книги / Элементы расчета полупроводниковых усилителей
..pdffyx — |
H 4jx.y 9 |
|
|
|
|
|
fi4 - |
|
|
) h |
(fi*0 iT iH i к |
) |
|
Если |
» |
XSH |
, то |
Xfa |
; |
если RH= °° |
* t 3» Z i |
|
TO |
* b*m-~-fcr (/»<)-b |
|||
Фактически |
yfy* |
определяется максимальной |
|
величиной Rj %вы |
бираемой из условия хорошей температурной стабильности.
при R3H (ft+l)»hH |
Ка-*- / |
С/ SJ
й - т - ^
О * |
O t |
Lk. |
гн |
Рис.40
|
Пуоть |
[ |
R^ = 2кОм , |
/ * / - 50 j |
hH= 1кОм |
||||||
Тогда |
|
< ^ |
S k |
r - |
|
< * |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Определим |
Ке |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
К т *г*Ь |
. |
р ' — F — |
— |
|
||||||
|
t r |
V |
ф |
+ Rr |
|
||||||
к - |
% * |
(Р+1У$*зн |
*t |
_ |
|
4 , |
*S |
||||
Л£ — |
А |
--------- ^ |
|
Rr+R- ~ |
R,„ + R1 |
Rs+Rr |
|||||
|
|
|
|
% |
|
Rg+Rf |
RIK *R^ |
||||
Так, |
если |
R ^ 50кОм, |
Rg—40к0м , |
Rgx—МОкОм» то |
|||||||
|
|
|
|
,/_ 50-м |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
/?'= |
90 |
|
- |
22кОм |
|
||
|
|
|
|
Кг |
|
|
|||||
|
|
|
|
I/_ |
400 |
|
40 _, у77г |
|
|||
|
|
|
|
|
JQQ+22 * |
|
90 ~ |
|
очень мало |
||
Предположим Rg-500кОм ,тогда/^/= |
45,5 кОм |
||||||||||
|
|
|
|
|
100 |
|
|
500 |
U’bd |
||
|
|
|
|
Л* ~ |
/00+45,5 ’500+50 ~ |
Ksma* ~ пРи
Кss Rjtx
"ет* Rgx + Rr
Но при Rg = 500 кОм коэффициент нестабильности очень велик
и,кроме того,заданное положение рабочей точки часто невозможно
обеспечить. |
|
|
Пусть |
20В |
Rg= 2кОм‘, lj= 5мА; fi= 50, |
lg- |
ЮОмкА |
Us = U, = |
/ОВ |
Eg-Rgfg+Og^ 500-0,/+ i0= 60В » Ек
что невозможно, т.е. такое значение Rg не обеспечивает необхо димого значения тока базы при заданном значении Ек
Для повышения входного сопротивления, приближения коэффици
ента передачи к единице широко применяются схемы на составных травзиоторах.
Схема Дарлингтона (рис.41,а) позволяет повысить коэффициент уоиления'-ко току fix ~ j3g , за очет чего можно подучить значительное входное сопротивление при малых Rx (единицы Ом).
Недостатками схемы являютс^ появление большого сквозного то
ка и необходимость включения резистора подпитки в случае изме нения 1зг в широких пределах.
Схема на транзисторах р -п -р и /7-/>-/г(рио.41,б) лучше, так
как меньше оотаточное напряжение (напряжение насыщения) и число переходов между входом и выходом.
Для уменьшения шунтирующего влияния Rg применяются схемы
сложных повторителей. Схема оо следящей обратной связью показа на на рис.42.
/ |
- ип _ |
Ujx ~ Ut* Kv _ |
Окм |
|
ю |
« |
~ |
* % - к ,) |
|
Отошда оледует, что "кажущееоя" сопротивление резистора R3 |
||||
увеличивается в |
*/О -К#) раз, в результате чего эквивалентное |
|||
|
|
73 |
|
|
сопротивление, шунтирующее входные зажимы, оказывается значи тельно больше, чем Rg= R1//R2+R3
|
|
|
-L |
Следовательно, |
можно |
|
|
|
|
|
получить |
высокое |
входное |
|
|
|
|
сопротивление, не |
сникая |
|
|
|
|
|
температурной стабильности. |
||
н |
н |
|
|
Чтобы одновременно |
||
* г Л |
|
|
сг |
уменьшить шунтирующее дей |
||
|
г |
, |
ствие Z/c |
, применяют охе- |
||
|
|
|||||
"А |
|
|
МУ рис.43. Здесь |
|
||
|
|
|
|
|
||
J |
« |
|
_ I |
%к |
|
|
|
|
г« т1 = л 7 - ' |
||||
|
t |
в результате чего на низ |
||||
|
|
Рис.42 |
|
ких чаототах можно полу- |
||
чип |
более высокое |
входное сопротивление. |
|
|
Вще более высокие входные сопротивления могут быть получены
при использовании полевых транзисторов. В потоковом повторителе
£3 0 *^31/ ((“Ки)**
Трансформаторные каскады усиления напряжения
Ооновным преимуществом использования траноформаторншс каокадов являетоя возможность полного согласования входного сопротив ления транзистора с источником сигнала и выходного сопротивления о сопротивлением нагрузки. Недостатком является трудность полу чения равномерного усиления в широкой полове частот, а также конструктивные трудности, возникающие из-за применения трансфор матора [12,14].
Для определения основных показателей схемы (рнс.45,а) в об ласти средних частот, когда можно пренебречь всеми реактивностя ми, используем эквивалентную схему рис.45,6.
Приведенные к первичной обмотке Тр2 и вторичной обмотке 1р1
значения напряжений и сопротивлений определяется из оледупцих соотношений:
R — |
1 » 4 * ^ ^ I |
~ ^4 |
* |
кн |
|||
считаем |
ЩГ П4ЩЯ, |
и6ш = -% & - |
где , пг - коэффициенты трансформации трансформаторов 7/»/'
и Тр2
Рис.45
Получаем выражения для коэффициентов усиления Kg0 и К!д
* —Vtu*- |
д я . _ flatten Ъпг |
Kh |
Arf |
fir |
T° |
nfnz |
#r + 8x |
где |
|
|
& kS " ^z**+ RL |
|
|
|
“к ' n* |
|
Наибольшее усиление по мощности получаетоя при полном согла совании на входе в выходе усилителя, когда выполняются условия:
£ - 4 Sx |
{Sux |
п1согл Яг = *6х > |
А / пг сои ш Ъых |
откуда получим оптимальные |
значения коэффициентов трансформа- |
****п1сш ~ <С"Г. пгсо и а е т г
Определим значения коэффициентов усиления по напряжению, мощ ности, току и в режиме полного согласования.
* 7 % Г |
|
|
I I /fip fiiMX |
||||
ЧшГквш |
|
|
|||||
Чтя' |
|
( |
firfigbix |
* |
t' firfi&x |
' |
|
fi*x * fig:: |
|||||||
|
|
Краш~ figeou |
* |
_ |
A * fium |
||
|
|
*хсш— |
Тб |
~ Щ Г |
|||
Пример. |
Ji=50; |
1*т 20кОм - fifax > |
|
||||
|
RH= {KOM |
Rr** 40к0м; |
/!$я= М м . |
||||
Для несогласованного каскада типа НС при |
М м |
Дж/А _ “7 W '— lie .
* - |
*r + * S x~ |
* 0 Н |
1,1 ' |
9* |
= |
50z !0 |
% T * V ; к , * * . |
сх |
|||
|
Rr +R6t ~ |
" 2 0 4 |
404 |
Для согласованного трансформаторного каскада.
Кв с к г- T / W " * '
fr |
_ A I j ^г^бык |
_ *r /. . |
и ш ~ Ч Ь Г Ь * |
35Л ’ |
|
д* |
2500 |
20 = 3120 |
КРсогГ 16 |
" ъ Г ” 16 |
|
Рассмотрим частотную характеристику траноформаторного као~ када. Эквивалентная схема трансформаторного каскада о учетом только одного выходного трансформатора приведена на рис.46,а.
S) |
|
S) |
t |
L |
Рио. 46 |
гда гг= 7? * |
|
- приведенные к первичной обмотке актив |
ное сопротивление и индуктивность рассеяния вторичной обмотки}
Сф= |
~ приведенная паразитная |
емкость..трансформатора. |
|
Пренебрегая LSi ,.1$г |
,Cj |
. получаем для низких |
Частот схему рис.46,б и в более упрощенном виде-рис.46,в, где
г',* К
«'(I,, ^йых* * z£ + Rff
Нагодам относительное усиление каскада
• к JCDLJ j
□ооле преобразований получим выражение для расчета индуктив ности первичной обмотки трансформатора:
л _________ ЪкЬ
где Мм j0/) - допустимое значение коэффициента частотных иска жений.
В области высоких частот, используя для раочета упрощенную зквивалентную схему (рис.47), получаем
Рис.47 лолняются на броневых (пластинчатых и ленточных) и тороидальны
сердечниках. Материалом для изготовления сердечников трансфор маторов, работающих в области низких частот (до 10-15 кГц), яв ляется холоднокатаная электротехническая сталь Э31£. 3350.
Для трансформаторов, работающих на более высоких чаототах, для уменьшения потерь в сердечнике широко применяются различные
79
оорта пермаллоя (40НКЫП, 50Ш, 79HU) и ферритов, иля оксиферов
(еооонм, 4000Ш, гооонм).
Необходимо отметить, что недостатком однотактных трансформа торных каскадов является наличие постоянного подмагничивания. Для исключения насыщения сердечники таких трансформаторов должны ообиратьоя о зазором, что приводит к значительному уменьшению аффективной магнитной проницаемости и, как следствие етого, к увеличению габаритов трансформаторов.
Резонансные усилители
Резонансные усилители (РУ) наиболее часто применяются в диа пазоне радиочаотот, так как их главный пассивный елемент - коле бательный контур - обладает высокой эталонностью и небольшими
габаритами лишь на чаототах более 100 кГц [7].
%
Ооновное назначение РУ - обеспечение высокого уоиления в уз кой (по отношению к резонаноной частоте f0 ) полосе частот и за данной избирательности. Среди большого числа различных РУ можно выделить следующие ооновные варианты;
-РУ о фиксированной настройкой;
-диапазонные РУ. Переотройка частоты чаще воего осуществля ется путем изменения емкости контура;
-РУ о однотранэиоторными каскадами на биполярных и полевых транзиоторах. На умеренно высоких чаототах (до 10-20 МГц) при меняется включение транзисторов по охемам ОЭ и ОИ, на более вы соких чаототах аффективнее применение схем включения ОБ, 03;
-каскодные РУ. Это двухтранзиоторный каскад, выполненный таким образом, что удаетоя значительно повысить устойчивое уси- *чние я получить малый уровень собственных шумов по сравнению
ооднотранэиоторными РУ. Наибольшее применение имеют варианты ОЭ-ОБ, ОИ-ОЗ, ОИ-ОЭ.