нем нарастания фронтов (десятые, а иногда и сотые доли микро секунды) .
Данную задачу может выполнить каскад с очень малым вы ходным сопротивлением и широкой полосой пропускания. Таким каскадом может быть катодный или эмиттерный повторитель.
•б) К а т о д |
н ы й |
п о в т о р и т е л ь |
Катодным повторителем |
(КП) |
называют ламповый усилитель |
с нагрузкой в цепи катода. Он может называться также усилите
лем |
с общим анодом. Простейшая схема КП изображена на |
рис. |
2.92. |
В этой схеме нагрузкой лампы слу жит резистор RK- Следовательно, в дан ном случае нагрузка лампы активна по характеру.
Для анализа свойств усилителя бу дем считать, что на входе его действует синусоидальное напряжение. Из схемы ивх видно, что в любой момент времени
Ие + |
«в |
(2.182) |
|
откуда |
|
(2.183) Рис. 2.92. Простейшая схема |
|
|
Таким образом, |
в |
каскаде с катод |
катодного повторителя |
|
ной нагрузкой имеется |
стопроцентная по |
|
следовательная ООС по напряжению, так как все выходное напря жение одновременно является и напряжением обратной связи.
Выше отмечалось, что напряжение обратной связи всегда мень ше входного напряжения. Поэтому для данного каскада вместо термина «коэффициент усиления по напряжению» чаще исполь
зуют |
термин «коэффициент передачи |
напряжения». Обозначим |
его Ки. |
|
|
|
|
В |
соответствии |
с уравнением |
(2.137) |
имеем |
|
|
|
|
К |
(2.184) |
|
|
|
|
1 + К' |
|
|
|
|
|
где |
|
|
|
|
|
|
|
К п = |
^ р , |
а К- |
|
|
|
|
'-'вх |
|
|
При активной |
нагрузке |
лампы (т. е. на средних частотах уси |
лителя) |
|
Kc = |
Sd-RK, |
(2.185) |
|
|
|
где Sa — крутизна |
рабочего участка СДХ. |
Рис. 2.94. Эквивалентная схема катодного повтори теля на средних частотах
Следовательно, коэффициент передачи на средних частотах
Отсюда видно, что при увеличении произведения SdRK коэф фициент передачи напряжения КП приближается к единице. Эта зависимость изображена на рис. 2.93.
Kn.c.i
I
0,8
0,6
о,г
0 1 2 3 5 6 7 8 9 10 II 12 13 1<* 15 Sd-R-K
Рис. 2.93. Зависимость коэффициента усиления ка тодного повторителя от произведения SdRK
Из схемы усилителя видно, что его выходное напряжение сов падает по фазе с входным напряжением, но как напряжение об ратной связи оно же противофазно входному напряжению. В этих
|
обстоятельствах |
нет противоречия. |
|
Ыа вход КП можно подавать боль |
|
шое |
напряжение, ибо |
только малая |
|
часть |
его |
попадает |
непосредственно |
|
на сетку |
лампы |
(т. е. на участок ме |
.аых |
жду |
сеткой и |
катодом). |
Амплитуда |
|
сеточного |
напряжения |
|
|
|
|
|
и те— |
Uт вх |
(2.187) |
|
|
|
1 + |
Sd-RK- |
Но следует заметить, что при уве личении сопротивления R K увеличи вается смещение на сетку лампы, ибо
Eg=Uo-Як. Поэтому возможности рассматриваемой схемы огра ничены.
Для определения выходного сопротивления КП необходимо воспользоваться его эквивалентной схемой. Она изображена на рис. 2.94. В этой схеме
где R'^— эквивалентное сопротивление лампы;
ц' — эквивалентный коэффициент усиления лампы.
Выходное сопротивление усилителя представляет собой парал лельное соединение R] и RK. Поэтому
R ™ = |
= 1 +Rs«« • |
( 2 - 1 8 8 ) |
Но практически всегда Rt' <С-£?К и с достаточной степенью точности
Я в ы х ^ / ? ; ^ 4 - . |
(2.189) |
Если учесть, что у современных ламп крутизна бывает зна чительной (порядка 5—25 ма/в), то эквивалентное сопротивление лампы R'h а следовательно, и выходное сопротивление катодного повторителя обычно не превышают нескольких сотен ом.
Данное обстоятельство служит причиной широкой полосы про пускания КП в области верхних видеочастот. Количественная оценка верхней гранитной частоты усилителя, при наличии экви валентной емкости соединительного кабеля, будет дана ниже.
Входное сопротивление катодного повторителя является чисто емкостным. Поэтому обычно интересуются входной емкостью ка скада. Для ее определения можно воспользоваться уравнением (2.146). Из него следует, что у КП на триоде
|
|
|
С « = С * + Г + ^ Ь ь - |
|
|
|
|
(2- 1 9 0 > |
Если произведение SaRu достаточно велико |
(а обычно это так), |
то тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Практически это только единицы пикофарад. |
Термин |
«малая |
входная емкость» катодного повторителя означает, |
что он имеет |
«большое входное |
сопротивление» |
(емкостное |
по |
характеру). По |
этой причине КП не оказывает заметного влияния |
на предыду |
щий |
(предоконечный) |
каскад. |
|
|
|
|
|
|
|
Если к выходным зажимам КП подключен соединительный ка |
бель, то схема усилителя получает |
вид, показанный на рис. 2.95, а. |
Там же показана эквивалентная схема каскада |
(рис. 2.95,6). Из |
нее следует, что верхняя граничная частота |
катодного |
повтори |
теля |
равна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^ • г = 2 * - C K - t f B u x ^ 2 i r c V |
|
|
|
|
(2.191) |
П р и м е р . 5 = 1 0 ма/в, |
Ск = 300 пф. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 0 - Ю - 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
f ™ = |
6 . 2 8 - 3 0 0 - 1 0 - » = 5 , 3 ' 1 0 6 Щ |
= 5 , 3 |
Ш ц - |
|
|
|
С физической точки зрения широкая полоса пропускания ка* |
тодного повторителя |
в области верхних |
частот |
объясняется ком- |
плексным характером обратной связи. Если на нижних и средних частотах входное сопротивление кабеля (т. е. емкости Ск ) весьма велико, то с повышением частоты оно становится соизмеримым с RK. В этих условиях нагрузка лампы оказывается емкостной по характеру, а ее сопротивление уменьшается.
Рис. 2.95. Принципиальная (а) и эквивалентная (б) схемы ка тодного повторителя с учетом входной емкости кабеля
Но одновременно с уменьшением сопротивления нагрузки про исходит изменение фазы выходного напряжения. Поэтому при не изменной амплитуде входного напряжения с повышением его ча стоты происходит увеличение амплитуды сеточного напряжения. Напряжение на сетке возрастает, приближаясь к входному
Umg
— J
IllllinigllllHllllllllllllllllini
Рис. 2.96. Зависимость амплитуды напряжения на сетке лампы катодного повторителя от частоты вход ного напряжения
(рис. 2.96 и 2.97). По этой причине с повышением частоты проис ходит увеличение переменной составляющей анодного тока лампы и на уменьшающемся сопротивлении нагрузки поддерживается не изменное напряжение.
Увеличение амплитуды переменной |
составляющей |
анодного |
тока /та не может |
происходить |
беспредельно. Поэтому |
с некото |
рой частоты начинается уменьшение выходного напряжения. |
Практическим |
результатом |
широкой |
полосы пропускания ка- |