Главная Бухгалтерия в кармане Учет расходов Экономия на кадровиках Налог на прибыль Как увеличить активы Основные средства
Главная ->  Схема линии радиосвязи 

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




Рис. 4.8. Схемы электрические принципиальные на биполярном (а) и полевом (б) транзисторах

рах показаны на рис. 4.8. В приведенных схемах используется резисторно-емкостная связь между каскадами. В схеме усилителя на биполярном транзисторе Cpi предохраняет источник сигнала от попадания на него постоянного напряжения. Раздел1гтельный кон денсатор Срг препятствует прохождению постоянной составляющей тока из выходной цепи на вход следующего каскада, но пропускает переменную составляющую усиленного сигнала. С помощью резисторов ?д), Rb.2, Раз, Рд4 подается фиксированное смещение на базе транзисторов, РъСэ обеспечивают автоматическое смещение н 102

мпературную стабилизацию токов транзисторов. Резистор Рк , ужит для подачи на коллектор напряжения питания и выделе-ЙИЯ усиленного полезного сигнала. Конденсатор Сбл предохраняет источник питания от попадания переменной составляющей.

Аналогичные элементы имеет схема усилителя на полевом транзисторе. Конденсаторы Ср выполняют такие же функции, как И в предыдущей схеме; через резисторы Рз подается напряжение смещения в цепи затвора; элементы Р^Са обеспечивают постоянное автоматическое смещение на входе транзистора; на сопротивлении нагрузки Рс выделяется усиленный сигнал.

Процесс усиления схемы на биполярном транзисторе выражается определенной взаимосвязью электрических величин:

На рис. 4.9 дано графическое пояснение этой взаимосвязи. На входе усилителя приложено напряжение VmBxUcm, синфаз-но с которым изменяется ток базы (под С/в понимается разность потенциалов между базой н эмиттером). Изменение базового тока приводит к пропорциональному изменению тока в выходной коллекторной цепи транзистора /к, а следовательно, и напряжения на коллекторе, которое равно разности напряжения источника и падения напряжения на резисторе Рк. Из этого следует, что максимальному значению напряжения на входе усилителя соответствует минимальное значение напряжения на выходе, т. е. транзистор в данном случае повернул фазу входного сигнала на 180°,


Е

Рис. 4.9. Пояснение процесса усиления сигнала для схемы с общим эмиттером:

о - входная характеристика; 6 - выходная характеристика



в связи с этим изменение тока коллектора при изменении тока базы происходит не по статической, а по динамической характери стике, наклон которой зависит от величины сопротивления Rk.

При работе усилительных каскадов, выполненных на полевом транзисторе или лампе, по динамическим характеристикам таким же образом можно определить ток стока или анодный ток.

Из построения, приведенного на рис. 4.9, можно определить следующие величины:

входное сопротивление

коэффициент усиления по напряжению

= твых/твх.

где С/т вых= (t/к тол:-С/кт1/ )/2; Uт вк= {б т%х-U6min)/2.

Коэффициент усиления по напряжению можно определить и по широко известной фор.муле Ku=SRk, где 5 - крутизна характеристики транзистора; Rh - сопротивление нагрузки по переменному току, представляющее собой параллельное соединение Rk и Rex.cr. следующего каскада.

Для рассматриваемой схемы с ОЭ S=/121/11, следовательно,

Kv= hiiRJhu.

Анализируя эту формулу, можно сделать вывод, что коэффициент усиления по напряжению прямо пропорционален коэффициенту передачи по току h2i = P и обратно пропорционален hn - входному сопротивлению транзистора; коэффициент усиления по току

Kl - /твых/твх - кт/бт ИЛИ Kl = h2lRKl {Rk + Rbx.c);

коэффициент усиления по мощности Кр = KvKi. .

В схеме усилителя, приведенной на рис. 4.8, а, рабочая точка задается с помощью фиксированного напряжения смещения, подаваемого от источника £ к через делитель напряжения /?д|/?д2-Сопротивление делителя можно определить из соотношений

/?д2=С/б д.

Ток делителя обычно выбирается в пределах /д= (2... 5)/б.

Пренебрегая малым внутренним сопротивлением источника питания, можно считать, что R\ и Rb2 включены параллельно друг другу и Лвх транзистора. Для удовлетворительной работы транзи-104

тора необходимо, чтобы /?д(/?д2/(?д1+?я2)>?вх, т. е. делитель, образованный резисторами Rb.i и Rnz, должен обладать достаточно большим сопротивлением.

Разделительный конденсатор и входное сопротивление последующего каскада образуют делитель напряжения. Чтобы напря-исение на входе следующего каскада значительно не уменьшалось, необходимо выдерживать соотношение 1/ыСр<С./?вх.

Болыное значение в работе усилителей играет стабилизация рабочей точки. Для транзисторных схем серьезным дестабилизирующим фактором является температура. Если не предусмотреть специальных мер, то температурная нестабильность может вызвать значительные нелинейные искажения усиливаемых сигналов. Для стабилизации рабочей точки довольно часто используется схема эмиттерной стабилизации в виде элементов /?эСэ.

При прохождении через R3 тока эмиттера создается напряжение, которое прикладывается навстречу фиксированному прямому напряжению смещения, снимаемому с резисторов RnsRai- При увеличении температуры возрастает постоянная составляющая коллекторного, а следовательно, и эмиттерпого токов, так как /э = /к-Ь/б. Увеличивается падение напряжения на Ra, в результате суммарное напряжение между эмиттером и базой уменьшается, что Приводит к уменьшению тока базы, а следовательно, и тока коллектора. При уменьшении температуры ситуация будет обратная. Конденсатор Сэ выбирается достаточно большой емкости (порядка десятков микрофарад) и служит для отвода переменной составляющей эмиттерпого тока от резистора /?э.

Существует несколько видов межкаскадных связен: гальваническая (непосредственная), трансформаторная и емкостная. Наибольшее распространение в схемах УЗЧ с резисторпой нагрузкой Олучила емкостная связь.

Усилитель, состоящий из двух каскадов с емкостной связыо' ежду ними, показан на рис. 4.8. Рассмотрим АЧХ резисторного усилителя, собранного на биполярных транзисторах. Для этого составим полную эквивалентную схему первого каскада усилителя

ис. 4.10), а также эквивалентные схемы для низких, средних и

Рис. 4.10. Полная эквивалентная схема первого кас-ЧДа усилителя на биполярных транзисторах с ем-Юстиой межкаскадной Вязью




1 II

/-к

1-1-1

[ 1

Г

Рис. 4.11. Эквивалентные схемы усилителя для низких (а), средних (б) и верхних (е) частот

верхних частот усиливаемых сигналов (рис. 4.11), показав в этих схемах лишь те элементы, которые оказывают существенное влияние на свойства усилителя в рассматриваемом диапазоне частот. Транзистор заменяют его Т-образной эквивалентной схемой; последовательно или параллельно соединенные элементы заменяют одним эквивалентным элементом. Так, делитель напряжения iRfl,/?,2 заменен одним сопротивлением Ня=РмКа2/{Рл1+л2), сопротивление в цепи коллектора Rk\ и входное сопротивление следующего каскада /?вх.сл заменены эквивалентным сопротивлением =/?к1/?вх.сл/(/?к+Лвх.сл); суммарная монтажная емкость и входная емкость следующего каскада в сумме представляют собой полную емкость, нагружающую каскад Co= C -f Свх.сл.

Из полной эквивалентной схемы, представленной на рис. 4.10, видно, что в ее состав входят частотно-зависимые сопротивления емкостей, часть которых включена по отношению ко входу и выходу каскада последовательно (Cpi и Срг), а часть - параллельно какому-нибудь элементу схемы (Ск, Сэ, Со). Влияние этих емкостей на уровень выходного напряжения, а следовательно, и на коэффициент усиления на различных частотах проявляется по-разному. С понижением частоты емкостное сопротивление разделительных конденсаторов Cpi и Срг увеличивается и возрастает их влияние на работу схемы. Сопротивление {Хс ) и /?вх.сл представляет собой делитель напряжения, и чем больше напряжения падает на (А^Ср ), тем меньше его прикладывается ко входу следующего каскада, т. е. в конечгюм итоге с уменьшением частоты коэффициент усиления уменьшается, а АЧХ падает вниз (рис. 4.12). 106

f.O 0.7

Рис. 4.12. АЧХ резисторного каскада

В ТО же время влиянием емкостей Ск и Со можно пренебречь, так как на низких частотах их сопротивления гораздо больше сопротивлений тех элементов, к которым они подключены параллельно. Конденсатор Сэ, как правило, выбирается большой емкости, и даже на низких частотах его сопротивление невелико и оказывается меньше сопротивления Яэ, поэтому падением переменного напряжения на ?эСэ можно пренебречь. Учитывая все сказанное, эквивалентная схема резисторного усилителя для низких частот приобретает вид, показанный на рис. 4.11,а.

При переходе в область средних частот сопротивления разделительных конденсаторов Xz=\lc Ср уменьшаются и уже не оказывают существенного влияния на работу схемы, падением напряжения на них можно пренебречь. Сопротивления же малых емкостей Ск и Со остаются еще достаточно больншми на средних частотах, и поэтому их тоже можно не учитывать. Эквивалентная схема для средних частот (рис. 4.11,6) не содержит реактивных элементов, и АЧХ в этом диапазоне имеет равномерный характер, а коэффициент усиления - максимальное значение (рис. 4.12).

При дальнейшем увеличении частоты сопротивление емкостей Хс =1/(ОвСо и Хс =1/швСк уменьшается, шунтируется сопротивление нагрузки Нн и снижается коэффициент усиления транзистора. В результате АЧХ усилителя имеет завал на верхних частотах, а эквивалентная схема приобретает вид, показанный на рис. 4.11, е. Граничными частотами нижнего /н и верхнего fa диапазонов называются частоты, на которых коэффициент усиления падает в 1,4 раза по сравнению с максимальным значением, т. е. составляет 0,7Кср (рис. 4.12).

Для уменьшения завала АЧХ в области нижних частот емкость разделительного конденсатора увеличивают до десятка микрофарад, а в усилителях в микроминиатюрном исполнении вообще от нее отказываются (применяют непосредственную межкаскадную связь). Чтобы уменьшить спад ЛЧ.Х на верхних частотах, уменьшают сопротивление нагрузки или берут транзистор с более высокой граничной частотой. В особых случаях для выравнивания частотной характеристики вводят в схему усилителя элементы частотной коррекции.

Довольно равномерный вид АЧХ резисторного каскада, небольшие размеры, масса, стоимость, простота конструкции обес-



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

© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95