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
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.
|
(с т— г 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 |
|
|
= |
(чz„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 <С 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 ~г 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