Из схемы видно, что

Следовательно, для определения тока, протекающего через источник входного сигнала, надо найти токи /к и I&g. Это можно сделать с помощью векторной диаграммы переменных токов и напряжений, действующих в усилителе (рис. 2.29).

Под воздействием переменного напряжения t/g,,, равного входному напряжению t/вх, через емкость CgK проходит ток

JgK = UgK "С, «)Ск-

Ток IgK по фазе опережает напряжение Ug на 90°. Под воздействием напряжения Ugs в анодной цепи возникает переменный ток /а~>по фазе совпадающий с этим напряжением.

где Sd - крутизна рабочего участка СДХ.

Ток / создает на сопротивлении Rs. переменное напряжение

f/j = С • = 5 •• =/С-

которое по фазе совпадает с током /а-

Переменное напряжение на аноде лампы находится в противофазе с напряжением Ur и равно ему по величине. Это можно записать так: /вых=-К Ubx-

К емкости Cag приложено переменное напряжение

V,, = + и = + (~Ub,J = fJ,, (1 -Ь iC). Под действием напряжения Uag через емкость Cag идет ток

/ag = . «,Cag = 1 + Ю »Cag.

Ток lag по фазе опережает напряжение Uag на 90° и поэтому совпадает по фазе с током IgK-

Из векторной диаграммы видно, что ток /вх опережает по фазе напряжение Ux точно на 90°. Следовательно, входное сопротивление лампы на низких частотах может быть представлено только входной емкостью, так как Rbx = °°- Такая схема входа усилителя изображена на рис. 2.11, а.

Тогда можно записать, что

Z-

вх 1 - „,г >

откуда

Подставив найденные токи в исходное уравнение (2.62), получим формулу для входной емкости усилителя с общим катодом в следующем виде:

C. = Ck + Qg{l+K). (2.63)

Обычно у триодов CgK=2-10 пф, Cag = 3-15 пф, а /(=10-7-50. Поэтому входная емкость усилителя на триоде может достигать сотен пикофарад.

Если усилительной лампой является пентод (рис. 2 26), то емкость Cagi очень мала и произведение Cagi(H-K) можно не учитывать. Однако теперь к емкости Qik добавляется параллельно включенная емкость Qiga и формула для входной емкости усилителя на пентоде получает следующий вид:

CoxC.k-f (2.64)

Емкость Cgig2 у пентодов равна единицам пикофарад.

Приведенные выше рассуждения и формулы справедливы до частот в несколько десятков мегагерц при чисто активной нагрузке лампы.

Бесконечно большая величина активного входного сопротивления усилителя означает, что в сеточной цепи лампы не расходуется энергия источника входного сигнала.

5. Резисторный усилитель на транзисторе

а) Физические процессы в транзисторном каскаде

Транзисторные усилительные каскады с резисторной нагрузкой весьма разнообразны. Они могут выполняться на транзисторах р-п-р или п-р-п. Применяют включение транзистора с общим эмит-

/кО+£ео

-г=--.

ей с

5~ -Б~

"ел

\h0 li

Рис. 2.30. Схема резисторного каскада на транзисторе с общим эмиттером (с фиксированным током смещения)

тером, общей базой и общим коллектором. Физические процессы во всех каскадах аналогичны. Поэтому рассмотрим их на примере наиболее распространенного усилителя (рис. 2.30). Это каскад с общим эмиттером.

В схему усилителя входят: транзистор типа р-п-р, коллекторный

резистор Rk (коллекторная нагрузка по постоянному току); резистор смещения Re; переходная цепь CnRn, разделительный конденсатор Ср и источник коллекторного питания с постоянным напряжением к- Обычно £к=5-30 в, /?к= 1--10 ком, /?б = 50-ь250 ком, i?„e=0.5-5 ком, С„=2-20 мкф, СрСп.

Для упрощения дальнейших рассуждений будем считать, что Rj[Rk- Предположим также, чго к выходным зажимам каскада внешняя нагрузка не подключена. Принятые допущения означают, что первоначально будет рассматриваться усилительный каскад, в котором нагрузка транзистора для постоянного и переменного тока коллектора считается одинаковой.

Транзистор, включенный последовательно с резистором Rk, выполняет роль управляемого сопротивления. Благодаря нагрузочному резистору он работает в динамическом режиме. Это означает, что изменения коллекторного тока сопровождаются изменениями коллекторного напряжения. Одновременно с увеличением тока «к происходит уменьшение напряжения «к. и наоборот.

Взаимную связь между током и напряжением коллектора можно определять по нагрузочной прямой (Н. П.). Ее уравнение элементарно

в, = £,-4 (2.65)

Для рассматриваемой схемы нагрузочную прямую можно называть коллекторной динамической характеристикой (КДХ). Она пересекает семейство коллекторных статических характеристик (КСХ). Каждая из статических характеристик соответствует определенному напряжению на базе (КСХн) или определенному току базы (КСХт). На рис. 2.31 используется семейство КСХт.

Обычно для построения КДХ находят две точки. Точка нулевого тока (1к = 0) соответствует напряжению Uk=Ek. Точка нулевого

напряжения («к = 0) соответствует токугк==-. Эти точки тео-

peiHiecKue, на практике их получить нельзя.

Базовую динамическую характеристику (БДХ) строить сложнее. Для этого надо иметь семейство базовых статических характеристик (БСХ). Но в справочниках они обычно отсутствуют. Объясняется это тем, что отдельные БСХ проходят очень близко друг к другу. Поэтому часто вместо БДХ приходится пользоваться такой БСХ, которая снята при коллекторном напряжении Uk=Uko- Обозначение Uko соответствует понятию «постоянная составляющая коллекторного напряжения». Узнать величину Uko в рассматриваемой схеме просто. Для этого надо определить постоянный ток базы /бо. Его можно называть током смещения. Ток /ео проходит от +Ек (корпус) через эмиттерный переход, объемное сопротивление базы, резистор Rg и на -к- Поскольку сопротивление Re велико, то с достаточной точностью

(2.66) 245