Файл: Стабилизация параметров транзисторных усилителей..pdf

В к а с к а д а х р а с с м а т р и в а е м о го

в и д а

т р а н з и с т о р ы

ч ащ е

всего

и сп о л ьзу ю тся в

р е ж и м е

А Д

и,

к а к

п р а в и л о ,

п ри м ен яется

р ези сти в н о -ем к о стн ая

и н е п о с р е д с т в е н н а я

гал ьв ан и ч еск ая связь .

Н аи б о л ее

п олно

в

р е ж и м е

А

'в о зм о ж н о с ти

т р а н з и ­

сто р а

в у си ли тельн ом

к а с к а д е

м о гу т б ы т ь

и с п о л ь зо в а н ы

при р азм ещ ен и и

р аб о ч ей точки н а

с р е д н е м

у ч а с т к е

н а ­

грузочной

х а р а к те р и с ти к и

по

п е р е м е н н о м у

то к у .

Д а н ­

ный реж и м

л егко

п р о к о н т р о л и р о в а ть с

п о м о щ ь ю

о с ц и л ­

л о гр а ф а ,

т а к

к а к

д л я

него

х а р а к т е р н о

п о я в л е н и е

о г р а ­

ничений

о д н о вр ем ен н о

д л я

о б еи х

п о л у в о л н

в ы х о д н о г о

си гн ал а .

П ри за д ан н о й

вел и ч и н е

н а п р я ж е н и я

и с то ч н и к а

п о ­

стоянного

то к а

н е и ск аж ен н ы й

с и гн а л

с

н а и б о л ь ш е й

ам п л и ту до й

м о ж ет б ы ть п о л у ч ен

при у с л о в и и ,

что

у го л

н ак л о н а н агр у зо ч н о й

х а р а к т е р и с т и к и

по

п е р е м е н н о м у

току

р авен

у гл у

н а к л о н а

с о о тв етс тв у ю щ е й

х а р а к т е р и ­

стики

по

п о с то я н н о м у

то к у . Э то

д о с т и ж и м о

в с л у ч а е ,

когд а со п р о ти вл ен и е

н а гр у зк и

по

п е р е м е н н о м у

то к у

з н а ­

чи тельн о

б о л ьш е

с о п р о ти в л ен и я

н а г р у з к и

н а п о с т о я н ­

ном токе.

Д а н н ы й

р еж и м

х а р а к т е р е н

д л я

п р о м е ж у т о ч н ы х

сопротивление' п о сл ед у ю щ его

к а с к а д а ,

к а к

п р а в и л о ,

з н а ­

ч и тельн о

б о л ьш е

с о п р о ти в л ен и я

ан о д н о й

н а г р у з к и

п р е ­

д ы д у щ его к а с к а д а ,

и п о это м у

ч асто

м о ж н о

о г р а н и ч и т ь с я

построен и ем

н а гр у зо ч н о й

х а р а к т е р и с т и к и

по

п о с т о я н ­

ном у то ку .

В

у си л и тел ьн ы х ' к а с к а д а х

н а т р а н з и с т о р а х

с

р е з и ­

сти вн о -ем костн ой

и

н еп о ср ед ств ен н о й

г а л ь в а н и ч е с к о й

с в я зью

н ео б х о д и м о сть

п о стр о ен и я н а г р у зо ч н ы х

х а р а к т е ­

р и сти к

п о

п о сто ян н о м у

и

п ер ем ен н о м у

то к у ,

к а к

п р а ­

ви ло,

о т п а д а е т л и ш ь

в

том

с л у ч а е ,

к о гд а

к а с к а д

с о б ­

щ им

эм и т те р о м

или с

о б щ ей

б а зо й

н а г р у ж е н

н а к а с к а д

с общ и м

к о л л е к то р о м .

В

с л у ч а е

ж е

п о с л е д о в а т е л ь н о г о

со ед и н ен и я

м е ж д у

собой

к а с к а д о в

с

о б щ и м

э м и т т е р о м

или

с

о б щ ей б а зо й

у го л

н а к л о н а н а гр у зо ч н о й

х а р а к т е ­

ри сти ки

по

п е р е м е н н о м у

то к у зн а ч и т е л ь н о

б о л ь ш е

у г л а

н а к л о н а н агр у зо ч н о й

х а р а к т е р и с т и к и

по

п о сто я н н о м у

току .

В

эти х

у с л о в и я х

а м п л и т у д а

н а п р я ж е н и я

вы ходного

с и г н а л а

м о ж е т

б ы ть

за м е т н о

м ен ьш е

0,5 £ .

Р а с с м о т р и м

у с л о в и я .построения

н агр у зо ч н ы х х а р а к ­

те р и с ти к

к а с к а д а

с

р ези сти вн о -ем к о стн о й связью .

П р и

это м

б у д ем п о л а г а т ь ,

что

с о п р о ти в л е н и е н а гр у зк и я в ­

л я е т с я

ч и сто

акти в н ы м ,

к о гд а н а г р у з о ч н а я х а р а к т е ­

р и с ти к а п р е д с т а в л я е т

собой

п р я м у ю л и н и ю . П р и к о м ­

п л ек сн о м х а р а к т е р е со п р о ­

т и в л е н и я

н а г р у зк и в ы х о д ­

н а я д и н а м и ч е с к а я х а р а к т е ­

р и с ти к а

и м еет

в и д

э л л и п с а

с ц е н тр о м в то ч ке п о к о я (н а

рис.

7-4 — то ч к а

А ) .

О б ы ч ­

но п о с тр о и т ь та к у ю х а р а к ­

Рис. 7-6. Нагрузочная характе­

т е р и с т и к у

в е с ь м а

сл о ж н о

д а ж е

п р и

ч и сто

си н у со ­

ристика

усилительного

кас­

када.

и д а л ь н о й

ф о р м е

с и гн а л а

[Л . 3].

П о э т о м у

т а к о г о

р о ^ а

х а р а к т е р и с т и к а

при

п р а к ­

ти ч еск и х

р а с ч е т а х п р и м ен я е т ся

к р а й н е

ред ко .

Н а г р у з о ч н а я

х а р а к т е р и с т и к а

по

п о сто ян н о м у

току

р о го и з о б р а ж е н а

н а

рис. 3-2,

м о ж е т

б ы ть

п р ед став л ен а

в в и д е (р и с ..7 -6 ):

/ Kp=

( £ - £ / Kp ) tg a ,

(7-8)

А ф — (Е — U кр) guo,

(7-9)

гд е £ н о = 1 /# н о — п р о в о д и м о сть

н а г р у з к и

по

п остоян н ом у

то к у .

Н а г р у з о ч н а я

х а р а к т е р и с т и к а

по

п о сто ян н о м у

току

п о з в о л я е т о п р е д е л и т ь п о л о ж е н и е

р аб о ч ей

точки н а

в ы ­

х о д н ы х с т а ти ч е с к и х

х а р а к т е р и с т и к а х

при

и звестн о й

в е ­

л и ч и н е н а п р я ж е н и я

и сто ч н и ка п и тан и я,

со п р о ти влен и я

н а г р у зк и п о с то я н н о м у то к у и

н а п р я ж е н и я см ещ ен и я .

Н е п о с р е д ст в е н н о

из

рис.

7-6

п о л у ч аем в ы р а ж е н и е

Аф = U кр t§T b = U Kp (gno _h g n ) ,

(7-10)

гд е £ и = 1 //? н — п р о в о д и м о с т ь н а г р у з к и по

п ер ем ен н о м у

то к у .

И з

(7-9)

и

(7-10)

к о л л е к т о р н о е

н а п р я ж е н и е

в

р а б о ­

чей точке

UKP =

E

Ёп0

(7-11)

gn’

2giiô +

откуда

соп р о ти влен и е

н а гр у зк и

по

п о с т о я н н о м у

то к у ,

о п р ед ел яю щ ее н ак л о н с о о тв ет с тв у ю щ е й

н а г р у з о ч н о й

х ар актер и сти ки ,

Яно —

(

ц т -

2 J

(7-12)

И з

(7-10)

и

(7-12)

то к

в

рабочей

то ч к е

/

__

ЬдЕ — и т

(7-13)

к р “

№

*АЕ ~

2 и т

*

г д е

U a

=

] /

2 P „ a R ,

(7-14)

или

Um — ^A U кр-

(7 -1 5 )

П р и в ед ен н ы е

ф о р м у л ы

п о л н о стью

с п р а в е д л и в ы

т а к ­

ж е

д л я

к а с к а д а

с 'п о с л ед о в ате л ь н о й

О О С ,

с х е м а

к о т о ­

рого

и зо б р а ж е н а

н а

рис. 3-5,

в с л у ч а я х , к о г д а

R 'h ^ R 'o . c ,

и д л я

к а с к а д а

с н е п о с р ед с тв е н н о й

г а л ь в а н и ч е с к о й

связью ,

сх ем а

к о то р о го

и з о б р а ж е н а

н а

ри с.

5-10.

Е с л и

ж е

у сл о ви е

R 'n ^ R '0.с н е

в ы п о л н я е т с я , то

tg а =

ag'o. с 4* gnu

(7-16)

а уравнение д л я

(Укр

приним ает ви д :

*Eg:

ВО

(7-17)

Ёпо 4" glT

5*110

( 2а 4

g о.с

)

(■

П р и

g 'о .с=

1/Я /о.с =

°о

(7 -17) с о в п а д а е т

с

(7 -1 1 ). Д л я

к а с к а д о в с

п а р а л л е л ь н о й

О О С

(см . сх е м у

ри с.

3 -4)

п р и ­

вед ен н ы е

ф о р м у л ы

с п р а в е д л и в ы ,

если

/ н = / к + / б « / к,

что

в ы п о л н я ет с я

в

п о д а в л я ю щ е м

б о л ь ш и н с тв е

с л у ч а е в

п р ак ти к и .

Д л я

у с и л и те л я , сх е м а к о то р о го

и з о б р а ж е н а

н а

рис. 5-11,

п р и

со еди н ен и и

т р а н з и с т о р о в ,

з а м е т н о

р а з ­

л и ч а ю щ и х ся

по

м о щ н о сти ,

н е о б х о д и м о

у ч и т ы в а т ь

т о к

180

б а зы

в т о р о го к а с к а д а .

В

это м

сл у ч ае

по

ф о р м у л е

(7-13)

м о ж е т б ы т ь

р а с с ч и та н

то к

в

н а гр у зк е п ервого

к а с к а д а

/н1=

7 з= /,(1 + /(и -|-/б 2 -

(7 -18)

В

к а с к а д а х с т р а н с ф о р м а т о р н о й

связью

(см . рис. 7 -4)

у гол

н а к л о н а н агр у зо ч н о й

х а р а к те р и с ти к и

по

п ер ем ен ­

н о м у

то к у ,

к а к

п р а в и л о ,

зн ач и тел ь н о

м ен ьш е, чем

у

со ­

о т в е т с т в у ю щ е й

х а р а к т е р и с т и к и

по

п остоян н ом у

току,

т а к

к а к

с о п р о ти в л е н и е

п ерви ч н о й о б м о тки

тр а н с ф о р м а ­

т о р а

п о п о с то я н н о м у

то к у

( r i)

обы чно

н евели ко .

Д л я

к а с к а д о в с п о с л е д о в а т е л ь н о й О О С

t g a

=

eglgo.c

(7-19)

agrо.с "I" S\

П р и м е м ,

что

п о л н о е

со п р о ти вл ен и е

н агр у зк и

так о го

к а с к а д а по п ер ем ен н о м у то к у

г д е

Л .* =

r

i~ir r , 2m\ ‘ R ' и*

(7-20)

r t

__

Г2

„

Р '

__ *Н .

r

ü "

F

* 1 “

п?

’

п — к о э ф ф и ц и е н т т р а н с ф о р м а ц и и .

Н а г р у з о ч н а я

х а р а к т е р и с т и к а

по

п ерем ен н о м у

то к у

к а с к а д а

р а с с м а т р и в а е м о г о

ти п а

по

а н ал о ги и с

(7-10)

Лер —

—

t А

’

(7-21)

г д е

g Hl =

1JR hZ — сум м арная

проводим ость

нагрузки:

д

___________

(7-22)

g 'l + g l V + g 'J g 'u ) ’

р а м е т р о в и х а р а к т е р и с т и к

м ал о м о щ н ы х

о д и о так тн ы х

т р а н зи с т о р н ы х у си л и тел ей ,

р а б о та ю щ и х

в р е ж и м е А,

д а н а в т а б л . 8-1.