Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 49
Текст из файла (страница 49)
6.36. Конденсаторы См н Сээ предназначены для разделения режимов отдельных каскадов по постоянному току и называются разделительными. Очевидно, что для последующего каскада выходной разделительный конденсатор Сэх выполняет роль входного. Поэтому для одиночного каскада расчет сводится к выбору разделнтелыюго конденсатора См. 246 Рис, П ЗО Усиднвсеьеыв каскад с ЮС.с а я а имя Рнс. В 37. Сесне ааненггннн ус1гдигелвногн каскада с йС-свявямн В схеме, приведенной на рис.
6.36, присутствует еще один конденсатор — Св. Его назначение, как было показано в $6Л, состоит в увеличении коэффициента усиленяя каскада по переменной составляющей. Следовательно, конденсатор Сэ также формн. рует частотную характеристику усилителя. Поэтому его расчет целесообразно проводить совместно с расчетом цепей межкаскадиой связи. Входная цепь каскада, приведенного на рис.
6.36, в области средних частот может быть представлена схемой замещения, показанной иа рис. 6.37. На итон рисунке обозначено: Йь=)га|йаа/()са1+)гад) — эквивалентное сопротивление входного делителя по переменному току; )св' йыэгг — прнведешюе к базовой цепи сопротивление резистора Й;, С: Св/да|э — приведенное к базовой цепи значение емкости конденсатора Сз, Йс — выходное сопротивление источника входного сигнала; )г' =Л ыэ — собственное входное сопротивление транзистора. Очевидно, что для последующего каскада сопротивление )7, определяется выходным сопротивлением предыдущего каскада )~с )~вне )~в)явяв нт/Яв + )~внв Ю ) )вл' Приведение )в', к базовой неви выполнено из )словня И '=7Г ймэ, а С,— из условия постоянства вносимой этими двумя элемеитамн постоянной времени т К,Св=й,'С,'.
Рассматриваемая схема содержит две реактивности, следовательно, она описывается дифференциальным уравнением второго порядка, и ее передаточная функция имеет второй порядок. Если выполнить указанные ранее условия (см. $ 5.5) о соблюдении свойства однонаправленности передачи сигнала и разнесении постоянных времени, характеризующих воздействие отдельных реактивностей на суммарную частотную характеристику. в47 рр Рнс 6За Представление схемы вачешеинн (рнс 637) элснсн1арными энсньими схему замещения на рис. 6.37 можно разделить па две независимые цепи первого порядка.
Это с)шественно упрощает расчет усилителя. При этом, чем более жестко будут выполняться указанные выше условия, тем точнее будет полученный результат. Предположим, что указанные выше условия выполняются пу. тем разнесения постоянных времени. Тогда схему на рис. 6.37 можно разделить на две самостоятельные цепи, показанные на рнс. 6,38,а,б. Сопротивление /се на рнс, 6.38, б представляет выходное сопротивление схемы на рнс. 6.38.а. Пр~ выполнении условия разнесения постоякных времени для сопротивления Р, справедливо выражение /~З /Жб/(/Хс + йб)' Передаточные функции для полученных стем замешения имеют соответственно внд а,(р) = Т„р/(Т„р+ (); %'~(р) К(Тмр 4- ))/(Тыр+ 1), где /сбСр1 7 ~х (~в + )хб) Срт Т„= Я, + Я„) С,/(;/(Я„+ Л,„+ й(;); К = /хвх/(/Рэ + /свх + с'в) Справедливость такого разбиения будет соблюдатьсн прн Т|хз 'а.Тэь Пронллюстрнруем сказанное частотной характеристикой рассматриваемого каскада.
Передаточная функция Ф'>(р) в числителе содержит идеальное дифференцнрующее звено, аснмптотическая частотная характеристика которого согласно табл. 5.1 имеет наклон +20 дБ/дек, Этот наклон будет сохраняться от очень низкой (практнчески нулевой) частоты до частоты, определяемой постоянной времени знаменателя, бх~х )/Тм (рис. 6.39). 24В пхег» аусех Рис 639 ЛАЧХ схенн заиещеиия усизитеаьиесе каскада Передаточная функцпя йуа(р) обеспечивает на ннзкнх частотах (вплоть до частоты еьа1-— ПТм) нулевой наклон частотной характернстнкн, а далее для частоты ех>сае1 наклон +20дБ/дек. Так как Таз<Ты, этот наклон будет продолжаться до частоты саха= = ЦТее, после которой знаменатель Фе(р) даст аснмптоту с наклоном — 20дБ~дек, Следовательно, после се=мха суммарный наклон частотной характеристики второго звена будет равен нулю. Если ена<ехм, а это необходимо для достоверностя прнведенных выраженнй, то суммарную частотную характеристику каскада можно постронть простым суммированием обеих полученных характернстнк.
Таким образом, разделнтельные н эмнттерные цепн уснлнтельного каскада формируют ннзкочастотную часть частотной характернстнкн усилительного каскада н легко могут быть рассчнтаны либо по заданной ннзкочастотной границе полосы пропускання, либо по требуемой величине частотных искажений. Прн расчете реальных частотозавнснмых цепей необходнмо помнить, что: логарнфмнческая амплнтудная частотная характеристика уснлнтеля строятся в масштабе круговой частоты с», поэтому, еслн ннжняя частота пропускання уснлнтеля задана в герцах, ее необходнмо перевести в круговую частоту с учетом соотношения се«= 2н)„; на частоте среза отличие реальной н аснмптотнческой характернстнк составляет 3дБ, поэтому прн,расчете многокаскадного усилителя расчетное значение частот среза отдельных звеньев необходнмо выбирать с соответствующим запасом.
Прн этом удобно пользоваться графиком на рнс. 6,40, позволяющим в завнснмостн 249 Рнс. 6.40. Оганяна реальной н асные- тотнчесаой частотных харахтерястнх аг а» г т и оетос» от отношения частот определить расхождение реальной н асимптотической характеристик. Следует напомнить, что если в усилителе не предусмотрено формирование высокочастотной части его характеристики, то верхняя гранина полосы пропускания будет определяться собственнымн частотнымн свойствами используемых полупроводниковых приборов, Рассмотрим в качестве примера схему трехкаскадного усилн. тела переменного тока, приведенную на рнс. б.41. Особенностями схемы являются: использование в первом н втором каскадах схем усиления с общим эмнттером, причем для обеспечения температурной стабилизации режима покоя в каждом из них использована последовательная ООС по току нагрузки; выполнение третьего каскада по схеме эмнттерного повторителя, что умсншнает выходное сопротивление усилителя; использование для формирования высокочастотной части ха.
рактернстнки цепи общей последовательной ООС по выходному напряжению, что увеличивает входное и уменьшает выходное сопротивление усилителя. Для введения этой связи эмнттерный резистор транзистора ЧТ! разбит на два последовательно включенных, Рнс. 6ЛК Схена трехкаскадного усаантедя оереыенного тояа с МС-саяан 360 Это позволяет в первом каскаде прн требуемой стабильн!)стн ре.
жнма покоя сохраннть достаточный коэффицнент уснлеиин по Ве. ременному току. пример 6.13, Рассчптать уснлнтель по схене на рнс. 6.4!. для следуюгднн походных данных; О, 20 В; й„б1 Оы; 1„20 Гк; Ь 2 10' Гк; Кэз !00, 0„7 В. Р е гд е п н к 1. Рассчнтаен каскад на транзнсгоре тГЗ. а(аксныальныа эынтгерныа ток транзистора УТЮ определнн а предположенпн, что ка рабочее частоте реенсторы й,з и й„эклычены параллельно !Эз вава 2()в зч4йы+йдИй зйя) ° Мннныальное наденне напряжения нэ резнсторе й,з (ул — — ()~-20~ „— ()аэз — (!к з. Сопротнааенне резнсторз йы й э=(гл, ж!а(дх!эх+1)»увэыех' Дла обеспечения терыостабяльностн каскада согласно (6.21» ннееы йе й (Зг-1), где 3, 2...5 — яожр(знннент нсстабнлькостн.
Тогда, так как для каскада яа транзксторе РТЗ йе й„ь получаем ()л ы(ах!э +1)»/зэ „=йн(Юг — 1). Зля эыборз ткпа ныходного транзистора допустны й. йы, Тогда транзистор должен отвечать следуыпгны требованиям: lхвм зев3з2(!иамк(2/йи) =0,55 А; и „~Эи, 20В; (руь(в 2 10' Ги; Рябь(() — Ин)з»й» (20 — 7)951=3,3! Вт. По прянеденныы данныы ныбкраен транзистор КТ8!5А: Уха=40 В; 1х ~„ 1,5 А; Рх 16 Вт; Лх!э 40; 1 5 г(Гп. Полагая (Г» =2 В, 3,-5, Упээ 08 В, с учетом еыраженхя для иннннальтз кого напряженна на резнсторе й.з нэадеи (гп ж!,(аз!э+1) 1 ! 3,2(40+Ц 2(7,„(5!-1) ! ~ 2 7(3-!) ! Принныаеи йа -180 Оы.
2. Рассчнтаеы каскад на транзхсторе !'Г2 3,2(40+!).51 !80 2 7(180+51) Прнкныаеы й т 360 Оы. 261 Тоа покоя транзистора УТ2 У Уп„— У вЂ” У, 20 — 2-?-0 8 /це/у к,„' =28 мА. Йм (/к, Указ 2/28 ?1 Ом. Принимаем /)ае 68 Ом. Транзистор УТ2 должен отвечать следуюиаим требованиям. /к кк >У//7.>=55 мА; Уца аккакзУ, 20 В; /а>2 1О' Гц; /а. ккккРМкюУ д-287 196 нВт, Выбираем транзистор КТЗОЗБ:Уцэнаа кю-25 В; /ко кк,к=>ЪО нА! Рена.как 360 МВТ; /аз>э 80-1Э): Ба=5 Мгц. Согласие выражению (6.2!) получим Аака /(,а(3,— 1) =68(5 — 1) 272 Ом. Тогда Яка/ака)/(/)а+Аака) йе з! У/(к Яка+~~1 У" а+!/иэа Уег.
Из ирявадеинык выражений прн условии Уиэ-б,?5 В найдем /тнзУв 272 20 /!аа= — — =.315 Ом=330 Ом. Ус — У аз 20-2, ?5 Ун-У„20-2,75 /7с =- — В = 330=2070 О =-2,0 кОм; Уат 2,75 Ток покоя базы трвязистора УТ2 /наа /как/Аз!э 28/80-0,35 нА. Ток делителя на рк>нсторак /)еа /)ьа /кк» У /(/саа+//ка) 20/(2,0+0,33) 8,58 нА; /ка в/пак-отвечает условию независимости внкодиого напряженн» делителя Уиа от тока базы УТ2.
Сопротивление иагр>зкн каскада на транзисторе УТ2 /ак=/(аай(/аааййк)азана=293 Ом. Козффнцнент усиления каскада иа транзисторе УТ2 без учета дейстеия цеин местной ООС (/)ю-230 Ом) /(и»~к/)явт!и//(в» 293 80/230=~101,9аю>02 Сопротавленне нагрузки лля каскада на транзисторе УТ/ по переменному току >Яка= 1//(еа+ !//кеа+ 1/Аа.«1/2/)+ 1/033+!/0,23; /(. !27 О . 3, Рассчитаем каскад иа транзисторе УТ/, Ргвистор /( | определим из условия А'э! л'/(ю. Принимаем /! | 1 кОм. 1|ж покоя транзистора РУ! в предиоложеипн, что и,| иэ/2, равен /к|е " -(и„— ик,)/)7.,-!0 А.
Транзистор )/Т! выбираем из условий: /к иэээээ>иэ® | 20 мА,' иял |ээ э >и =20 В: /э|э|2. !0|; Рк вээ эээж/к|е!/!!и и 100 мВт. Этим требованиям удовлетворяет транзистор КТЗ!5Б: икв 20 В; /к !00мА; Рг, 150 ывэ-, Ьшв-50...350; /,э— - 250 МГп. Ток покое баем транзистора И"! /ат= !ье/Аз|э ээ э=10/50 0 2 мА. Принимаем ток делителя на резисторах Яы, Аээз рааимм /э„|=10 /вэе. '! огда Йаэ+|ры=их//э|=20/(!0.02) =1О кОм.
Значение /(ээ /('ээ+/("э найдем из условия (6,2!) а предположении 8| 55 ипп)-0,75 В /(ы//эг/(/(э|+/(ээ) /(.|(3,— 1); и.)( /(/(ы+/4 ) ипв!+!,К„. Решая привелекиые уравнения и округляя получеииме зизчеиив до ближайших из стандартного ряда величии, найдем й,| 390 Ом; !!ш— (иив+/К/(ы) ()74,+/74,) (0.7+)О 0.30) !0 =.2,3 кОм. п ! Принимаем )(ээ 2,4 кОм; )йаг-10 — йээ- !Π— 2.4-7 6 кОм.
Лрикимаем /!э| =7.5 кОм. Для введению обшей пепи ООС резистор /г„разделяем в соотношении /)'ээ 360 Ом; )!"э| 30 Ом. Тогла козффидиеит усиления каскада транзистора И'/ по перемеиномт току Кэ| ~ )уээ(1/)ээ//("э| = 1 1 2/30 =3,7. Входное сопротивление усишмеля для переменкой составляющей найдем нз условия 1/йээ=!//!э|+1//(ы+ !/(Ат!зг)7"ээ), откуда эй.* 062 кОи. 4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
