ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.10.2024
Просмотров: 281
Скачиваний: 0
Схема каскада с ОИ при трансформаторном включении контура к полевому транзистору и непосредственном включении входа следую щего каскада приведена на рис. 3.8, а. Резисторы R u R 2 и R 3 служат для получения исходного напряжения на затворе и термокомпенсации тока стока. Конденсатор Сх по токам высокой частоты шунтирует ре зистор R lt что исключает отрицательную обратную связь по току.
Для того чтобы резистор R 2 не шунтировал относительно большое входное сопротивление полевого транзистора, напряжение смещения подают через источник сигнала, а источник сигнала соединяют с об щей точкой каскада через конденсатор С2.
Схема каскада с 03 и автотрансформаторным включением контура приведена на рис. 3.8, б. Назначение резисторов R lt R 2 и R 3 то же, что и в предыдущей схеме. Затвор полевого транзистора по токам вы сокой частоты через конденсатор С2 соединен с общей точкой каскада. Резистор R i включен параллельно малому входному сопротивлению полевого транзистора, обусловленному схемой 03, и практически он не влияет на общее входное сопротивление каскада.
70
Схема каскада с ОЭ при трансформаторном включении контура к транзистору и автотрансформаторном включении следующего кас када приведена на рис. 3.9, а. Резисторы R u и R 3служат для полу чения исходного напряжения на базе и термокомпенсации тока кол лектора. Конденсатор С1 по токам высокой частоты шунтирует резис тор R x, что исключает отрицательную обратную связь по току. Кон денсатор С2 является разделительным. Резистор R 2 обычно имеет величину, значительно большую, чем входное сопротивление транзис тора, и поэтому он практически не оказывает шунтирующего действия.
Схема каскада с ОЭ при автотрансформаторном включении кон тура к транзистору и трансформаторном включении следующего каскада приведена на рис. 3.9, б.
Характеристики обеих схем одинаковы. Коэффициенты трансфор
мации |
в них равны |
|
|
|
nil |
U J U K<С 1> |
(3.22) |
|
П%2 — |
Ubus^ Uк <с 1. |
(3.23) |
Схема |
каскада с ОБ и автотрансформаторным включением |
контура |
|
к транзистору и трансформаторным включением входа следующего каскада приведена на рис. 3.10. Назначение резисторов R u R 2 и R 3 то же, что и в предыдущей схеме. Коэффициенты трансформации в схе ме равны
(3.24)
При т 1 = т 2 = 1 все рассмотренные схемы с неполным вклю чением контура превращаются в схемы с непосредственным включе нием контура. Следовательно, обобщенной схемой каскада является схема с двойным трансформаторным или автотрансформаторным вклю чением контура и ее характеристики будут соответствовать любой схеме каскада.
3.3. Параметры усилительных приборов и обобщенная эквивалентная схема каскада
Каскады УРЧ, так же как и каскады УПЧ, усиливают малые сигналы и, следовательно, работают в линейном режиме. Поэтому УП можно представить линейным активным четырехполюсником (рис. 3.11, а). Линейный активный четырехполюсник описывается дву мя линейными уравнениями, связывающими между собой напряжения и токи на его входе и выходе. Уравнения четырехполюсника могут быть записаны в У-, h- и Z-параметрах. При анализе и расчете уси лителей с различными УП используют У-параметры (параметры ко роткого замыкания), поскольку их проще всего находить и они при водятся в справочниках.
а
д
Рис. 3.11
4 2
«уравнения активного четырехполюсника в У-параметрах имеют вид:
|
|
|
(3.25) |
h = Y si V i + Y u U2. |
|
(3.26) |
|
При коротком замыкании на выходе четырехполюсника |
(U2 = 0) |
из урав |
|
нений (3.25) и (3.26) получим его |
входную проводимость |
Уц = ii/Ui\Ut = 0 и |
|
прямую проводимость (крутизну) |
У21 = 12Ш\|у 0. При коротком |
замыка |
|
нии на входе четырехполюсника (1/,= 0) и подаче на его выход напряжения U2
из уравнений |
(3.25) и (3.26) получим |
его обратную проводимость |
У12 — |
= —/1 / = |
о и выходную проводимость |
'Y22 = 'l2/U2}at==Q. Знак минус |
в фор |
муле У12 показывает, что при коротком замыкании на входе ток 1Химеет направле ние, обратное принятому для четырехполюсника. Следовательно, У-параметры четырехполюсника — это проводимости, которые измеряются в режиме коротко го замыкания на его выходе и входе. Эти У-параметры, являясь коэффициентами уравнений четырехполюсника (3.25) и (3.26), связывают его переменные токи и напряжения при присоединении ко входу и выходу внешних цепей. А это зна чит, что действие четырехполюсника при включении к его входу и выходу внеш них цепей может быть описано выражениями, содержащими У-параметры.
Схема замещения четырехполюсника, содержащая У-параметры, должна описываться теми же уравнениями, что и четырехполюсник.
Из курса электронных приборов известно, что при работе любого УП в ли нейном режиме его можно представить П-образной схемой замещения, которая приведена на рис. 3.11, 6. Она содержит три проводимости и управляемый ге
нератор тока / = (У2, — У12) Uj, который не зависит от того, что присоединяет ся к генератору, но зависит от входного напряжения Ux. Если источник тока зам кнуть накоротко, то весь ток потечет по замыкающему проводу. Следователь но, при коротком замыкании на выходе четырехполюсника / = /2.
Обратная проводимость У12 создает параллельную обратную связь по на пряжению.
У-параметры транзисторов сильно зависят от частоты и тока кол лектора В справочниках приводятся графики усредненной зависи мости У (/, /„) для некоторых типов транзисторов. На рис. 3.12—3.15 приведены эти параметры для транзистора ГТ311И при Uкэ = 5 В. Из приведенных графиков видно, что можно найти активную и реак
тивную части проводимостей для |
200 МГц и / к ^ 10 мА. |
Реактив |
ные проводимости Ь ц с и Ь21э имеют индуктивный характер, |
так как |
|
они отрицательны.
В справочниках приводятся следующие параметры транзисторов
на низкой частоте обычно для тока коллектора / к = 5 мА: |
|
|||||
h llg == 1/Уцд — входное |
сопротивление |
при короткозамкнутом |
||||
выходе в схеме с ОЭ; |
|
сопротивление |
при |
коротко- |
||
h ll6 = |
Л11э/(1 + Л21э) — входное |
|||||
замкнутом выходе в схеме с ОБ; |
передачи тока |
при |
коротко- |
|||
Л21э = |
Y n j Y i i b — коэффициент |
|||||
замкнутом выходе в схеме с ОЭ; |
|
|
|
|
||
Сн — емкость коллектора; |
цепи |
коллектора; |
|
|||
тн = ГбСк — постоянная |
времени |
|
||||
/ к0 — неуправляемый ток коллектора.
73
Приводятся следующие предельные частоты: |
тока |
|||||
}т= |
| /г21э | / — предельная |
частота |
коэффициента передачи |
|||
в схеме с ОЭ (при этой частоте | /г21э | = |
1), где f — высокая частота, |
|||||
на которой измерен |
модуль /?21э; |
|
|
|||
/ш « |
fTjV h ^ |
- |
предельная |
частота коэффициента шума, |
при |
|
которой |
он резко |
возрастает; |
|
|
|
|
Рис. 3.12 |
Рис. 3.13 |
Ьг2з'”кСм 3мА 5мА 1ОмА
Рис. 3.14
/V21э ^ /гэ/гб — граничная частота крутизны характеристики в схе
ме с ОЭ, при которой |
Y 21 э = 0,7 Y 21Эо, |
где Y 21э0 — на низкой час |
тоте, га (Ом) = 26/7 „ |
(мА). |
|
Сопротивление базы определяется по формуле |
||
|
Гб ~ Го — тк/Ск. |
(3.27) |
74
У-параметры транзисторов можно рассчитать по формулам, при веденным в табл. 3.1, через шесть параметров, которые приводятся в справочниках: h lxс, h21g, fr, /к21э> т и С,{. В справочниках h-пара метры обычно приводятся для тока коллектора / к = 5 мА. Параметр /г11б обратно пропорционален току коллектора / к, а параметр fr213 про порционален току коллектора / к. Поэтому У-параметры для выбран ного значения тока коллектора / оК рассчитывают по пересчитанным значениям h 1XQи Л21э для этого тока по формулам:
^иб — 5мА/У0 л (Лцб)5мА» |
(3.28) |
^21э = ^ок/5 мА (h21а)5мА- |
(3.29) |
При ///к21э<0,3 формулы, приведенные в табл. 3.1, упрощаются Полевые транзисторы в схеме с ОИ имеют следующие параметры
И 1и § 1 1 и /& 11И .
Иги ~ f i l 2и = |
/0>С12и, |
^21и ёг1и> |
(3.30) |
|
|
Угги — £2211 “Ь |
22и- |
У-параметры транзисторов в схемах ОБ и ОЭ имеют следующую связь:
Hl6 ~ ^Па "Ь^12Э ^21э |
^22э> |
|||
Йгб — |
(У 22э“Ь Ийэ)» |
(3.31) |
||
Й 16 |
~ |
—(Hla "Ь Нг»)» |
||
|
||||
Игб |
— Игэ- |
) |
||
Аналогичная связь У-параметров будет и для ламп в схемах с ОК и ОС и полевых транзисторов в схемах с ОИ и 03, если заменить ин дексы «б» на «с», «э» на «к», «б» на «з», «э» на «и».
У-параметры четырехполюсника связаны с проводимостями лампы в схеме с ОК следующими соотношениями [6, 81:
У11Н—Ни ' у а |
Уcap |
У12Н ■ =~ Н о |
(3.32) |
У21К = s - y ac5 |
s, |
У22К ; : Уак + Уа |
У» |
25
|
|
Т а б л и ц а 8.1 |
Формулы для |
расчета |
|
У«параметры |
j |
в схеме с ОБ |
в схеме о ОЭ |
||
1 + А.дэ ( / / / T)-( f/1у2\э) |
1 + (//^7-)-(///у21э) |
|
g n |
|
|
/!2 1 э /1Х1б[1 ' ^ ( ^ ^ 2 |
1э)21 |
* ш 1 ‘ + ( W n i s)! ! |
Y ' n = * g u + fi n
bn
Sit
Ylt = gll + ibl 2
bit
gti
^*t — gil ~i~ fi21
*21э f / h ~ f ^ Y 2 l 3
* 2 1 9 * 11(5 [ ’ + ( ^ У 2 , э ) 2]
*
®Тк (*2 l , f / t T ~ f /?У21э)
*21э*11б I 1 + (///У 2 1 э )* 1
— о>Ск + |
|
+ ,0Тк 1 1 + *21э № |
Х |
X (//^ К 2 1э)] |
|
*21э*11б1‘ + ( М У 2 1 , ) Ч
Asia
( 1 + *21з)*11б I 1+(М?У21э)г1
f l f r ~ flfY2\3
* „ б (1+ (///У21э)21
(0Хк {! I f r — f Н у 21 э)
* 1 1 6 (* + if ^ У 2 1э)2|
[1 + (f ! I f ) • if I f Y2 1э)!
* 1 1 6 |
P + |
Р ^ У 2 1э)21 |
|
|
Ьц э |
(1 |
+ Ала) Ацб X |
|
X |
[ ! + |
(/// У 2 1 з )2] |
|
* 2 1 э ^ ^ 2 1 э |
|
bnsf/fj- |
||
bti |
(1 + |
Л21э) Ацб X |
( 1 + * 2 1 э )* 1 1 б [1 + ( ^ К 2 1 э ) ^ |
||
|
Х [ ' + |
№ |
2 1э)21 |
||
|
|
|
|||
git |
|
|
|
f П у 2 1э |
|
|
|
|
{fl fY 2\ *Y \ |
|
|
|
|
|
* 1 1 6 l 1 + |
■ |
|
Y а — git + fizz |
|
|
|
|
|
b'22 |
|
(оС„ + |
0,Тк |
|
|
|
|
|
t 1 + (J/^Y2 \э)2) |
||
|
|
|
* 1 1 6 |
||
70