Б.А. Варшавер - Расчет и проектирование импульсных усилителей (1267368), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Выбор режима работы натодиого повторвтеля (рис, 3.22) при импульсе положительиой полярности иа его выходе Рис. 3.24. Выбор режима работы катодного повторителя (рис. 3.22) при импульсе отрипательиой полярности ка его выходе Рис. 3.25. Прнипипиальиая схема катод- ного повторителя, иагружеивого на ка- бельную ливию заняого случая приведено иа рис. 3.26 и не нуждается в дополнительных пояснениях. Аналитический расчет схемы катодного повторителя, работающего иа линию, рассматривается в гл.
4. При этом следует иметь в виду, что прн большой амплитуде импульса напряжения на выходе катод- Рис. 3.26. Выбор режима работы катодного повторителя (рис. 3.23) при импульсе положительной полярности на его выходе ного повторителя в расчетные формулы входит средняя крутизна рабочего участка анодна-сеточной характеристики лампы. Катодный повторитель сравнительно часто используется в качестве оконечного каскада при большом уровне сигнала па выходе усилителя, поэтому представляет интерес вопрос о наибольшей допустимой ампли- т' туде импульса напряжения на входе катодного повторителя, На вход катодного повторителя может быть подано ббльшее напряжение, чем на вход каскада с анодной нагрузкой при использовании той же лампы.
Это объясняется тем, что фактическое напряжение, действующее между сеткой и катодом, представляет в случае катод- ного повторителя разность между входным и выходным напряжениями. Если коэффициент передачи катодного понто- Г, ~ Ед к рителя близок к единице, то входное с г "'"РЯЖЕНИЕ МОжст В НЕСКОЛЬКО Раэ ПРЕ- Рис 3.27 Определен,е апря. 3. 27). ото ' жения отсечки При работе катодного повторителя в импульсном режиме возможны специфические искажения, которые возникают в случае превышения входным импульсом определенной величины.
Эти искажения обусловлены инерционностью нагрузки катодного повторителя (на- 89 0,8 1Х (! + 5кк) „ > 1 и .). ~а.хх) (+5йк Свх п|ах где 1„— время фронта импульса, действующего на входе катодного повторителя. Участок сеточной характеристики лампы левее Е'„, характеризуется заметно меньшей крутизной. Поэтому в (3.23) указано не фактическое значение напряжения отсечки, а несколько меньшее, определяемое согласно рис. 3.27. Из формулы (3.23) следует, что максимальная амплитуда импульса напряжения на входе во всяком случае больше величины 0,8!„(! + 5йк) ~ Еп,п ! 85йк Ск Нк (+5Н„ 0,8! + Кроме того, при Ехс„- О: У,„,„ж! Е~'(, а при 5йк )) 1 ахп1ах 0 8! + 8С Максимальная амплитуда импульса напряжения на выходе 5йк о,„„„„„= и,„.,„ !+51;~к ' (3.24) При подаче на вход катодиого повторителя импульсов отрицательной полярности следует учесть мощность рассеяния, которую допускает лампа, и соответственно выбрать рабочую точку.
При этом вместо (Е„„'! в приведенные формулы подставляется величина (Е',,,! — )Е, ), где ! Е,„! — напряжение смещения рабочей точки. 90 личием емкости С„). Если к входу катодного повторителя приложен, например, импульс положительной полярности, то по прекращении его действия напряжение на нагрузке каскада вследствие наличия емкости С„спадает не сразу. Это напряжение обращено минусом к сетке и, следовательно, при слишком большой амплитуде импульса напряжения на входе лампа катодного повторителя может оказаться запертой.
При этом постоянная времени разряда равна фЄ, а не С, !8„ , так как только «открытая» лампа может способствовать ус! -(- 5йк коренному разряду. Максимальное входное напряжение импульса определяется выражением ! !4! ЕЗЗ.
РЕЖИМ РАБОТЫ КАСКАДА ИА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ На рис. 3.28 представлено семейство типичных статических стоковых характеристик полевого транзистора /с = гр(Ее) при Е, = сопя( для схемы с общим истоком, а на рис. 3.29 — соответствующее семейство проходных стоко-затвориыххарактеристик т'с = в(Ез) при Е, = = сопзП Для выбора режима полевого транзистора достаточно воспользоваться одним из приведенных семейств. Далее приводится методика выбора режима работы полевого транзистора по его стоковым харакз' с Р с 1с 1се Еса 1с Еп Гстах ~с теристикам для случаев большого сигнала (выходной каскад) и малого сигнала (предварительные каскады усиления). Как видно из рнс, 3.28, стоковые характеристики имеют диа качественно отличных участка: — начальный крутой участок (так называемый триодный — по сходству с характеристиками лампового триода), соответствующий малым напряжениям на стоке, и его продолжение — пологий участок (так называемый пеитодный — по сходству с характеристиками пентода), соответствующий ббльшим значениям стокового напряжения.
Здесь же пунктиром указана линия, примерно разделяющая зти участки. Область, используемая для усиления (рабочая область), охватывает пологую часть стоковых характеристик. Она ограничивается: — линией, разделяющей триодную и пентодную части стоковых характеристик; Рис. 3.28, К выбору режима работы каскада на полевом транзисторе.
Построение прямых нагрузки иа поле семейства стоко. вых характеристик 1с = т (Ес) при Ез = сопы р Е Езгс Рис. 3.29. К выбору режима работы каскада на полевом транзисторе. Семейство статическая проходных стоко-затворных характеристик Ф(Ез) при Ее=сопи. Напряжению отсечки соответствует ток 1с = 1О мкд — предельно допустимым значением напряжения на стоке Е,,„; — характеристикой тока стока при напряжении на затворе Е, =0; — гиперболой предельно допустимой мощности рассеяния на стоке Р...; — характеристикой тока стока при напряжении на затворе равном примерно 0,8 — 0,9 напряжения отсечки Е„,. Предельно допустимые режимы эксплуатации транзисторов (максимально допустимое напряжение на стоке, максимально допустимое напряжение между стоком и затвором, минимальная и максимальная температура окружающей среды и другие предельные для транзисторов значения) приводятся в справочниках (см.
также приложел,~, ние 5). На рис. 3.30 представлена основг д ная принципиальная схема каскада '.Т на полевом транзисторе (с общим истоком). Режим работы каскада по схеме рис. 3.30 при данных сопрои-1 4~ тивлеииях резисторов )с, )с„ Лф н 1а Р„и напряжении источника питания Е„определяется координатами рабочей точки !со и Есм т. е.
положением рабочей точки А на поле стоковых ркс. З.ЗО. Првкакокалвкав схема характеристик, которое зависит от реостатаото каскада ка полевом выбора смещающего напряжения на затворе. Рабочая точка А лежит на прямой нагрузки для постоянного тока, проведенной между точками Е,= =. Е„ и /, = Е„Я (см. рис. 3.28), где )с= сопротивление нагрузки для постоянного тока, равное сумме Р + )сс + Рв. Прямая нагрузки для переменного тока проводится через рабочую точку А под 1 углом ср = агс(й —, где Й вЂ” сопротивление нагрузки для пере- л менного тока, равное )сЯ„/()с, + )с„). Напомним построение прямой нагрузки для переменного тока. Задаваясь значением Е, = Е, (произвольное значение) и определяя 7, = Е,(К, отмечают соответствующие точки на осях координат графика рис.
3.28 и соединяют их прямой линией, являющейся вспомогательной. Далее через рабочую точку А параллельно вспомогательной линии проводится прямая, которая является искомой прямой нагрузии для переменного тока. В отличие от биполярного транзистора, у которого ток в цепи базы имеет порядок десятков микроампер, прямой ток затвора в полевом транзисторе с р-л-переходом при температуре окружающеи среды +20' С составляет сотые доли микроампера (для транзисторов с изолированным затвором ток затвора значительно меньше). Следует, однако, заметить, что при изменении знака напряжения на затворе резко возрастает обратный ток затвора (подобно току сетки электрон- Рис.
3 31. К определению крутизны хара ктеристикн тока стока полевого транзисто ра н рабочей точке 93 ной лампы, который также резко возрастает, когда потенциал сетки относительно катода становится положительным). Поэтому обычно не допускается работа на участке прямой нагрузки для переменного тока, находящемся выше характеристики тока стока при Е, = О.
Выбор режима работы предварительных каскадов. Положение рабочей точки, определякнцее режим каскада предварительного усиления при малом уровне сигнала на входе, обычно (если не требуется снижения энергии, отдаваемой источником питания, или уменьшения рассеиваемой транзистором мощности) выбирается в области с относительно более высокой крутизной характеристики тока 1г Ез= О стока.
Полевой транзистор характеризуется, как известно, квадратичной зависимостью тока стока от напряжения на затворе и соответственно линейной зависимостью крути- Ж Е зны характеристики тока сто- т -- Езэ с з ка от того же напряжения. гга Таким образом, более высоко-, Е,„" му положению рабочей точки на прямой нагрузки соответ- ! ствует и большее значение крутизны характеристики то- Ега Еп Ес ка стока. Недостатком выбора высокого положения рабочей точки является большее потребление каскадом энергии источника питания. Очевидно, что в случае, когда вопрос экономичности питания имеет существенное значение, необходимо компромиссное решение.
Заметим, что такое решение, как правило, связано с применением коррекции в каскадах, а также с увеличением числа каскадов предварительного усиления. Крутизну характеристики для выбранного положения рабочей точки (рис. 3.31) можно определить по отношению приращений Ис и ЛЕ„взятых в окрестности рабочей точки. Согласно рис. 3.31, д1е ЬЕ,=~Е; — Ее( н Еж ')е — е ~ Выбор режима работы выходного каскада. Выбор режима работы выходного каскада на полевом транзисторе по его стоковым характеристикам по своей методике практически совпадает с выбором режима работы выходного каскада на биполярном транзисторе по его ноллекторным характеристикам (см.
5 3.1). Основными исходными данными к выбору режима являются требуемые амплитуда и полярность выходного импульса напряжения, который необходимо получить на сопротивлении нагрузки. Наибольший импульс тока, который допускает транзистор, соответствует при данной амплитуде выходного импульса напряжения наименьшему сопротивлению нагрузки (с учетом, согласно рис.
3.30, сопротивления резистора )се в цепи стока) и, следовательно, наименьшему времени установления фронта импульса в выходном каскаде. Первоначально, при выборе режима выходного каскада, следует ориентироваться на полное использование транзистора по импульсу тока. Далее, в соответствии с рекомендациями, изложенными в 3 2.2, после расчета каскадов предварительного усиления оценивается правильность выбора режима выходного каскада и его основных параметров в коэффициента усиления и времени установления фронта импульса и при необходимости производится уточнение расчета. зсаа 4%аз тса одетт| сса'сл сс Еатс са Рис 3 32 Выбор режима работы выходного каскада на полевом транзисторе при импульсе положительной волдрно. стн на выходе усилителя На ряс.
3.32, 3.33 и 3.34 даны примеры выбора режима работы выходного каскада на полевом транзисторе с каналом р-типа для следующих случаев: а) полярность выходного импульса положительна; б) полярность выходного импульса отрицательна; в) выходные импульсы могут иметь полярность любого знака. При этом предполагается, что прямые нагрузки для постоянного и переменного токов содержат участки, лежащие н пределах рабочей области. Наряду с семейством характеристик тока стока 1, = <р(Е,) при Е, = сопя(, на каждом из рис. 3.32, 3.33 и 3.34 приведена также динамическая проходная стоко-затворная характеристика I, = 4(Е,), построенная по данным точек пересечения прямой нагрузки для переменного тока с характеристиками тока стока, которые соответствуют разным значениям напряжения на затворе. Если полевой транзистор имеет канал п-типа, то построениям на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
