Эта величина получилась в 2,4 раза больше требуе-wroff (2 ком). В связи с этим применим шунт R, который в параллельном соединении с Явых уменьшит i?Bbix в 2,4 раза. Для этого надо взять ?ш примерно в (2,4 - 1) = 1,4 раза меньше /?вых. т. е. 82 ком.

Действительно, теперь

125-82

5,72-0,8(125 + 82)

1,9 ком.

Пересчитанное к первичной обмотке сопротивление нагрузки без шунта составляло: -

5.72-156

а с шунтом уменьшилось в 6,3 \

= 1,08 раза,

- = 6300 ом.

т. е. стало

f 6,3

Rj, = YЩ 5,8 ком.

Соответственно ток коллектора в рабочей точке должен быть выбран не менее 0,56 жа-1,08= 0,61 ма. Примем /э = 1 ма, и дальнейший расчет каскада может быть проведен по формулам малосигнального усилителя с i?h = = Я'и = 5,8 ком.

Каскад усиления промежуточной частоты с одиночным колебательным контуром

Расчет каскадов усиления промежуточной частоты осуществляется с помощью {/-параметров транзистора. Каждый {/-параметр представляется суммой активной и реактивной проводимостей, причем реактивная проводимость выражается с помощью эквивалентного конденсатора, емкость которого может быть как положительной, так и отрицательной величиной,

й1 = ёи + /wCii;

- - = giz + /wCis;

У22= §22+ /(йСаг-

Таким образом, для расчета надо знать восемь параметров (четыре активные проводимости и четыре емкости), характеризующих транзистор иа данной частоте в избранной рабочей точке. Определение этих параметров изложено в разделе 10-5. Типичная рабочая точка транзистора в усилителе промежуточной частоты: /э = 0,5 ма; Uk = = 3 9 в; схема - с общим эмиттером.

Для предотвращения возможности самовозбуждения и неустойчивой настройки каскада присущая транзистору внутренняя обратная связь, выражаемая параметром йа. нейтрализуется (рис. 10-52).

Из П-образного варианта эквивалентной схемы транзистора в {/-параметрах следует, что для устранения внутренней обратной связи достаточно между базой и коллектором транзистора включить внешнюю цепь, проводимость которой равнялась бы {/12, причем у нейтрализованного транзистора параметр 1/2 будет равняться нулю. На практике это делают включением iC-цепочки через понижаю-. щнй трансформатор, переворачивающий фазу выходного напряжения. В качестве такого трансформатора используют обмотку, индуктивно связанную с катушкой колебательного контура, или контурную катушку с отводами (рис. 10-53).

Выход

Выход

Рис. 10-52. Нейтрализация внутренней обратной связи транзистора.

а - принцип нейтрализации параметра г/; б - реальная схема нейтрализации с трансформатором (источника питания не показаны).

Рнс. 10-53. Практическая принципиальная схема каскада усиления промежуточной частоты с неи-тралиаацией (а) и вариант схемы нейтрализации с автотрансформаторной связью (б).

Отношение числа витков п = - целесообразно выби-

рать порядка 5-10, причем необходимые элементы ней- . трализующей цепочки рассчитываются по формулам:

Cw=-пС,2; Rn=---:Г~

В варианте схемы с последовательным соединением элементов нейтрализующей цепочки:

<oC%Rn

Далее расчет каскада ведут по параметрам нейтрализованного транзистора:

CnN = 0; giiN = §21 - gi2i = C21 - C12,

e2ZN = gz2 -

C22N - C22 -

Наибольший коэффициент усиления по мощности на резонансной частоте может достигать значения

nNg22N ~ igugiz

KpNuaKc -

где Т) - к. п. д. колебательного контура, определяющий потери мощности в нем.

здесь Q - добротность нагруженного контура с учетом внесенных в него со стороны схемы сопротивлений, а Qx - добротность холостого контура (вне схемы). Таким образом, для предотвращения лишних потерь мощности в транзисторных усилителях промежуточной частоты всегда надо стремиться к максимальной добротности применяемых колебательных контуров вне зависимости от требуемой полосы пропускания. Последняя определится нагруженной добротностью контура Q , и необходимая величина Qh рассчитывается как

п *

- Д/

где /q - резонансная частота каскада, а Д/ - требуемая полоса пропускания его на уровне - 3 дб.

Для реализации наибольшего коэффициента усиления по мощности KpNwaKc надо также правильно рассчитать связь колебательного контура с транзистором.

Колебательный контур в транзисторном усилителе промежуточной частоты служит не только для придания избирательных свойств усилителю, но выполняет еще функции согласования проводимости нагрузки у„ с выходной проводимостью транзистора

Максимальное усиление по мощности обеспечивается при условии, что внесенные в контур активные сопротивления со стороны нагрузки и со стороны выхода транзистора равны друг другу. Отсюда вытекает и необходимое соотношение между числами витков и w:

g22N

где т = ~- - коэффициент связи контура с транзистором, а 1= --то же с нагрузкой. Для окончательного расчета колебательного контура надо выбрать его характеристическое сопротивление

задавшись определенным значением емкости С или индуктивности L. При решении этого вопроса руководствуются

соображениями стабильной настройки и получения высокой холостой добротности.

Необходимый коэффициент связи контура с транзистором при рассчитанных значениях §22л/. Q. Qh и % определяется по формуле

2QHQg22W

После расчета величины т на основании уже получен-определяется необходимое значение

ного значения

коэффициента /.

В целях упрощения конструкции катушки иногда принимают т = 1 {w, = w). Тогда величина q однозначно определяется из последнего соотношения как

2Qt,g22N

и по ней рассчитывают необходимые значения L и С. Также в целях упрощения конструкции катушек

часто выбирают = г^н. т. е. п = При этом цепь

нейтрализации включают непосредственно между базами транзисторов двух следующих друг за другом каскадов.

Полное согласование требует также удовлетворения определенных соотношений между реактивными составляющими, вносимыми в колебательный контур. Эти требования сводятся к тому, чтобы колебательный контур настраивался в резонанс на усиливаемую частоту с учетом внесенных в него емкостей, и предусматривают включение в колебательный контур конденсатора С, емкость, jjoto-рого уменьшена против принятой в расчете емкости С на сумму внесенных емкостей,

С = С - (mC22N + lCg + С„),

где См - монтажная емкость контура, в том числе собственная емкость катушки индуктивности L.

Входная проводимость транзистора в нейтрализованном каскаде

J/bx = yiiN

и не зависит от сопротивления нагрузки каскада. То же относится к выходной проводимости транзистора, которая в нейтрализованном каскаде не зависит от сопротивления генератора сигнала:

J/вых - yszN-

- Таким образом, нейтрализация позволяет сделать настройку колебательных контуров в многокаскадном усилителе взаимно независимой и существенно облегчает налаживание усилителя.

Пример. Рассчитать каскад усиления промежуточной частоты /о = 465 кгц с полосой пропускания Д/ == 12 кгц на транзисторе типа П12. В рабочей точке (i/к = 6 в; /э= 1 ма) на частоте 465 кгц его параметры составляют: gjj = 1,38 ммо; gj2 == - 7,85 мкмо; g2i = 30 Maje; g22 = = 25,6 мкмо; Сц = 850 пф; Cj2 = - 14,5 пф; Сц = = 1 840 пф; С23. = 45,5 пф.

Выберем коэффициент трансформации в цепи нейтра-

лизации п = - = 6. Тогда элементы цепи нейтрализа-ции должны составлять:

Cn= - nCj2 = - 6 (-14,5) = 87 пр;

6(-7,85-10-в)

= 21 103 ом.

,§ 10-7]

Практические схемы с полупроводниковыми приборами

а. Вгварианте с последовательным соединением и С^у:

Коэффициент связи с нагрузкой

ffiiH ffiiH 0j56

- = т - -

= 0,077.

IRn (2Л465.108)2(87.10-12)221 -10

Нагруженная добротность должна составлять:

720 ом.

колебательного

контура

Qh =

= 39.

. Примем Qx = 150 и получим к. п. д. колебательного контура:

Определим параметры нейтрализованного транзистора:

e±iN = ёи - ngi2 = 1,38.10-3 6 (-7,85.10-6) = = 1,43-10-8 мо; gziN = gii - en g2i = 30.10-s mo; g2m = 8&2 -

- Sl = 25,6.10-6 + LEllOzl = 27.10-6 o; n 6

Итак, катушка колебательного контура должна иметь отводы от 56% витков для связи с коллектором (т = 0,56)

и от 56% -f 65,5% (n = 6) для цепи нейтрализа-

ции (считая от конца, присоединенного к коллектору транзистора), а катушка связи со следующим транзистором в отсутствие индуктивности рассеяния (при размещении ее в общем броневом сердечнике с контурной катушкой) должна содержать 7,7% (/ = 0,077) полного числа витков контурной катушки.

Считая См = 15 и Сн = Cjiiv. определим необходимую емкость схемного конденсатора колебательного контура:

С = С - (mC22N + Сн + С„) = 300 - (0,562.48 -Ь -f 0,0772.937 -f 15) = 264 пф.

10-7. ПРАКТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ПРИБОРАМИ

Усилитель для слухового аппарата (рис. 10-54)

C-aN = Сп - пСг2 = 850 -Ь 6.14,5 = 937 пф; C21N = Cei - С12 = - 1 840 -f 14,5 = - 1 825 пф; Ci2 . , 14,5

=45.5-Ь

= 48 пф.

Максимальный коэффициент усиления

м 1 1

0,74 [(30.10-8)2+ (-2-3,14-465-103.1 825.10-6)2] 4-1,43-10-3-27-10-6

= 4 640,

т. е. 36,7 дб.

Считая, что полезной нагрузкой данного каскада является входное сопротивление аналогичного следующего каскада усиления промежуточной частоты, примем gn - - giiiv= 1,43-10-3 mo.

Тогда отношение витков

- V S 1Л,43-10-8 7 3 У g22N У 27-10-6

Из соображений стабильной настройки выберем емкость колебательного контура С = 300 пф. Тогда

1 140 ом

и коэффициент связи составлять:

2-3,14-465-108-300.10-12

контура с транзистором должен

W г

Пк

2QHQg22N

0,74

2-39-1140-27-10-6

= 0,56.

Рис. 10-S4. Схема усилителя для слухового аппарата.

Коэффициент усиления около 70 дб. Выходная мощность 2 мет. Сопротивление телефона постоянному току 250 ом. Подбором сопротивления, отмеченного на принципиальной схеме звездочкой (56 ком), уточняется рабочая точка выходного транзистора: его ток коллектора должен составлять 2 ма. В схеме могут быть также применены транзисторы типов П13Б (в первых двух каскадах) и П13А (в третьем и четвертом каскадах). В качестве микрофона можно применять как пьезоэлектрический, так и электромагнитный капсюль.

Усилитель для переносного граммофонного проигрывателя (рис. 10-55)

Выходная мощность 400 мет при входном напряжении около 300 ме. Полоса усиливаемых частот 60-8 000 гц. Среднее потребление тока при воспроизведении музыки около 30 ма. Термосопротивление ТС типа КМТ-12 на 130 ом (при температуре 20° С) обеспечивает температурную, стабилизацию транзисторов выходного каскада. Подбором сопротивления, отмеченного звездочкой (3 к), устанавливается начальный ток коллекторов у транзисторов выходного каскада (типа П13А). Он должен составлять в отсутствие сигнала 3 ма. Оба трансформатора собираются на сердечниках из пластин Ш-12, набор 18 жж. Трансформатор Tpi имеет обмотки: / - 1 950 витков провода ПЭЛ, О, 2; И -2.x 500 витков провода ПЭД 0,3 (оба