Минаев Е.И. - Основы радиоэлектронники (1266569), страница 50
Текст из файла (страница 50)
При этом имеем 3 — К „=0,618, отиуда Кз= =3-0,6!8=2,382. Коэффициент передачи неннвертнруюшего каскада Кз= =!+й../йь откуда й,./й, 1,382. Для симметрии входных.цепей усилителя по постоянному току, чтобы начальные токи входных транзисторов не вызывали смещения нуля, необходимо выполнить условие 2й=й~(!й„= й,й ./(й!+й,) =йм/(1+йав/йд нлн й.,=2й(1+й„/й,) =106(1+1,382) =253 иОм; й1=й.,/0,382=38 кОм.
Коэффициент усиления второго и третьего звеньев фильтра Кз Кз = =2,382 1,382=3,3. Коэффициент усиленна фильтра первого порядка можно изменять в юнроких пределах частот длн желательного уровня усиленна. Например, если желательно иметь общий коэффициент усиления трехзвенного фильтра равным 100, то усиление первого фильтра К ! — †1/3 З=ЗО. Убеждаемся, что при данном уровне усиления 30 (на ЗО дБ) полоса пропускання операционного усилителя достаточна. Для этого на логарифмической амплитудно-частотной характеристнхе проводим горизонтальную линию в соответствии с требуемым усилением. Например, проводим такую линию иа рис. 10.29 и убеждаемся, что полоса прапускания прн этом более чем достаточна.
247 Аналогично для третьего звена фильтра приравниваем множитель второго члена знаменателя выражения (10.58) к множителю второго члена при а в третьих скобках пятой строки табл, 10.2. При этом имеем 3 — Кз=!,618, откуда Кз — — 1,382. Коэффициент передачи неннвентирующего каскада Кз — — 1+й,./йь откуда йаа/й! = 0,382. Аналогично для симметрии входных цепей третьего звена фильтра: йа,=2й(1+йа,/й~) =10,6(1+0,382) =14,6 кОм; й, =йж/0,382=38 нОм. Рис.
10.3!. Активный )1С-фильтр нижних частот пятого порядка Зля К! —— 30 в первом звене )(„/Я~=30-1=29. Аналоги~но находим: )1„ (1+)1,./)1,) =5(1+29)=!50 кОм; й, )1„/29=150/29 5,5 кОм. Схема фильтра показана на рис. 1031. Если иа схеме все резисторы )1=5,3 кОм и конденсаторы С=0,01 мнФ поменять местами, то фильтр превращается в фильтр верхних частот с той же частотой среза /,=3 кГц. Однако при этом во втором н третьем звеньях нарушится баланс по постоянному току. Хотя из-за малого усиления второго н третьего звеньев смещение нуля небольшое, балансировку можно восстановить, уменьшив вдвое верхние сопротивления второго и третьего звеньев. Полосовой фильтр осуществляют последовательным включением фильтров нижних и верхних частот. При этом частота среза фильтра нижних частот выше частоты среза верхних частот и лишь в частном случае эти частоты могут быть взяты равными.
Режекторный фильтр получается не при каскадном, а при параллельном включении входов и выходов фильтров нижних и верхних частот. При этом получается суммирование их полос пропускания. Возвратимся к рассмотрению передаточной характеристики фильтра, схема которого приведена на рис. 10.30, б. Передаточная функция (10.58) имеет полюсы, которые можно найти из уравнения аз+ 2 аз+ шо = О, (10.61) где !во=1/С/т; а= (3 — К')/2.
Нетрудно заметить, что (10.61) совпадает с соответствующим выражением для колебательного контура. Как и для колебательного контура, полюсы р ! л = — а~)/аз — воз Для фильтров Баттерворта множитель при з во вторых и третьих скобках коэффициентов в табл. 10.2 равен 2а при во=1. Этот множитель всегда меньше 2(а(!), поэтому полюсы комплексные и лежат в левой плоскости. Расположение полюсов для фильтра пятого порядка показано на рис. 10,32,а. Они расположены по дуге полуокружности на плоскости комплексной частоты з.
На рис. 10.32,б показано расположение полюсов фильтра Чебышева при а=3. Они располагаются на эллипсе. "ба «ат ааа Рис. !0.32, Рвсположеиие полюсов фильтров: а — Баттерверта при а 5; б — Чебы1пева при и 3 Из расположения полюсов на рис. 10.32 следует, что переходнь>е характеристики фильтров Баттерворта и Чебышева имеют выбросы на вершине вида затухающих колебаний при любом порядке фильтра, кроме первого. Глава 11 УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ 11.!. УСИЛЕНИЕ МОЩНОСТИ В РЕЖИМЕ А ПРИ ИДЕАЛИЗИРОВАННЫХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ ТРАНЗИСТОРА Как указывалось ранее, усилителем мощности называется усилитель, в котором выходная мощность усиленного сигнала сравьнма с мощностью, подводимой к коллекторной, стоковой или анодной цепи усилителя от источника постоянного тока.
Обычно в усилителе мощности амплитуды выходных напряжений и токов сравнимы с предельно допустимыми значениями для соответствующих электронных приборов и выходная мощность усиливаемых колебаний сравнима с предельно допустимой мощностью, рассеиваемой прибором. Б таком режиме, например, обычно работает выходной каскад усилителя звуковых частот в радиовещательных приемниках. Иногда усилителем мощности может являться выходной каскад усилителя промежуточной частоты, работающий на детектор с небольшим входным сопротивлением, когда требуется достаточно гл г кз I кь «з I кх г л/ Рис.
11 2 Приппипнальная схема трансформаторного транзисторного усилителя по схеме с ОЭ Рис. 11.1 Инеализироаанные характеристикк транзистора, пключенного по схеме с ОБ большая амплитуда сигнала н необходимо подводить к детектору от последнего каскада усилителя промежуточной частоты достаточную мощность. Простой вывод основных соотношений для усилителя мощности основывается на использовании идеализированных характеристик транзистора (рнс. 11.1), включенного по схеме с ОБ.
От реальных характеристик транзистора, включенного по схеме с ОБ, они отличаются тем, что проходят строго горизонтально. Кроме того, предполагается, что гл=гз (следовательно, )та~а=1). Если реальные характеристики транзистора, включенного по схеме с ОБ, близки к идеализированным, то реальные характеристики транзистора по схеме с ОЭ менее близки к ним. Однако для определения амплитуд тока и напряжения можно с некоторыми ограничениями (см.
Э 10.2) пользоваться с идеализированными характеристиками. На рис. 11.2 показана принципиальная схема трансформаторного усилителя с транзистором, включенным по схеме с ОЭ, работающего в режиме А. Входной трансформатор позволяет разделить постояннную и переменную составляющие коллекторного тока предыдущего каскнда.
В результате на вход транзистора через трансформатор подается только переменная составляющая тока предыдущего каскада. Благодаря входному трансформатору можно осуществить желательное согласование или рассогласование входного сопротивления данного каскада по отношению к выходному сопротивлению предыдущего. Входной трансформатор позволяет также осуществить выбор сопротивлений )тг и )тз без учета переменной составляющей входного тока. Сопротивление )тз берут достаточно малым. Например, в усилителях, рассчитанных на выходную мощность в несколько ватт, это сопротивление порядка 30 — 50 Ом с тем, чтобы общее внешнее сопротивление база — эмиттер оставалось достаточно малым и имела места необходимая стабилизация режима транзистора по постоянному току.
С этой же целью можно, как это показано на рис. 11.3, исключить из схемы резистор Аа и подключить к верхнему выводу вторичной обмотки трансформатора нижний конец резистора 1(ь Тогда роль сопротивления )та будет играть сопротивление вторичной обмотки постоянному току. При этом ответвление лч л и „ Рис. 1!.3. Принципиальная схема трансформаторного транзисторного усилителя, в котором напряжение смещения в цепи базы получается за счет сопротивления вторичной обмотки входного трансформа- тора Рис.
!1.4. Использование транзистора в усилителе мощности Площадь каждого из двух одинаковых треугольников, заштрихованных горизонтальными линиями, равна максимальной выходной мощности переменного тока Р мах= О бугах(Ужн. (11.2) Коэффициент полезного действия усилителя т1=Р *!Р=.
(11.3) Когда амплитуды коллекторного тока и напряжения имеют максимально допустимые значения, КПД усилителя максимален и равен т!пьах= Р та4Р= (!1.4) 2 уя !! хб! переменного тока в )т! невелико, так как оно много больше, чем входное сопротивление транзистора. Рассмотрим режим коллекторной цепи при работе в режиме А, пользуясь идеализированными характеристиками на рис. 11.1. Для этого на рис. 11.4 приведены характеристики, соответствующие среднему и максимальному значениям коллекторного тока, и указаны границы максимально допустимых тока коллектора, напряжения на коллекторе и рассеиваемой мощности коллектора.
Пусть исходные коллекторные ток и напряжение равны половине своих максимально допустимых значений. Линия нагрузки, соответствующая сопротивлению нагрузки )сн, проходит через исходную рабочую точку А, абсциссой которой является напряжение У„, почти равное напряжению источника питания коллекторной цепи, так как падением напряжения от протекания постоянной составляющей коллекторного тока по первичной обмотке выходного трансформатора можно пренебречь из-за его малости. Площадь прямоугольника, заштрихованного вертикальными линиями, равна мощности, подводимой к цепи коллектора от источника постоянного тока: Р==ти(!».
(11.1) При 7 .=7 и и..=и„ п...=о,б. (11.5) Напомним (см. гл. 5), что Т=/ //к (11.6) называ/от коэффициентом использования тока коллектора, а отношение е= и.„(и„ (11.7) — коэффициентом использования коллекторного напряжения. С учетом этих обозначений т) = 0,5ув. (11.8) ПРи идеализиРованных хаРактеРистиках тРанзистоРа Т/вал=! и симах= 1 и в соответствии с (1!.5) т! „=0,5. В следующих параграфах покажем, в чем заключаются особенности и ограничения, связанные с реальными характеристиками транзисторов. 11.2. УСИЛЕНИЕ МОЩНОСТИ В РЕЖИМЕ А ПРИ РЕАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ ТРАНЗИСТОРА / л оо Реальные характеристики транзистора, включенного по схеме с ОБ, отличаются от идеализированных настолько мало, что если вычертить их в линейном масштабе, то окажется невозможным отличить одни от других.
Поэтому рассмотренный в предыдущем параграфе случай может быть полностью перенесен и на реальные характеристики транзистора, включенного по схеме с ОБ. Коллекторные характеристики транзистора по схеме с ОЭ в усилителе мощности показаны на рис, 11.5.
Прежде всего видно, что коэффициент использования коллекторного напряжения при этом несколько меньше единицы. Кроме того, верхний заштрихованный треугольник на рис.!1.5 имеет не только меньшее основание, чем нижний, но и меньшую высоту. Дело в том, что с увеличением тока коллектора падает коэффици- к ент передачи тока Амв, вследствие , г/л чего при удвоении тока базы коллекторный ток не удваивается и поэтому максимальная амплитуда ,. ю коллекторного тока 7 „шах(7к, где 7к — коллекторный ток в исходной рабочей точке. В результате неполного использования коллектор- ного тока и напряжения в схеме с ОЭ максимальный КПД мЕнь- Рис 115 исиоиьзовавис т аизише 50%.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
