Б.А. Варшавер - Расчет и проектирование импульсных усилителей (1267368), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Для лампы и полевого транзистора входная емкость для схемы включения соответственно с общим катодом н с общим истоком определяются выражениями С,х. „= С,к -1- С„-1- С (! + Кэ) С.х л,„= С,„+ С„11 + К ), где С,к — емкость сетка — катод; ф— емкость между управляющей и экранной сетками; ф— емкость сетка — анод; С,л — емкость затвор — исток; С „— емкость затвор — сток; Кэ — коэффициент усиления каскада. Емкость С„ пентода имеет порядок сотых долей пнкофарады и поэтому практически, даже при большом коэффициенте усиления каскада, не влияет на величину входной емкости лампы. Аналогичная емкость затвор †ст полевого транзистора имеет существенно ббльшую величину, определяемую единицами пикофарад, в связи с чем входная динамическая емкость полевого транзистора значительна н тем больше, чем больше коэффициент усиления каскада.
Из этого следует, что обычный некорректнрованный каскад с общим истоком при К, )) 1 оказывает своей входной емкостью большое влияние на параметры предшествующего каскада я сам испытывает аналогичное влияние со стороны такого же следующего каскада. Крутизна характеристики тока стока полевого транзистора меньше крутизны характеристики анодного тока лампы. С учетом различия по входной емкости н крутизне выходного тока добротность полевых транзисторов прнмерно на порядок меньше добротности лампы, а также и биполярного транзистора.
Большая емкость затвор — сток и относительно небольшая крутизна характеристики тока стока определяют некоторые особенности в построении схем усилителей на полевых транзисторах. Вопросы выбора схемы н расчета предварительных каскадов усиления на лампах. При выполнении первоначального (эскнзного) расчета и определении числа предварительных каскадов усиления на лампах можно ориентироваться на использование параллельной (простой) схемы коррекции н предполагать каскады одинаковыми. Это, однако, не исключаег в дальнейшем, при уточнении расчета, применение в одном нлн большем числе каскадов коррекции иного вида, например, сложной коррекцнн нлн даже отказа от коррекции в части каскадов. Итак, исходя нз допускаемого выброса, следует выбрать коэффн- Е цнент коррекции й й = — и по величине Й определить с,г., ') У из графика рнс.
2.8. Если нельзя допустить выброса в переходной характеристике усилителя, то его выполняют либо некорректированным (й = О), либо принимают коэффициент коррекции равным 0,25. Эта величина коэффициента коррекции соответствует границе между аперноднческим и колебательным характером установления напряжения в контуре, образованном 1., С, и )1,. Если выброс всего усилителя не должен превышать),2%, коэффициент коррекции выбирается равным 0,38, Применительно к схеме параллельной коррекции выброс 8 1,2',й является критнческнм (под критическим поннмается выброс, который сохраняет свою величину при удвоении числа каскадов).
Заметим, что различные схемы коррекции характеризуются н разным критическим выбросом. Так, например, для схемы сложной коррекции критический выброс в зависимости от соотношения параметров схемы коррекции составляет величину до 4,3',4. С увеличением числа каскадов выброс в переходной характеристике усилителя уменьшается, если коэффициент коррекции й выбран меньше критического (т. е. такого, который соответствует критическому выбросу), и возрастает, если коэффициент коррекции превышает критическое значение. Если усилитель по техническим условиям допускает выброс, больший чем 1,2М, то в этом случае следует задаться коэффициентом коррекции, равным 0,4 †: 0,5, н по графику рис.
2.8 найти соответствующее значение 1 '. Далее надо определить величину произведения Ог„где (2.26) 1„'(С,„,.+С, .+С„) гу 77 71 Ь~ 11 18 17 (б /б 1Е а О1 йг 47 Рис. 2.8. Заеисимасть обобщенного нремеии уста. ноилеиия 1т' ат коэффициента коррекции Й и по графику рис. 2.7 найти положение точки с координатами О1„ и К„. Пусть, например, В1,= 15 и К, = 250. Как видно из графика рнс. 2.7, еопределяющая» точка а с указанными координатами находится между прямыми, верхняя нз которых соответствует двум, а нижняя — трем каскадам. Нахождение точки а в этом секторе означает, что двух каскадов недостаточно для получения нужных величин 1„и К„и что надо взять три каскада.
Однако точка а лежит не на прямой, соответствующей трем каскадам, а выше нее, следовательно, при трех каскадах можно получить при том же значении '1, коэффициент усиления болыпий, чем К, (абсцисса точки 6), или, при том же К„, меньшее 1, (определяемое по ординате точки в). Очевидно также, что выбрав в качестве »определяющей» точку д, лежащую на пРямой для и = 3 между точками б и в, можно перевыполнить технические требования в отношении н 1„и К„.
Отношение абсцисс точек б и а показывает, возможно ли в одном из каскадов отказаться от применения коррекции ввиду избытка Усиления. Если это отношение больше отношения 2,271„', то один из каскадов можно выполнить без коррекции. По отношению абсцисс точек а и г можно судить о возможности применения в одном из каскадов сложной схемы коррекции, уменьшив при этом число каскадов.
Если последнее отношение составляет величину примерно 1,5, то следует оценить указанную возможность (и целесообразность) сокращения числа каскадов на один, использовав для этого в одном из оставшихся каскадов сложную коррекцию. Очевидно, что при этом следует учитывать производственные н эксплуатационные трудности, связанные с введением более сложного вида коррекции.
На графике рис. 2.9 приведена зависимость выброса от коэффициента коррекции й для разного числа каскадов при использовании 62 17 /6 7Е 76 72 и 76 Я 6 7 6 5 7 7 6 Ц7 йг 26 пв ах Рис. 2.9. Зависимость выброса В от коэффициента коррекнии л нри равном числе каскадов л параллельной схемы коррекции и в предположении, что все каскады идентичны.
Как видно из графика, кривые б = ~р(й) пересекаются в точке, соответствующей критическому выбросу. Определив число каскадов, следует, обратившись к графику рис. 2.9, проверить результирующую величину выброса. Необходимо иметь в виду, что при наличии в усилителе некорректированиых каскадов наряду с каскадами, имеющими параллельную схему высокочастотной коррекции, результирующий выброс будет меньше выброса, указываемого графиком рис. 2.9. Вопросы выбора схемы и расчета предварительных каскадов усиления иа полевых транзисторах.
При выборе схемы предварительных каскадов усиления на полевых транзисторах необходимо учитывать малую по сравнению с биполярными транзисторами и лампами добротность этого активного элемента, что связано с относительно малой крутизной характеристики тока стока и наличием большой внутренней обратной связи в транзисторе. Для ослабления влияния внутренней обратной связи через емкость затвор — сток (как упоминалось в начале этого раздела, указанная внутренняя обратная связь является причннон большой дипа- мической емкости, нагружающей предшествующий каскад) укажем иа следующие возможности: а) введение в схему каскада специальной цепи вейтрализации, б) использование для предварительного усиления усилительных секций пз пар специально подобранных каскадов.
Прп иейтралнзации в схеме каскада предусматривается дополнительная связь цепи стока с цепью затвора. Фаза напряжения на выходе дополнительной цепи выбирается обратной фазе напряжения паразитной обратной связи, действующей через емкость затвор— сток. При правильной балансировке схемы имеет место компенсация паразитной составляющей напряжения в цепи затвора транзистора. Однако практически трудно получить достаточно полную нейтрализацию П2).
Лля балансировки схемы, в связи со значительным разбросом параметров полевых транзисторов (разброс по емкости С„ превышает )ООМ) и зависимости параметров от режима питания, необходимо предусматривать специальный подстроечный конденсатор. Операция по балансировке характеризуется большой трудностью, а схема нейтрализации малой стабильностью. Все это значительно ограничивает практическое применение нейтрализации, Усилительную секпию из пары каскадов при соответствующем выборе схемы можно выполнить эквивалентной по параметрам такому отдельному каскаду с общим истоком, в котором существенная компонента его межкаскадной емкостиой нагрузки С„К, снижена до -С„.
При этом предполагается, что иагрузкой усилительной секции является входное сопротивление подобной же усилительной секции. Физически указанный результат достигается тем, что одному из каскадов пары предназначается вспомогательная функция, а параметры его выбираются так, что этот каскад, не усиливая сам и ие внося заметных искажений, вместе с тем создает условия, благоприятствующие эффективной работе другого каскада пары. Действительно, если, например, активное сопротивление нагрузки вспомогательного каскада с общим истоком выполнить малым и таким, что его коэффициент усиления будет близким к единице, то, следовательно, компонента его входной динамической емкости С„К, ж С„.
Это позволяет поднять добротность предшествующего каскада. Что же касается времени установления вспомогательного каскада, то в связи с малым сопротивлением его нагрузки оно не будет зиачительиым. Таким образом, в принципе, усилительную секцию можно образовать из пары каскадов с общим истоком, однако лучшие результаты можно получить применением комбинированной пары каскадов общий исток — общий сток.
Лля расчета числа усилительных секций можно воспользоваться графиками рис. 2.7. При этом найденное с помощью графиков число й при использовании усилительных секций, в которых половина каскадов (с общим истоком или с общим стоком) выполняет вспомогательную Фуикцию, будет означать не число каскадов, а число секций. Приближенное значение добротности усилительных секций указанного типа 57 ).) = 3 2 2 (Сси+ 3Сзс+ Сзи+ Си) (2.27) где ф— емкость монтажа. Рассчитанная по формуле (2.27) величина з.) используется при определении числа предварительных секций.
Отметим, что при индуктивной коррекции в каскаде на полевом транзисторе и коэффициенте коррекции й « 1 (при этом выброс в переходной характеристике каскада значителен) в цепь затвора вносится отрицательное затухание, которое при достаточно большом сопротивлении иагрузки предшествующего каскада может быть причиной нестабильной работы схемы. В каскадах на биполярных транзисторах и лампах указанный эффект ослаблен тем, что при значительной емкости база †коллект биполярного транзистора его входное сопротивление мало, а у лампы (пентода) — при большом входном активном сопротивлении емкость сетка — анод мала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
