Файл: Любивый В.И. Усилительные устройства учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 20.06.2024

Просмотров: 144

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

81 -

Если от изменения температуры

-ли замены

транзистора

ток покоя выходной

цепи стремится

возрасти,

то

напряжение

Ик уменьшается

и ток смещения базы падает,

что

сникает

возрастание коллекторного тока. При уменьшении

тока

покоя

коллектора процесс стабилизации происходит в обратном поряд~>

ке. При включении транзистора с

общим эмиттером и подаче

смещения

параллельно

источнику

сигнала входное сопротивле­

ние каскада и его усиление снижаются

из-за наличия парал­

лельной отрицательной обратной связи по напряжению. Для

устранениц.этой связи по переменной составляющей включают

конденсатор

C g

достаточно большой

емкости. Схема находит

применение

в

устройствах,

работающих с изменением темпера­

туры окружающей среды

от

-10 до

40°С. Более высокую

стабильность

положения

рабочей

точки

обеспечивает схема

(рис. 1.43,6) эмиттерной стабилизации, где имеет место ста­

билизация 'последовательной

отрицательной обратной связи

по току. Она осуществляется за счет введения в цепь эмитте­

ра сопротивления

. Для устранения

обратной связи по пе­

ременному току его шунтируют конденсатором

С д большой

емкости.

 

 

 

 

 

 

Напряжение смещения

яд

на базе транзистора представь

ляет

разность напряжения

-и2

, снимаемого с делителя

R t

Я а , и падения

напряжения н аЯ ^

,

пропорционального

току

эмиттера,т.е.

 

 

 

 

 

 

 

 

i э ft э

 

 

 

При возрастании тока покоя коллектора ток эмиттера

также растет, что вызывает увеличение

падения напряжения не

&

и ,следовател:

о,

рост

■.

 

 

эВ схеме при этом уменьшится возрастание тока.

Схема применяется в усилителях, которые работают в среде с перепадом температуры от - 20 до + 60°С. Схема (ри с.1.43,в) является комбинацией первых двух схем. Она дает более высо- j кую стабильность точки покоя. В ней изменение тока в коллек!-


 

- 82

-

 

 

 

 

 

торной цепи будет сказываться не только

на величине

гх

,

но и на

, создаваемого делителем

 

Эта схема

на­

ходит применение в устройствах,

предназначенных для

работы

в среде

с перепадом температуры от

-

60° до

+ 60°С.

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ

ВОПРОСЫ

 

 

 

 

1.

Способы подачи смещения на базу

транзистора,

 

 

2. Указать причины нестабильности положения рабочей точ­

ки транзистора и пояснить физическую

сущность

этого

вопро­

са,

 

 

 

 

 

 

 

3. Указать и пояснить способы стабилизации тока покоя выходной цепи.

- 83 -

Г л а в а П

КАСКАДЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УСИЛЕНИЯ

§ 2 .1 . ОБЩЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Предварительные каскады служат для усиления малого сиг­ нала напряжения, тока или мощности до величины, необходимой для подачи па вход оконечных каскадов. Небольшой уровень усиливаемых сигналов дает возможность считать усилительные элементы линейными и заменять их линейными эквивалентными схемами. Усилительный каскад, составленный из усилительных элементов, работающих обычно в линейном режиме, и пассивных линейных элементов (сопротивлений, индуктивностей и емкостей),

представляет собой линейную систему в виде четырехполюснику. Поэтому в этих условиях для анализа предварителыых усилите­ лей целесообразно воспользоваться теорией расчета четырех­ полюсников и теоремами, пригодными для расчета линейных цепей.

При расчете частотно-фазовой характеристики и качест­ венных показателей, связанных с этой характеристикой, вход­ ное напряжение предполагается чисто гармоническим

и .

 

iw t

4 е

( 2. 1)

При расчете переходной характ .ристики и связанных с ней показателей полагаем, что на вход поступает единичная ступень напряжения.

Так как в усилителях импульсных сигналов могут исполь­ зоваться те же каскады, что и в усилителях гармонических колебаний , расчет переходной и частотно-фазовой характерно-; тик можно производить для.общей схемы.

Так как эквивалентные схемы лампы и транзистора при­ ведены к одинаковому виду и отличаются друг от друга


некоторыми оdoзначениями и величинами, то методика расчета и расчетные соотношения усилительных каскадов получаются аналогичными.

Принципиально можно производить анализ и расчет усили­ теля в оба.ем виде. Однако этот путь лишен наглядности, а об­ щие формулы получаются громоздкими и мало пригодны для практических цепей. Поэтому расчет производится раздельно для трех областей частот: никоих, средних и верхних.

К каскадам предварительного усиления предъявляются следующие требования:

1)возможно больший коэффициент усиления;

2)минимум всех видов искажения, вносимых усилителем;

3)возможно большая стабильность коэффициента усиления

ивсех характеристик усилителя.

§2 .2 . ЛАЛПОВЫй РЕОСТАТЫ.! КАСШ ПРЕДЕЛ?. льного

УСИЛЕНИЯ

Реостатный каскад является основным типом каскадов предварительного усилителя. Его достоинствами являются:

I)возможность получения небольших частотно-фазовых

лпереходных искажений в относительно широком диапазоне частот;

2.)

малые габариты и вес дота лей;

3)

невысокая стоимость деталей.

Реостацае каскады предварительного усиления на лампах строятся обычно по схеме с об им катодом, так как при этом

они дают относительно

большое усиление напряжения

сигнала

и при работе в области

отрицательных напряжений на

управляю­

щей сетке имеют высокое входное сопротивление.

Принципиальная схема

реостатного усилителя,работающе­

го на пентодах, показана

на рис.2

.1.

 

Под каскадом обычно понимают

схему усилителя, заклю­

ченную между входными (1,2) и

выходными (3,4)

зажимами.

В реостатном каскаде

в

качестве основ i ого

элемента

четырехполюсника связи используется активное сопротивление-


-85 -

Ял , которое служит для выделения усиленного лампой сигнала и подачи на анод питающего напряжения.

Другим элементом связи является разделительный конден­ сатор Сс , который преграждает путь постоянному току с анода лампы на управляющую сетку следующего каскада, но про­ пускает на нее усиленный переменный сигнал.

Третьим элементом связи является сопротивление в цепи сетки Ис (сеточное сопротивление утечки), которое служи» для подачи на управляющую сетку лампы следующего каскада на­ пряжения смещения и для отекания в сеток зарядов, приносимых! попадающими на нее электронами и ионами.

Допустимая величина сопротивления Rc ограничена сверт­ ку и снизу. Рассмотрим основные факторы, вызывающие эти огра­ ничения. Через сопротивление т1с стекают заряды управляющей сетки лампы, а также протекает ток утечки конденсатора Сс „ который в основном определяется сопротивлением, егоизоляции

и анодным напряжением

лампы. С ростом- R

будет расти

па—

дение напряжения на

нем,что может существенно изменить

-

поженив исходной рабочей точки и ее стабильность. Максималь­

но допустимая

величина R c

обычно дается в справочных

данных ламп.

Так как конденсатор Сс и сопротивление Rc

образуют делитель, то

для уменьшения потерь напряжения сигнаЬ

ла при передаче через

Сс

^величина сопротивления

- 86 -

конденсатора переменному току должна быть небольшой по орав-,

нению с

сопротивлением

R c

во

всем диапазоне усиливаемых

частот. Поэтому величины .

 

R c

и

С

должны удовлет­

ворять

неравенству

 

 

«

R c

,

где

o j h

-

самая

низкая

частота сигнала”

 

 

 

 

 

 

 

 

Уменьшение

Rc

 

ведет к уменьшению усиления преды­

дущего каскада и увеличению емкости

Сс

. Эти два

фактора

ограничивают величину

R c

снизу.В

среднем значениеК. выби­

рается в пределах 0,5-2

Лом,

а емкость конденсатора

С с

порядка 0,01-0,1 мкф.

 

 

 

 

 

 

 

 

Сопротивление

R K

и

конденсатор

С к

образуют

цепь ав­

томатического смещения

за

счет катодного тока..

Постоянная

составляющая катодного тока, состоящая из суммы анодного то­

ка

1ао

и тока

экранной

сотки I

, создает падение на­

пряжения

U K0

на катодном сопротивлении Я к

, которое

минусом приложено

к сетке,

а плюсом

— к катоду

лампы.

Переменная составляющая катодного тока протекает через блоки­

ровочный конденсатор

С к

, включенной

параллельно

катод­

ному сопротивлению.

Величина

емкости

С

выбирается

большой

величины, которая

практически

закорачивала

 

бы сопротивление

 

. Выбор ее

определяется неравенством

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5W

<к R *

 

 

 

 

 

 

 

 

где

£»3И.

- самая низкая, частота

сигнала.

 

 

 

 

Сопротивление

 

рассчитывают исходя

из

необходимой

величины отрицательного смещения

UcQ=UK0 и среднего

значения

тока

катода

лампы 1 КГ_

в рабочем

оениме

R.

К

=.

-У ко

.

 

 

 

 

*

С„

 

*

 

в

 

 

1 кср

от нс-

 

Величина значения

выбирается

поеделах

скольких единиц до десятков микрофарад.

 

 

 

 

 

 

 

Детали схемы

Я Э КС Э составляют цепь

питания экранной

сетки лампы. Эта цепочка должна обеспечить постоянное напря­ жение между катодом и экранирующей сеткой лампы, что необхо­ димо для нормальной работы лампы в выбранном режиме по постоян­ ному току. Кроме того, она защищает экранирующую сетку от помех, пульсаций и паразитных связей через источник анодного


- 8? -

питания. Элемент R 3 играет роль гасящего сопротивления,

на котором обеспечивается падение излишнего напряжения источн

ника

анодного

питания .

 

 

 

 

 

 

 

Переменная

составляющая тока

экранной

сетки

замыкает- ,

ся на катод

лампы через конденсаторы

С э

и

.

 

Величина

емкости

С э

выбирается

достаточно

большой.

Обычно она лежит в пределах 0,05-10 мкф, Выбор ее должен

удовлегворятьСдлк самых

низких частот

сигнала «зн) неравен­

ству

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«

R э

 

 

 

 

 

 

 

^ Н СЭ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Величина

Я э

определяется соотношением

 

 

 

 

Rэ -

" 11

 

 

K Q

 

 

 

 

 

 

 

I Э ср

-----

У

 

 

где

E q

-

источник

анодного

питания;

 

 

 

и Эо

-

необходимое

напряжение

на экранирующей сетке;

 

I эср ” сРеАнее значение тока экранирующей сейш .

 

При питании

анодных цепей многокаскадного усилителя от

общего источника переменная составляющая анодного тока каждоЬ го каскада создает переменную составляющую напряжения на по—I лисах источника питания, которая оказывает обратное воздей-1 ствие на входные цепи этих же каскадов. i Наибольшая переменная составляющая на зажимах источни-i

ка питания создается анодным током оконечного каскада. Это напряжение через делители, состоящие из сопротивлений нагру-; зок анодных цепей, сопротивлений утечек и разделительных емкостей, проникает на сетки ламп, создавая на них дополни­ тельное напряжение . Эта паразитная обратная связь изме­ няет качественные показатели усилителя и создает угрозу са­ мовозбуждения. Для ослабления этой связи в анодные цепи вкпю+- чают развязывающие фильтры R ^C . Обычно фильтр в выходных • каскадах не применяется,так как это уменьшает постоянное напряжение на аноде лампы и выходную мощность каскада. Он требует наибольшего напряжения питания. Поэтому в анодной цетш лампы оконечного каскада вместо развязывающего! фильтра цримепястся только блокировочный конденсатор. Величина емкост-

ти Сер .берет.ся-Д0£Еадачна...бйДЫ1ШЙ4Уддвде1в.аряющвй...