Главная -> Книги

( 0 ) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (0)

транзисторный каскад

Если амплитуда сигнала на входе транзисторного усилителя достаточно мала, то его основные показатели целесообразно определять аналитически, т. е. по формулам. При их выводе предполагают, что рабочие участки динамических характеристик усилителя (транзистора) линейны. Для вьшолнения данного условия на практике требуется правильно выбрать исходный режим каскада.

Основные формулы можно вывести, используя теорию четырехполюсников. Для этого усилительный каскад (независимо от его конкретной схемы) можно изобразить, как показано на рис. 2.34.

Rue Вис

.♦в-

Усилитель

Рис. 2.34. Схема усилителя в виде четырехполюсника

На этом рисунке стрелками показаны условные положительные направления переменных токов и напряжений. Заметим, что положительному направлению тока ц соответствует положительная полярность напряжения щ. Но положительному направлению тока 12 соответствует отрицательная полярность напряжения иг- Под сопротивлением Rii понимается результирующая нагрузка для переменного выходного тока транзистора.

Системы параметров четырехполюсника могут быть различные. На низких (звуковых) частотах часто отдают предпочтение системе /г-параметров. Одно из достоинств /г-параметров состоит в том, что именно они указываются в справочниках для низкочастотных транзисторов. Систему /г-параметров называют гибридной, т. е. смешанной. В этой системе за независимые переменные четырехполюсника принимают входной ток и и выходное напряжение Тогда функциями от них являются входное напряжение щ и выходной ток is. Математически это записывается так:

Ki = /i(«i, щ); h = k{iu Щ)-

(2.74)

Дифференцируя данные функции (пока неизвестные нам), получим уравнения для их полных приращений:

й1, + --йщ:

\

(2.75) 251



(2.81)

стикам. Понятно, что они различны для различных схем включения транзистора Они также зависят от режима работы каскада.

Для большего приближения четырехполюсника к принципиальным схемам усилителей запишем уравнения системы (2.76) в следующем виде:

Ug == 1J • /вх + 12 • f-Bbix! вых = 21 вх + 22 вых-

В любой схеме усилителя верны следующие соотношения:

вх = л. с 4х -и. с» вых- )

Знак минус означает, что положительному полупериоду выходного тока соответствует отрицательный полупериод выходного напряжения, и наоборот.

Решая совместно обе системы уравнений, можно получить необходимые расчетные формулы для основных показателей усилителя, выполненного по любой схеме.

Расположим их в наиболее удобном для практических расчетов порядке:

1) Входное сопротивление усилителя

« = "47 = ТТИГ • (2.8d) В это уравнение входит вспомогательный параметр

A = Aji-A52 -,2-21. (2.84)

2) Коэффициент усиления по току

=- = ТТта- (2.85)

3) Коэффициент усиления по напряжению

"===-:ёг- (2-«

4) Коэффициент усиления по мощности

Кр= = к-К„. (2.87)

Пример. Одиночный резисторный каскад с общим эмиттером (рис 2 30) выполнен на транзисторе П14 Сопротивление i?„ = 12 ком, Rn=m ком Напряжение £„ и сопротивление Rs обеспечивают работу каскада в типовом режиме Необходимо определить основные показатели (параметры) усп.штеля при наличии Мл юго входного сигна ы. Решение

1 Определение параметров транзистора. Они узнаются из справочника Их величины соответствуют типовому режиму усилитетя Для транзистора П14 с оощим эмиттером они таковы

Нцз = 775 ом, = 3-10-*. Л21Э = 24, fi = 20 мкмо.



Если на вход усилителя подается испытательный сигнал, то мгновенные значения всех токов и напряжений изменяются по синусоидальному закону. В этом случае можно считать, что

dKi = f/i, (1щ - и2, (lti=Ii, ui-i - Ii,

т. е. за изменения синусоидально меняющихся величин допустимо принять их действующие значения.

Частные производные полученной системы двух уравнений обозначим так:

Тогда исходные уравнения получают следующий вид: 4 = 21 • А + 22 • f2-

Из первого уравнения системы видно, что параметр

(2.76)

/?,j = -l при t/2 = 0. (2.77)

Следовательно параметр Лц есть входное сопротивление транзистора (или усилителя) при коротком замыкании его выхода. Параметр

при /1=0. (2.78)

Очевидно, что это безразмерная величина. Параметр hn называют коэффициентом обратной связи по напряжению при разомкнутом входе. Чем лучше транзистор, тем меньше /112.

Из второго уравнения системы следует, что параметр

/г2,=А при f/2 = 0. (2.79)

Это также безразмерная величина. Данный параметр является коэффициентом усиления транзистора по переменному току при коротком замыкании его выхода. В транзисторе с общей базой /г21б = а, а в транзисторе с общим эмиттером /i2ia=p. Параметр может быть отнесен и к усилителю, но работающему в статическом режиме, т. е. без сопротивления нагрузки (когда t/2=0). Чем лучше транзистор, тем больше /121.

Параметр

22 = - при /1 = 0. (2.80)

Следовательно, /122 является выходной проводимостью транзистора при разомкнутом входе.

Реальные величины /i-параметров транзистора можно измерить экспериментально или определить по его статическим характери-



( 0 ) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86)