряжения на )гв, равной Ив(1к+1те), сопротивление 11, приходится брать сравнительно небольшим, что приводит к снижению усиления хг Рг каскада. Повысить усиление мож- Рис Б У Схемы резнсторных каска- дов усиления постоянного тока но за счет питания каскада от биполярного источника и прн Ее=(хгх1к=()к+(гэ1э ток 1то=О (рис.
5.2,б). Коэффициенты усиления К, Кв, Кг, входное сопротивление, частота 1,г.,— и время установления каскадов, приведенных на рис. 5.2, определяются по формулам (4.33), (4.34), (4.2), (4.3), (4.16) и (259), где Р,=)с„)хт!(11,+11т). Для расчета К, С„, 1 „; — и („каскадов на полевых транзисторах используются выражения (4.89), (4.90), (4.95) и (2.59). Недостатком простейшего каскада (рис, 5.2) является высокая нестабильность постоянной составляющей выходного тока (напряжения), что затрудняет или исключает достижение высокой чувствительности. гзз Оцепим нестабильность, например, однокаскадного усилителя (рис. 5.2) по уровню, отнесенному ко входу. Изменение коллектор. ного тока под воздействием напряжения ЛУ,(рис. 4.38 и (4.17?) ) Л ) к = йб) э Л () о?(й)) э -~- )?б) (5.1) под воздействием ЭДС сигнала Ле, Л? де)арпа а))зле) к У2)э = (5 2) ))!) э + ))б Ь))б + ))б Приравнивая правые части этих равенств, находим Л е, =- Л У,. (5.3) Так же может быть определена н нестабильность эквивалентной ЭДС, отнесенная ко входу, под воздействием Л?б: Ле)=РбЛ ?б.
(5.4) Из (4.174) и (5.3) видно, что нестабильность простейшего каскада усиления постоянного тока довольно велика. Так, при Л1,=10' нестабильность под воздействием ЛУб составляет !О 2 2=22 мВ, а при об=1 кОм и Л!б=1 мкА равна 23 мВ. Повышение стабильности достигается при использовании симметричных мостовых схем (рис, 2.30). Естественно, что при изменении температуры или напряжений питания свойства однотипно выполненных плеч будут отличаться меньше, чем, скажем, у транзистора и резистора. Лучшие результаты получаются при введении в эмиттерные цепи дополнительных резисторов ())), на рис. 5.2), создающих местную ОС по току, однако из-за ее влияния сопротивления этих резисторов приходится брать сравнительно небольшими.
Кроме того, применяются компенсационные методы — введение полупроводниковых диодов (особенно в цепи базы — рис. 4.39), терморезисторов и транзисторов, создающих противонаправленный дрейф. Лучшая ста)бильность достигается, конечно, при стабилизации напряжения питания и температуры (термостатирование), этому способствует также сокращение времени работы усилителя (после предварительного прогрева при включенных источниках питания) — за небольшое время нестабильность не успевает заметно проявиться, а во время перерыва в работе может быть выполнена очередная установка нуля (если она предусмотрена). в).в ДИФФьввнцпхлы)ыв кхскхды Каскад (усилитель), реагирующий на разность напряжений на симметричных входах, называют дифференциальным (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
