Файл: Богомолов А.М. Судовая полупроводниковая электроника.pdf

уменьшения влияния обратного тока коллектора на кол­ лекторный ток, но и компенсацией обратного тока кол­ лектора с помощью вспомогательного источника тока. Температурный коэффициент этого источника должен быть равен температурному коэффициенту обратного тока коллектора.

Компенсационный элемент можно включать в коллек­ торную цепь полупроводникового триода (рис. 30, а), либо в базовую цепь (рис. 30, б, в). В качестве компен­ сационного элемента применяют транзистор, полупро­ водниковый диод либо термистор (полупроводниковое температурочувствительное сопротивление с отрицатель­ ным температурным коэффициентом). Естественная температурная компенсация выполняется в двухкаскад­ ных усилителях с резистивной межкаскадной связью (рис. 30, г). Для того чтобы двухкаскадный усилитель обладал свойствами температурной компенсации, необхо­ димо, чтобы транзисторы последовательно соединенных каскадов усилительной схемы были включены в следую­ щем сочетании: а) общий эмиттер — общий эмиттер; б) общий эмиттер — общий коллектор; в) общий

75

Рис. 30. Температурная компенсация обратного тока коллектора:

пенсация обратно смещенным диодом в цепи смещения; г — естественная температурная компенсация в двухкаскадном усилителе с резистивной связью

коллектор — общая база; г) общая база — общий эмит­ тер; д) общая база — общий коллектор.

В двухкаскадных усилителях с резистивной межкас­ кадной связью при других сочетаниях включения тран­ зисторов компенсации обратного тока коллектора не происходит, и даже наоборот, температурная нестабиль­ ность коллекторного тока значительно выше, чем у одно­ каскадного усилителя. Однако двухкаскадные усили­ тельные схемы с перечисленными сочетаниями включе­

76

ния транзисторов теряют свойство термокомпенсации при использовании транзисторов с различным типом проводимости. И наоборот, сочетания схем включения транзисторов, дающие низкую температурную стабиль­ ность при использовании транзисторов различного типа проводимости, становятся термокомпенсированными.

§ 3. Расчет усилительного каскада класса А

Вначале определяется сопротивление коллекторного резистора через требуемый коэффициент усиления по напряжению:

Необходимо помнить при этом, что максимальное сопротивление RK ограничивается некоторым допусти­ мым паразитным падением напряжения UK. неуПр, разви­ вающимся за счет действия обратного тока коллектора:

Далее необходимо задаться величиной падения нап­ ряжения на эмиттерном резисторе Иэ.р.т= т Е к и найти коллекторный ток рабочей точки.

По величинам / к . Р.т и £Л>.Р. т определяется сопротивле­ ние эмиттерного резистора:

Из формулы (52) следует, что

i — i - i + P

77

Коэффициент mi используется при определении ве­ личины RCMпо формуле (59) и величины Rp. т = тх R CM.

Входное сопротивление усилителя с учетом влияния цепи входного делителя определяется:

Яб + ^иэ

Уместно отметить, что в формулах (54) и (61) в це­ лях упрощения не учитывается зависимость входного сопротивления транзистора h n3 от нагрузки выходной цепи.

Это допущение по сравнению с представлением не­ линейного сопротивления h\\3 его фиксированным пас­ портным значением является не столь уж грубым. Кро­ ме того, в данной методике расчета предполагается, что эмиттерный резистор Яэ шунтирован конденсатором большой емкости, благодаря чему сопротивление R3 не влияет на входное сопротивление каскада по переменно­ му току.

§ 4. Частотные особенности многокаскадных низкочастотных усилителей с емкостной связью

Емкости, содержащиеся в схеме усилительного кас­ када (емкость связи, емкость, шунтирующая эмиттерное сопротивление, а также паразитные емкости входной и выходной цепи), влияют на форму амплитудно-частот­ ной и фазово-частотной характеристики усилителя,

78

уменьшая коэффициент усиления на границах частот­ ного диапазона, а также вызывая фазовый сдвиг выход­ ного сигнала, зависящий от частоты.

Однако, поскольку усилители, применяемые в схемах автоматики, в основном низкочастотные, то влиянием паразитных емкостей на верхнюю границу частотного

эмиттерной цепи на нижнюю границу частотного диапазона.

На средних частотах влиянием емкостей также мож­ но пренебречь и считать коэффициент усиления по нап­ ряжению и коэффициент усиления по току зависящим только от величин сопротивлений резистивных элемен­ тов схемы. При всех частотах на коэффициент усиления схемы сильно влияет эквивалентное сопротивление цепи входного делителя R 6. Для повышения коэффициента усиления желательно, чтобы эквивалентное сопротивле­ ние цепи входного делителя было намного больше вход­ ного сопротивления схемы по переменному току:

^вх ~ (1 + Р) г 3 .

При всех частотах коэффициент усиления по току и коэффициент усиления по напряжению схемы зависят прямо пропорционально от коэффициента усилителя транзистора |3. На очень низких частотах на коэффи­ циент усиления сильно влияют частотные свойства ем­ костной цепи связи.

Если задана нижняя частота шн и коэффициент ча­ стотных искажений на этой частоте Мн, то можно найти минимальную величину постоянной времени реостатно­ емкостной связи:

Постоянная времени цепи связи определяется как произведение емкости Ссв на сумму сопротивления ис­ точника сигнала 7?ги эквивалентного входного сопротив­ ления усилителя (рис. 31, а).

79

Отсюда минимальную величину емкости связи можно определить как

Если источником сигнала является выходная цепь транзисторного усилителя, то величину Rr можно при­ нять равной сопротивлению коллекторной цепи этого каскада: R r = RK-

Если усилитель низкой частоты с емкостной связью состоит из N однотипных каскадов, то нижняя гранич­ ная частота всего усилителя сон.л’ будет выше граничной частоты о)„ отдельного каскада. При однотипных кас­ кадах допустимо считать, что

влияет на частотные свойства усилителя, ограничивая его нижнюю частоту.

Задаваясь коэффициентом частотных искажений М н на некоторой нижней частоте «„ частотного диапа­ зона, можно определить минимальную величину блоки­ ровочной емкости Сэ по следующей формуле:

80