Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы (3-е изд., 1977) (1151959), страница 32
Текст из файла (страница 32)
В новых обозначениях второе уравнение (5,7) принимает следующий вид: 1в = "ыв)а + ЬааЕв = Ьаав(а — Ьаа Оные (5.37) где 11, = 1н3н = — Еа — напряжение, развиваемое на нагрузочном импедансе 3„= 1/бв. Далее, ток базы 1а можно представить в виде отношения Е,/У„, где У, — входное сопротивление транзистора (между зажимами база — эмиттер), определяемое формулой (5.23). Таким образом, при активных сопротивлениях, когда Л„= /т,а, 1„- (Ьаы®,а) Еа Ьаа()выв=БЕа Ьаа()выа=ЬЕа+ЬааЕа (5 37 ) Параметр 5 = /гете/Йв„можно трактовать как крутизну харакгернстикн 1„(иа,) в точке иае = (/вэ'а. На основаннн выражения (5.37') можно построить схему замещения выходной цепи усилителя, показанную на рнс.
5.12, а. Символом /7, на рнс. 5.12, а обозначено внутреннее сопротивление нсточника тока. Для транзистора в усилителе ОЭ /7г — — 1//гаа. йм""Ег Рнс. 532. Схема замещения коллекторной иеин (а) и режим линейного усиле- ния колебаний в усилителе ОЭ (б). Из сравнения уравнения (5.37') с (5.1) следует, что введенный выше парамето Я совпадает с параметром Ем (для схемы ОЭ).
Подставнв в (5.37 ) 1„= — б„Е н разделив полученное уравнение на Ем приходим к следующей формуле: К ж — 3/(/и„+ б„) = — Ь „/К (й, + б„), (5.35') которая отличается от (5.35) лишь внешне. В тех случаях, когда проводимость й„мала по сравнению с проводнмостью нагрузки б„, можно пользоваться приближенными формулами Кл ж — Я/б„= — 32„, (5.38) К йа. (5.39) Работа транзисторного усилителя ОЭ а режяме малого сигнала иллюстрируется рнс.
5.12, б. Амплитуда переменноготока коллектора 1„во много раз меньше постоянного тока!ка, соответствующего напряжению смещения (/вэо . По своим свойствам представленные на рнс. 5.9 — 5.И трн вида усилителей, существенно различаются, Сопоставление схем ОЭ н ОБ приводит к следующим заключениямм: — по усилению напряжения обе схемы равноценны; — в схеме ОЭ имеет место усиление тока прнблнзнтельно в й„, раз (см.
(5.39)) при й«« ~ б„, а в схеме ОБ некоторое ослабление (иезначительное, поскольку !«/1, = 1,/Т, = а ж 1); следовательно, усиление по мощности в схеме ОЭ приблизительно в Ь«»» раз больше, чем в схеме ОБ; — дополнительным преимуществом схемы ОЭ является относительно большое входное сопротивление; это объясняется тем, что управление током коллектора в схеме ОЭ достигается воздействием на ток базы, во много раз меньший тока эмиттера; — в схеме ОБ напряжение на выходе в фазе, а в схеме ОЭ— в противофазе с напряжением на входе. Несколько особняком стоит усилитель с общим коллектором.
Напряжение на зажимах Б — 3 (см. рис. 5.11) является разностью напряжений Е, и Е,. Падение напряжения на сопротивлении нагрузки Я«, создаваемое током !„всегда меньше Е;, следовательно, коэффициент усиления напряжения в схеме ОК меньше единицы. Усиление же по току близко к величине й„» Поэтому усилитель ОК можно рассматривать как усилитель тока*при неизменном напряжении. Сопротивление нагрузки Лк, включенной в цепь эмиттера, можно выбрать весьма небольшим, гораздо меньшим, чем при включении его в цепь коллектора (как в схемах на рис. 5.9 и 5.10). Это является большим преимуществом, так как сводит к минимуму влияние емкости нагрузки, шунтирующей выход усилителя, на его частотную характеристику.
Существенно также, что выходное напряжение, отсчитываемое относительно общей точки (земли), совпадает по фазе (полярности) с входным напряжением. Таким образом, усилитель ОК «повторяет» сигнал, не изменяя ни его формы, ни амплитуды (напряжения), ни полярности, но переводя его с высокоомного входного сопротивления на низкоомное 2„.
Поэтому усилитель ОК часто называют эмиттернь;м повторителем. Благодаря этим свойствам эмиттерный повторитель находит широкое применение в качестве зависимого источника напряжения, управляемого напряжением (в идеальном случае подобный источник должен обладать бесконечно большим входным и нулевым выходным сопротивлениями). С этой точки зрения усилитель ОЭ, обладающий относительно большим входным и очень большим выходнымсопротивлением, можно рассматривать как зависимый источник тока, управляемый напряжением (в идеальном случае оба сопротивления должны быть бесконечно большими). Наконец, усилитель ОБ, обладающий малым входным и большим выходным сопротивлениями, по своим свойствам приближается к зависимому источнику тока, управляемому током.
В заключение следует отметить, что приведенные схемы замещения транзисторных усилителей справедливы при частотах, ие превышающих несколько мегагерц. При более высоких частотах необходимо учитывать зависимость коэффициента и от частоты, а также влияние некоторых внутриэлектродных емкостей, опущенных при построении эквивалентных схем (рис. 5.8 — 5.12). Эти вопросы рассматриваются в курсе «Усилительные устройства».
аз. усилитЕль нА ЭлектРОИИОИ лАмпе Схема простейшего усилителя на 'пентоде изображена на рис. 5.13, а. При малом сигнале (режим линейного усиления) связь между знодным током и напряжениями сетка — катод, анод— катод определяется соотношением (а = Е нск + (1 )1д мак = Е (иск + )!) мак)э (5.40) где аеа при пск=Есев пак=Еас) '""ск с~за — = — при иск=Есе пан=пас~ й~ «нак 1:) = 1/ЯК, — проницаемость по управляющей сетке (соотношение справедливо при работе без сеточного тока).
Крутизна Я характеристики (а (и„,) и внутреннее сопротивление пентода Й~ являются дифференциальными параметрами, определенными при незначительных отклонениях тока т', от исходного значения 1 „в рабочей точке на вольт-амперной характеристике пентода. та — сзюлл ,бмт )аса Рнс. ЗЛЗ. простейший усилитель на пентоде (а) н схема замещения аноаной цепи (б). Знак плюс перед вторым слагаемым в выражении (5.40) выбран в связи с тем, что и,к в данном случае рассматривается как напряжение независимого источника. Для тока цепи сетки можно составить выражение, аналогичное (5,40)." 1с = (1®ск) пск + осапаиэ (5АО') где К „— сопротивление сетка — катод, а Яса — крутизна характеристики 1, (иа„).
Переходя к комплексным амплитудам и имея в виду общую схему замещения активного четырехполюсника (рис. 5.2), заменим иск амплитудой Ех входного гармонического сигнала, ток 1, в цепи сетки — амплитудой 1„ а ток 1, — амплитудой 1, = = 1,. Как и в предыдущем параграфе (см, рис. 5.12, а), полагаем Ен = — 1,Я = — (),„,. Тогда уравнения (5.1) и (5.3) запишутся так: 1т — — — Е,+5н, Ем 1н=ЯЕ,+ — Е,; й; (5.41) При усилении слабых сигналов рабочая точка на характеристике 1„(инн), как правило, устанавливается в области отрицательных напряжений и,„. В этом случае ток сетки отсутствует, входная проводимость сетка — катод практически равна нулю ()гн„-н -+ со ), и матрица проводимостей принимает вид (5.4Г) Таким образом, Ум = У„= О; Ум = Б; У„= 1ЯР Матрице (5.41') соответствует схема замещения четырехполюсника (трехполюсника), представленная на рис. 5.13, б.
Используя формулу (5.17), находим коэффициент усиления напряжения Е1 1%~+1(хн нт+нн Й3+~н где р = 511, = 1ЛЭ вЂ” коэффициент усиления лампы. Из выражения (5.42) видно, что усилительная способность лампы р используется тем полнее, чем больше отношение Х„~РР В холостом режиме (хн- со ) коэффициент усиления каскада шах Кв-н — р = — Я1» = — ИВ~ Помимо рассмотренной здесь схемы с общим катодом, возможны также схемы с общей сеткой и с общим анодом. Эти три схемы являются аналогами соответствующих схем транзисторных усилителей (с общим эмиттером, общей базой и общим коллектором). 66. АПЕРИОДИЧЕСКИН УСИЛИТЕЛЬ Схема замещения простейшего апериодического резистивиого усилителя представлена на рис. 5.14, а. Усилительный прибор обозначен в виде зависимого источника тока ЯЕ, с внутренней проводимостью О; = 1ЖР Емкость Сн включает в себя межэлектродную емкость активного элемента, а также емкость внешней цепи, шунтирующей нагрузочный резистор Я = 1/О.
Схема на рис. 5.14, а является обобщенной, применимой к любому активному элементу. В случае транзисторного усилителя под крутизной о следует подразумевать величину й„,/11 (см. э" 5,4), а под б; — параметр йнн. Подставив в формулу (5.35') проводимость 61 вместо 11 „а также 6 = 1ттт + ио Со = 6+ 1от6от пслУЧим пеРедаточнУю фУнкцню усилителя Кз (1от) —— з Лбе+ 61 61+ С+ рыб, 1+ гысо1(61+ 6) тт мамо 1+' Се!(61+6) * где К~„, = 3/(61+6) (5.44) — максимальный коэффициент усиления (при от-м О).
Модуль передаточной функции (5.45) К (то) = Кмако1 При изменении частоты от получается амплитудно-частотная характеристика, изображенная на рис. 5.14, б. В апернодических усилителях, работающих на пентодах, часто применяется схема, представленная на рис. 5.15, а. От схемы на рис. 5.13, а, эта схема отличается дополнительной цепью 1т1, С,. ~б 4Р ГР 4а оФ Ф бтеР Рис. З.!4. Анериолический траиоисторный усилитель ОЭ: а в схема вамеатеека коллектораои меаа; б — частотная характераетака. назначение которой заключается в защите выходных цепей уси- лителЯ от источника постоЯнного напРЯжениЯ Еао.
РезнстоР 1тт„ как правило, обладает высокоомным сопротивлением, очень большим по сравнению с )т. Величина же последнего выбирается из условия обеспечения достаточно широкой полосы пропускания усилителя. Схема замещения анодной цепи усилителя представлека на рис. 5.15, б. Определим сначала напряжение на зажимах 1 — 1' (рнс. 5.15, б), создаваемое током ЯЕ1; очевидно, что ЯЕ1 (5.45) 1-1— 1Сб 61+носе+6+ Я +1 С 61+ 4 е+ +6 + Н1+11ттосх 1+а Тогда напряжение на выходе усилителя (зажимы 2 — 2') (]вых Ед — д' . Ед д Ко йд (тд+ 1(дсоСд где 1(д ° мСд (5,47) д (дд+1(дыСд Од+ иеСд — передаточная функция разделительной цепи Ид, Сд. Рис. 5.15.
Апериохичесний ламповый усилитель с раапелнтельной цепью (йС~ на выходе (а) н схема аамешения анолной ивин (а]. На основании выражений (5.48) и (5.47) получаем Кн (дед) = — — = 0 Ед,кд Ед Ед В дыСд Од+йеСе+О+ (Од мСд((Од+ дыСд]] (Од+иоСд] 8 Ог — д 861+ 6] Од/ыСд-мСе] (5.48) К (де) 3 иеСд 6;+О Од+наст Модуль этого выражения Ка (од) = д д ° од и —.
(5.49) 6д+6 1~ 1+[ыддд Сд]х Ид Сд где бх = бд + б + б, (слагаемое бдС„!Сд отброшено ввиду того, что Се/Сд (( 1). Рассмотрим частотную характеристику усилителя. На участке, примыкающем к ед = О, т. е, при частотах, на которых сопротивление разделительного конденсатора 1/доСд больше или„ соизмеримо с сопротивлением )7„влиянием проводимости йоСе, а также проводимости 1/ ()д + 1йодСд) в (5.46) можно пренебречь, благодаря чему выражение (5.48) принимает вид На среднем участке характеристики, на частотах, при которых 1/вС, ч1= )с„а проводимость вС, нее еше пренебрежимо мала по сравнению с проаодимостыо 6, формула (5.49) еще более упрощается: Ка(в) = — = К„, при — <~ в ~( †.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
