Войшвилло Г.В. Усилительные устройства (2-е издание, 1983) (1095412), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Прп практических значениях а=0,75 ... 0,9, Ь= =1,1...1,5, $>=08...095, икэщ>п=]" 2 В и Ее=12...24 В Рк р ꄄ—— (2,4,,5,1) Ра. (6.9) Приемлемым окажется такой транзистор, у которого допустимая мощность рассеяния на коллекторе удовлетворяет условию Р» Рк р (6.10) Мощность Рк,а зависит от максимальной температуры окружающей среды г, „, максимально допустимой температуры перехода !..а и теплового сопротивления ]спс промежутка переход— окружающая среда; в соответствии с (4,1Г>4): (6.11) При использовании радиатора с тепловым сопротивлением Ркс В фврыуЛЕ (6.!1) Рис Зааиснястея На Йкк+]т>ис, Где Йпк — ТЕПЛО- вое сопротивление переход — корпус транзистора.
При этом мощность Рк „удается увеличить в несколько раз. Зависимости ЛЧХ, ФЧХ и ПХ от параметров трансформатора были рассмотрены в ~ 4.12, Характеристики выходного дроссельного каскада (рис. 6.4), как и резисторного, определяют частоты полюсов: ,[р! ж ]х„!2 и 1., (6.12) а 1ре 1(2 и Сн ]т>н (6.! 3) где Си=СА+Свык — общая шунтирующая емкость, образованная нз емкости обмотки дросселя (10 ... 100 пФ) п выходной емкости >вт усилительного элемента, которой в ряде случаев можно пренс. бречь.
Для определения 1р! дроссельно-трансформаторного каскада (рис, 6.3) в (6.12) следует подставить общую индуктивность дросселя и первичной обмотки трансформатора, равную Ы!!(с+~.!) а.ал. Рез!!стони! !е кАскАды Резисторные выходные каскады применяются главным образом в операционных, а также в широкополосных и импульсных усилителях. Каскады усиления напряжения. К широкополосному каскаду усиления напряжения предъявляются противоречивые требования. С одной стороны, для получения высокого выходного напряжения сопротивление резистора связи надо брать большим (при соответств»ющем напряжении питания), а с другой стороны, известно, что чем больше сопротивление элемента связи (нагрузки), тем меньше частота 1',, — .
При выборе сопротивления резистора связи небольшим, требуемое выходное напряжение удается получить только при большой амплитуде тока. В таких сложных условиях даже мощные усилительные элементы не всегда обеспечиваюг большую амплитуду тока, поэтому применяют коррекцию, в частности индуктивную. Если же и коррекции оказывается недостаточно, то используют каскады с распределенным усилением.
При усилении однополярных импульсных сигналов с большой скважностью, когда Т= 101„ целесообразно выбирать такой исходный режим, чтобы ток покоя был небольшим (рис. 6.6,а). Такой режим для импульсов положительной полярности обеспечивает транзистор п — р — п-структуры или с п-каналом, а для импульсов отрицательной полярности — транзистор р — и — р-структуры или с р-каналом. В противном случае 1рнс. 6.6,б) от источника питания потребляется заметно больший ток. К каскадам усиления напряжения условно можно отнес~и так.
же эмиттерный, истоковый и катодный повторители, так как прн и! Рис. б б, Диаграмма работы усилительного элемента прн усилении однополирных импульсов 188 емкостной нагрузке выходная мощность равна нулю. Схема эмит, ерного повторителя, используемого в качестве выходного каска- га, не имеет каких-либо особенностей (рис.
6,7,а). Резистор И, используется в качестве элемента связи транзистора с емкостью С, и для эииттерной стабилизации вместе с делителем напряже- Рис о.7. Схемы эмиттеримх поиторителеа иия )гоь )гор в цепи базы. Разделительные элементы Ср, )7т препятствуют передаче постоянного напряжения, существующего между точками з и О; сопротивление Яэ обычно выбирается сравнительно боиьшим — порядка сотен килоом — и может не приниматься во внимание в,качестве составляющей нагрузки транзистора )7, т, е.
)с„-)г,. Если на зажимах внешней нагрузки (Сэ) допустимо постоянное напряжение, то выходная цепь выполняется с непосредственной связью, как показано на рис. 6.7,б. Посколш:у напряжение на входе эмиттерного повторителя превышает выходное, то при полном использовании его транзистора по напряжению от предвыходного каскада требуется получить сравнительно высокое напряжение, а это не удается при обычных элементах связи, Для облегчения условий работы усилительного элемента предвыходного каскада следует добиваться того, чтобы сопротивление нагрузки переменному току было по возможности ьшим, а для этого нужно исключить делитель из цепи смещеги1я (рис.
6.7,6); при непосредственной связи устраняются иска- 189 жения в области нижних чистот (больп'их времен) и отсутствует малоудобный элемент связи — разделительный конденсатор. Другим возможным решением является использование элемен. тов Спр, )7пр (рис. 6.7,в), С помощью крндеисатора Спр резистор )т', по переменному току оказывается присоединеннь!м к точкам б и з (а не б и и, как на рис, 6,7,а, б) р за счет меньшего напряжЕНИя СИГНаЛа, раВНОГО (Уб. <<(/нб =(/бэт+(Укэш, ПОтрЕбЛяЕт Зиачительно меньший ток, что эквивалентно увеличению сапротивлеНня тхк В (~нбт/(Убзээ Раэ.
Естественно, сопротивление нагрузк««переменному току будет еще болыпе, если использовать непосзредственную связь (рис. 6.7,г). Наряду с этим вместо резистора )7» можно применить ГСТ При выборе сопротивления )7, надо считаться с тем, что по пере- менномУ токУ он шУнтиРУет РезистоР сйизи )тэ и длЯ того, чтобы су«цественно не ухудшить условия рабо~ы выходного транзистора, следует выдержать соотношение )сцр) (Р " )0))ээ. Вместе с тем с точки зрения сохранения прежнего режима работы по постоянному току транзистора Г достаточно выполнить соотношение )с,р( (0,1 ...
0,3) )тк, Сопротивление нагрузки переменио:"у току для транзистора 'г" (в области средних частот) (рнс. 6.7,г). )7нпр "из зкг "мэ э" где йы„„= й„, )7„.7(йы,+ Я„); йэм .:="и, Я,((й!«з+ М, причем )«««э, )«г«з и )сн относятся к выхсдному транзистору. В области верхних частот характеристики змиттерного повторителя, имеюшего емкостную нагрузку, можно найти цз формул (4.66) и (4.67), заменив в них )Сз на !!(Оз+)ь«С ), где ба=!Яэ, Используя операторную форму записи, приходим к выражению (5.68), только в дацног' отучав цри 1«аз~э Ьмэ а = Сб,, (( йгб,, + 5«) яв «7«сл! (6.14) ш = (Сзк+ ЛСн)((5«+) Сн); (6. 15) и = (Аг+ г б) (Ск+ Сн) Сб'э ((5г + Л огг); (6.16) «г э1эн (6. 17) 5! + 1" Сн йг+ l«из+ ~э«э(7н где 1' = ! + (Ь'г + г б) йгб'э (6.18) Сан=(!+()7г+'б)бн)С,.
+(17г+'б) г н. (6.19) Исследование выражения (578) показывает, что прц сравнительно небольшой емкости С„полоса процусканця расширяется, а прн соблюдении условия (5.79), которому соответствует С,=С „рь АЧХ оказывается максимальна плосной. Решал УРаваениЯ (579), (614) (6,!5) ц (6.16) относительно СЧ, полУ- чаем С эн (1 + Л он(5!) Сэб э 2 (5 ! 1 ээн) ((гг+ г б) Сб э Ск 2 ((5; + Л он) (ггг+ г б) Сб'э Л Сэь! В переходном режиме так же, как у каскада с змиттерной коррекцией, прц емкости в змиттерной цепи (в данном слэчае С ), превышаюший критическое 199 „р, образуются выбросы, возрастающие с увеличением С„.
Критнче- не этой емкости, определяемое пз условия гй=т? Р 41 — — 2, равно сле- ичине: С ав 4 (84 + Л он) Сз,э Сн 2 [2(81+ Л бн) (эсг+ г б) Сб,, — ЛСэв! , время установления н частоту [ эмиттерного повторителя, рая г2 на емкостную нагрузку, можно определить с помощью (5.81), (5.48) 5.25. е П.
Требуется рассчитать эыпттерныйг повторитель, выполненный торе КТ326Б с параметрами азы=85, г'э=90 Ом, гэ'э-=7?О Ом 7 См], 8,=0,125 См, Сэ'э — — 50 пФ, Сц=25 пФ (см. пример в работающий от источника сигнала с сопротивлением г!э=500 Ом на сопротивлением )с =500 Ом в емкостью Сю равной 0 и Сэ „р. ой коэффициент усиления, частоту [ . †, время установления прн в!2 емкостной составляющей у нагрузки находим по формулам (6.17), 48) С УЧЕ1ОМ (6 19) ПРИ 145мэяз бюы ?(и "этэ)св 85. 500 — 0,97; )эг + йыэ + йэтэ?гц 600+ 860+ 85 ° 500 +()4г+" о) ~н! Свэ+ (Аг+ г о) 81Сн = [1+ (570+ 90) 0,002! 50 ! + (500 + 90) О, 125 5 == 477 щ)11 +()(с+ Г б) бп.э= 1+(500+90) 0,00!47 = 1 87 Л+ВЯ44 0,159(1,87+0,!25 500) 2п Сэк)?н 4,77 !0 '2.500 = 42,8 194 Гц = 42,8 МГц, (г =- 0,35?7 =-: 0,35?42,8 10' = 8,35 10 — з с = 8,35 нс. в У 2 используя выражения (620), (621), (6.!4) — (6.16), (580), (5.81), с.
5.24 н 5.25, определяем Сэ эрг, Сэ «р и соответствующие этим значе- етры а, т, л, й, т, 6, 1т, [ у †. Результаты расчета сведены в табл.6.1. в12 Таблица 61 Результаты расчета параметров эмиттерного повторителя с„, пФ 11,3 (критическое) 0,4 32 (при оптимальной 0,4 АЧХ) 54,7 69,3 2,00 1,42 3,26 6,4 2,00 5,9 0,206 0,015 3,87 3 74 4,18 8,50 Прэмечэвээ. При С =О ! =З,эз вс, 1, =42.З Мтц в 12 Полученные выражения [6.14) ...
(6.21) можно распространить 'на истоковый и катодный повторители с учетом различия структуры и обозначений параметров эквивалентных схем. Так, для ис:токового повторителя с емкостной нагрузкой СнжС22и+С. +Сз, 191 где С, — емкость внешней нагрузки, следует принять: г'9=0 нб э=О, 5,=5, Сб э=Снн — Сын, Сн==Син, а также йнэ=бо, ймэ= = нб, йн1э)йнэ=5. У эмиттерного, истокового и катодного повторителей, работаю ших на емкостную нагрузку, есть одна особенность, на которо( следует остановиться.
При усилении импульсов с крутыми фронтом и срезом, т. е. с временем установления, меньшим, чем у по. вторителя (считая от входного электрода, т, е. для )тэ=-О), которое для эмиттерцого повторителя (! + С б Сн) Сб э+ 5; Ыб Сн + (1 + " б Иб'э) Сн )г ж (2,2гп)л =б— ээ+ (1+ г баб'э) Сн а для истокового ~, = ~Д (С„н — С„н+ С„), (З+ С„), выходное напряжение ин(1) изменяется медленнее, чем входное и1(г); в результате возникает большой перепад напряжения на входных зажимах усилительного элемента, т. е. и,(г), сдвигающий рабочую точку либо в область отсечки [(з(э)-~0 или )и(э)-~0), либо в обтасть насыщения [икэ (()-«О пли иси (1) — «О), Но в этих областях усилительные свойства резко ослаблены, а выходное сопротивление за счет слабого действия обратной связи оказывается весьма большим, в результате скорость переходного процесса определяется в осповнои постоянной времени (Сб;,+Сн)Р, или (Сцн — Сцн+С1э))ся.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
