Главная  Усилительные устройства 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 [ 63 ] 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87

жения в области нижних чсстот (больи^их времен) и отсутствует малоудобный элемент связи - раздели'Гельный -конденсатор.

Другим возможным решением являе-ся использование элементов Спр, Rnv (рис. 6.7,0). С помощью кснденсатора Спр резистор Rk по переменному току оказывается присоединенным к точкам б и 5 (а не б и к, как на рис. 6.7,а, б) за счет меньшего напряжения сигнала, равного (Убэт<С^/кбт= №т-Ь /кэт, потребляет значительно меньший ток, что эквивалентно увеличению сопротивления Rk в и^бт/ибэт раз.

Естественно, сопротивление HarpysKpi переменному току будет еще больше, если использовать непоеРедственную связь (рис. 6.7,г). Наряду с этим вместо резистора можно применить ГСТ. При выборе сопротивления У?пр надо считаться с тем, что по переменному току он шунтирует резистор с^язи Rg и для того, чтобы существенно не ухудшить условия pa6ofbi выходного транзистора, следует выдержать соотношение Rnp> (? 10)/?э.

Вместе с тем с точки зрения сохранения прежнего режима работы по постоянному току транзистора достаточно выполнить соотношение пр< (0,1 ... 0,3)Rn.

Сопротивление нагрузки переменно:У току для транзистора V (в области средних частот) (рис. 6.7,)-

где

hn э э„ = Л„э RJihiia + Rn); h,i, 3 == 2,3 RJ{h,i, + R),

причем Лцэ, /2213 и Rh относятся к выхсДному транзистору.

в области верхних частот характеристики миттерного повторителя, имеющего емкостную нагрузку, можно найти из фор'У. (4.66) и (4.67), заменив в них /?н на 1/(0яН-jcoCh), где Он= ! ? . ИспользУя операторную форму записи, приходим к выражению (5.68), только в данног случае при l-fЛгЛгэ

=Сб,з/(гб,з-1-5,) гр; (6.14)

1 = (Сэк-ЬЯ<:н)/(5; + Сн); (6.15)

п = (/?г + г'б) (Сн + Сн) Сс,з /(Si + к Он); (6.16)

К А2,э^н-

Si + к Он Rr + hu!! + 1

где

Х= 1--(/?г + л'б)б-

Сэк = [1 -f (Rv + г'б) Он] Сб,з + (г + б) SiCn. (6.19)

Исследование выражения (5.78) показывает, что при сравнительно небольшой емкости Сн полоса пропускания расширяется, а при соблюдении условия (5.79), которому соответствует Ся = Сн opt, АЧХ оказывается максимально плоской. Решая уравнения (5.79), (6.14), (6.15) и (6-16) относительно Сн, получаем

С С^з - (1 + ?. Oh/Sj) С\, - 2 (Sj + к Си) (г Н- б) Сбз Ск

2[(5г + >.Сн)(У?р + г'б)Сб,з -Сэи]

Р переходном режиме так же, как у каскад? с эмиттерной коррекцией, прп емкости в эмиттерной цепи (в данном случае Сн)- превышающий критическое



hiwRa

85-500

= 0,97;

Rr + йцэ + hisRn 500 + 860 + 85-500 Сэк = [1 + (Rr + г'б) G ] Сб,з + (Rr + г'б) 5;Ск = [1 -I- (500 -- 90) 0,002] 50 + -f (500-f 90) 0,125-5 = 477 пФ; Х= 1+(р,.+ г'б)Яб,э= 1-I-(500-(-90) 0,00147 = 1,87;

X + SiRu 0,159(1,87 + 0,125-500)

2лСэ„/?н 4,77-10-2.500 = 42,8-108 Гц = 42,8 МГц,

= 0,35 = 0,35/42,8-106 = 8,35-10-9 с = 8,35 не.

в к 2

Далее, используя выражения (6.20), (6.21), (6.14) -(6.16), (5.80), (5.81), (5.48) и рис. 5.24 и 5.25, определяем Cnopt, Сн кр и соответствующие этим значениям параметры а, /я, п, а, т, б, ty, f у~ . Результаты расчета сведены в табл. 6,1.

Таблица 6.1 Результаты расчета параметров эмиттерного повторителя

ъ

С„, ПФ

и

щ

О

К

а

с

< g

< >.

>.

11,3 (критическое)

3,87

3,74

0,206

2,00

3,26

54,7

32 (при оптимальной

4,18

8,50

0,015

1,42

2,00

59,3

Примечание. При

0 ty =

8,35 НС

8 МГц

Полученные выражения (6.14) ... (6.21) можно распространить на истоковый и катодный повторители с учетом различия структуры и обозначений параметров эквивалентных схем. Так, для ис- токового повторителя с емкостной нагрузкой Сн~ С22И +1 +Сг,

C3K-4(S,--f ЯОн)СбэСк 2 [2 (Si + Я G ) {Rr + г'б) Сб,з - > Сз ] -

Выброс, время установления и частоту f эмиттерного повторителя, работающего на емкостную нагрузку, можно определить с помощью (5.81), (5.48) и рис. 5.24, 5.25.

Пример. Требуется рассчитать эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторе КТ326Б с параметрами 213 = 86, г'б = 90 Ом, гвэ = 770 Ом (Ябэ = 0,0147 См), Si=.0,125 См, Сбэ = 50 пФ, С„ = 2,5 пФ (см. пример в п. 5.3.1) и работающий от источника сигнала с сопротивлением Рг = 500 Ом на нагрузку с сопротивлением Ри = 500 Ом и емкостью Сн, равной О и С кр.

Сквозной коэффициент усиления, частоту f у^, время установления при

отсутствии емкостной составляющей у нагрузки находим по формулам (6.17), (4.66) и (5.48) с учетом (6.19) при 1-b/ijia Л21Э:



где Сг - емкость внешней нагрузки, следует принять: /б = 0, g6 3 = 0, 8г = 5, Сбэ = С!1 -Ci2n, Ск = С!ги, а также hii3 = °o, }ц1~ = оо, h2Jhii3 = S.

У эмиттерного, истокового и катодного повторителей, работающих на емкостную нагрузку, есть одна особенность, на которой следует остановиться. При усилении импульсов с крутыми фронтом и срезом, т. е. с вре.менехМ установления, меньшим, чем у повторителя (считая от входного электрода, т. е. для /?г==0), которое для эмиттерного повторителя

t (2,2 /n)? г=о =-о , /, , .-Г7-

а для истокового

2,2 (Спи - Ci2 + Сн)/ {S + G ),

выходное напряжение г (О изменяется медленнее, чем входное Ui{t); в результате возникает большой перепад напряжения на входных зажимах усилительного элемента, т. е. U\{t), сдвигающий рабочую точку либо в область отсечки [(э(/)0 или i\i{t)-0], либо в область насыщения [м^э (О^О или си (0]- Но в этих областях усилительные свойства резко ослаблены, а выходное сопротивление за счет слабого действия обратной связи оказывается весьма большим, в результате скорость переходного процесса определяется в основном постоянной времени (Сб-э +Ci,)/?h или (Спи-Cijh+Ch)/?!!. Для устранения этого нежелательного явления следует использовать, с одной стороны, широкополосные усилительные элементы, а с другой стороны, более мощные усилительные элеменгы, и повысить напряжение питания.

Каскады усиления мощности. С точки зрения построения широкополосные каскады усиления .мощности имеют много обшего с каскадами усиления напряжения, а иногда между ними и вовсе нет различия. Напри.мер, если у каскада усиления напряжения сопротивление (резистор) является элементом связи, то у каскада усиления мощности таким же образом расположенный элемент может представлять собой внешнюю нагрузку. Среди каскадов с непосредственной связью наибольшее применение нашли эмиттерный, истоковый и катодный повторители, поскольку между ни.ми п внешней нагрузкой могут отсутствовать элементы связи. Дело в том, что в сложных систе.мах приходится передавать сигналы от одного устройства к другому с помощью коаксиального кабеля, чтобы защитить цепь сигнала от поме.х, особенно от переменных электрических полей. Так, при большой длине кабеля можно обеспечить режим бегущих волн, при котором искажения фронта оказываются минимальными. Естественно, что в этом случае на дальнем конце кабель нагружается на сопротивление, равное его характеристическому сопротивлению Zc обычно порядка 75-160 Ом. Если длина кабеля невелика, то влияние кабеля сказывается в виде шунтирующего действия его емкости, цогонные значения ко-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 [ 63 ] 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87