Файл: Ульянов О.И. Инженерные методы расчета ламповых и транзисторных схем.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.07.2024

Просмотров: 131

Скачиваний: 0

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

3—7. Расчет транзисторного усилителя с последовательной обратной связью по току

Простейшим случаем осуществления последовательной от­ рицательной обратной связи по току является введение сопро­ тивления Z3 в цепь эмиттера (рис. 51). Как следует из главы 2, такую обратную связь можно считать связью г-типа (табл. 4). Она мало изменяет коэффициент усиления тока и не ста­ билизирует его, но уменьшает и стабилизирует коэффициент усиления напряжения. К основным свойствам такой обратной связи следует также отнести увеличение выходного и входного сопротивлений. С целью повышения сопротивления входа уси­ лителей она обычно и применяется.

Входное сопротивление одиночного каскада с учетом обрат­ ной связи, вносимой при включении Z3 (рис. 51), рассчитывает­ ся по (3-20). Но если Z3 не очень мало, то допустимо пользо­ ваться формулой (3-21), приняв К*г~Кі.

Для многокаскадного усилителя при охвате его обратной

связью г-типа можно получить такую же по структуре

фор­

мулу расчета входного сопротивления

 

Zl* = Z 30-(Ki общ + 1).

(3-39)

где Z30 — сопротивление обратной связи;

К і общ — общий коэффициент усиления тока многокаскадного уси­ лителя, определяемый по (3-25).

Коэффициент усиления тока многокаскадных усилителей

обычно значительно больше единицы. Поэтому

(3-39) воз­

можно упростить

 

 

 

Z ^Zso-K ioem -

(3-40)

По (3-27) с учетом (3-40) коэффициент усиления напряжения

к *

= -**-06?:*""-« ^5..

(3-41)

 

^вх

 

Коэффициент усиления мощности

 

Др =

Кі общ-К*яіК і общ ~ •

(3-42)

Пример расчета 3 — 5

Произвести расчет трехкаскадного усилителя, охваченного последовательной обратной связью по току (рис. 56). Данные элементов усилителя такие же, как и в примере 3-4. Дополнитель­ ным элементом является только резистор ДЭо=1 ком, обеспе-

85


Рис. 56. Многокаскадный усилитель, охваченный последова­ тельной обратной связью по току.

-чивающий обратную связь. Такой выбор примера позволит, вопервых, сократить объем расчета, так как Кі общ уже рассчи­ тано в примере 3-4, а во-вторых, увидеть, как повлияет вве­ дение обратной связи 2-типа на параметры усилителя.

Итак, из примера 3-4 Д'ІОбщ=1980. Можно считать, что вве­

дение обратной связи z-типа не повлияет на коэффициент

уси­

ления тока.

напряжения рассчитывается

по

Коэффициент усиления

<3-41)

 

 

 

Д--* _

Міз

_ _5_ _ g

 

 

гэ0

1

 

Коэффициент усиления мощности

К\ = Kt общ-К* = 1980-5 = 9900.

Входное сопротивление по (3-40)

Rtx = Rao-К і общ = 1-1980 = 1980 ком.

3—8. Расчет транзисторного усилителя с параллельной обратной связью по напряжению

По классификации видов обратной связи (глава 2) парал­ лельную обратную связь по напряжению можно отнести к г/-типу.

•86

Отрицательная обратная связь у-типа мало влияет на коэффициент усиления на­ пряжения, снижает коэффи­ циент усиления тока, вход­ ное и выходное сопротивле­ ния, не создает эффекта ста­ билизации коэффициента усиления напряжения, но стабилизирует коэффициент усиления тока.

Простейшие примеры та­ кой обратной связи пред­ ставлены на рис. 57, а, б. И в том и в другом случаях

обратная связь

вводится

при подключении

резистора

Roc. Эквивалентная схема — практически общая (рис. 57, в). Из рассмотрения схе­ мы вытекает, что

Рис. 57, а, б — схемы усилителей с параллельной обратной связью по на­ пряжению; в — соответствующая им эквивалентная схема.

 

тг э) • (/'б +

Гк +

7?н + 7?ос) — (Ск +

/?н) (Гб +

Гт)

и

(гб+ /‘ к+ 7?ц + Roc) (г э + г к— t'ni+Rn) — (с к + 7 ?н) (с к— ст + 7 ? н)

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R H =

R n

4~ R n .

 

 

 

 

Учитывая

гэ< г ,„ ,

гэ <С(гк — гт),

гб< г ,„ ,

 

гб< г к ,

гк,

 

 

 

 

 

 

Гт

 

 

 

 

 

Кіп

 

 

г к — Гт + Rn

 

 

 

 

 

 

 

 

Гк

 

 

 

 

 

 

 

1 +•

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R o t

 

 

Из (3-4) следует, что

 

Гк — Гт + Rn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гт

 

K l,

 

г к

 

К

і + \ ,

 

 

г к — Гт +

Rn

Гк — Гт + 7?н

 

 

 

 

 

 

 

тогда

 

 

 

 

 

Кі

 

 

 

 

 

 

К іоо =

 

 

 

 

 

(3-43>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

+

(Wi + 1)'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Roc.

 

 

 

 

Из той же эквивалентной схемы можно получить [18, 23]

 

 

 

R o ^ =

Rbx- { 1 + T L )

,

 

(3-44>

 

 

-------

^

 

 

1+ (Kt + !)■ Rn_

R oc

8T


к ос

А іос* Rn

АѴДн

(3-45)

RDX ОС

 

 

 

 

К Рос — Kl^-Koi -(1 + •

Я* . Я„

(3-46)

 

Li + ( /^ + i) ^

 

При охвате параллельной обратной связью по напряжению

нескольких каскадов (п-каскадов)

надо иметь в виду, что для

получения отрицательной обратной связи необходимо соеди­ нить коллектор и базу нечетных или четных каскадов ОЭ (кас­ кады ОК в счет не идут). Полученные расчетные формулы, по существу, остаются в силе, только вместо Кі подставляется об­ щий коэффициент усиления каскадов, охваченных обратной свя­

зью, Кі общ,

а также входное и нагрузочное znn

сопротивления.

Для часто встречающегося на практике

случая, когда

z"H= z nn, z'u = 0, At uGm> 1, а глубина обратной связи

 

Znn-K іобщ > 1,

 

 

 

^oc

 

выражения

(3-43, 3-44, 3-45)

примут вид:

 

 

TS

_ ^ Z0QC

(3-47)

 

Я ‘ос ~ 7

 

 

•*■1Z\\n

 

 

 

Zpc

 

 

=

z„n

(3-48)

 

 

Я іобщ

 

 

Кос =

Я іобщ

(3-49)

 

 

При одновременном введении обратных связей обоих рас­ смотренных типов результирующие 'усилительные параметры можно определить путем подстановки значений параметров, рассчитанных с учетом последовательной обратной связи, в формулы, учитывающие параллельную обратную связь. Полу­ чить соответствующие формулы читатель сможет самостоятель­ но или найдет их в [23].

Пример расчета 3 — 6

Рассчитать усилитель рис. 58, собранный на транзисторе

П13А, при

следующих

данных:

7?к= 10

ком,

Дэо= 1

ком,

Roc — 30 ком, R = 15 ком,

Ra= 5 ком, Сі=

С2 = 20 мкф. Режим

транзистора

задается током / 0к=1

ма. Частота

входного

сиг­

нала 50 гц.

 

 

 

 

 

 

« 8


Эквивалентное нагрузочное сопротивление

каскада, учитывая

1 R„,

равно

R II экв

Rк ■Rn

15*5

п

 

------ =

3,75 ком.

R K + R H

15 + 5

 

Последовательная обратная связь, вноси­ мая Яэ0, учитывается согласно (3-18, 3-19, 3-21)

/?ііэкв Rn экв R зо —3,75 + 1 —4,75 ком.

По характеристикам рис. 49 для А*нэкв— = 4,75 ком и / ок= 1 ма определяем 70 = 48.

По (3-21)

RIK = RsoiKi + 1) = 1 -(48 + 1) - 49 ком.

Рис. 58. Усилитель с параллельной об­ ратной связью но напряжению.

Определяем параметры усилителя с учетом действия парал­ лельной обратной связи, вносимой R0с- Имея в виду, что для. рис. 58 R"u=Rum<n, найдем по (3-44) и (3-43):

 

Кі

 

 

 

48

 

= 6,75,

 

К/ос =

Rn <

 

 

 

3,75

 

1+С/0 + 1)

Roc

1 + (48+1)-

3Q

 

 

 

\

/

3,75\

 

 

R DXoc —

 

)

49-(1 + ^ r )

= 7,75 ком.

 

Ru ЭКВ

1 +(48 + 1) ■

3,75

 

l + ( / 0 + D

Roc

g Q

 

 

 

 

 

 

 

 

Входное сопротивление усилителя с учетом шунтирующего-

действия сопротивления R

 

 

 

 

 

 

R вх ос

* R

7 ЛЬ ■10

= 4,36 ком.

 

R вх общ

 

 

10 + 7 , 7 5

 

R вх ос + R

 

 

Коэффициенты передачи тока {іщ и т2) от R к Rax ос и от Ru

К

Ru

 

 

 

 

 

 

 

тх =

R

 

___10__

= 0,564,

 

R Л- R вх ос

10 +

7,75

 

 

 

т2 =

R к

15

=

0,75.

 

 

 

R K +

’ 15 + 5 _

 

 

 

Общие коэффициенты усиления:

 

 

 

тока

 

 

 

 

 

 

 

АГ/об1ц = К і* ' ,?гі ' т2 =

6,75-0,564-0,75 = 2,85,

напряжения

 

 

2,85.-5

 

 

 

и-

КI обш- 7?и

3,28

 

7- общ —

~

 

4,36

 

 

ABX ОбЩ

 

 

и мощности

К р общ = Кі общ • Кобих = 2,85-3,28 = 9,35.


3—9. Расчет фазового сдвига, вносимого усилительным устройством

Коэффициент усиления э. д. с. источника сигнала при рас­ смотрении усилителя как четырехполюсника можно выразить [23]

 

Kr

z «

Kr

z « __

(Л,+УВ,) •(/?„ + /*„)

 

 

 

2 вх +

2 г

2 вхг

 

 

 

^ в х г + ^ к г

 

или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, ,

л , : п

* Н( Л / ^ * г + Я « * в * Г) + * н ( Л / * . , г - Я £ Я в х г ) ,

А г —

+

 

 

 

 

п2

,

ѵ2

 

 

'

 

 

 

 

 

 

^ R X

Г

^ П Х Г

 

 

 

 

, ,•

(B l ^BX г

А 1-^вх г) +

-^н (A l -^вх г +

B i ^вх г)

cm

 

~Т~J

 

 

 

п2

,

у 2

 

 

 

 

 

 

 

 

і'в х Г “ г

Л вх г

 

 

 

Фазовый сдвиг в общем случае определяется

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<?г = arctg-^- =

 

 

 

 

 

- arctg К (В і * „ х

г -

А і *

вх г) +

х и (Ал /?„х r

+

B t * пх г)

(3-51)

 

 

(А і * в х

г +

В 1Л'вх г) +

* „

И і * в х г -

В 1* в х г)

Следует обратить внимание, что по (3-51) вычисляется фазо­ вый сдвиг выходного напряжения относительно э. д. с. источ­ ника сигнала на входе. Если необходимо вычислить фазовый сдвиг выходного напряжения относительно входного, то вместо і?вхгИ АвхгВ (3-51) подставляются соответственно /?Вх и Хвх.

Часто на практике Хн= 0 , а коэффициент усиления тока вы­ ражается действительным числом, т. е. 5 ,= 0. Тогда (3-51) при­ нимает вид

<?г = - arctg -^L L .

(3-52)

^ в х Г

 

Формула (3-52) указывает на то, что фазовый сдвиг можно -определить по эквивалентной схеме входной цепи.

Пример расчета 3—7

Определить фазовый сдвиг, вносимый каскадом рис. 51 при­ мера 3—3. Известно, что внутреннее сопротивление источника сигнала і?г= 2 ком.

'90