а входное сопротивление транзистора

- У --J--

Для достижения максимального эффективного коэффициента усиления по мощности внутреннее сопротивление генератора сигнала должно равняться величине Явх.с-

При /?н = н.с и i?r = ?вх.с

Рэфф = Рмакс-

Ввиду сложности достижения полного согласования обычно в каскадах с общей базой и общим эмиттером R < <С Rh-c- Тогда справедливы следующие приближенные формулы:

. . BX 5 hi.

В каскадах с общим коллектором обычно ? причем справедливы приближенные соотношения:

Кр f Кг,

А.1

Ki =

1 +18,5-10-в.2000

= 31;

32-2000

1 100(1 +18,5-10-6.2000)-2,8-10-4-32.2000 Кр = 1 770 (32,5 дб);

1 10018,5-10-6+ -)-2,8.10-4-с

18.5-10-8 +

2 000

= 1 080 ом. По приближенным формулам (для схемы с ОЭ) Ki = 32; 32-2 000

1 100

= 58;

= 1 850 (32,7 дб); i?Bx = 1100 ом.

Легко заметить, что погрешность приближенного расчета не превышает 5%.

Расчет многокаскадных усилителей (рис. 10-44) ведут покаскадно, в направлении от последнего каскада к первому. При этом из-за наличия междукаскадных цепей связи, в сопротивлении которых теряется часть мощности, передаваемой от одного транзистора к следующему, коэффициенты усиления каскадов по току и по мощности оказываются меньше рассчитываемых по приведенным выше формулам для одиночного транзистора. Коэффициенты же усиления по напряжению остаются такими же, если правильно определять сопротивление нагрузки R и сопротивление генератора сигнала R для каждого каскада.

/-а каскад

Z-й /саскад

о-и каскад

Следует иметь в виду, что во все приведенные формулы надо подставлять значения й-параметров для того способа включения транзистора, который рассчитывается.

Пример. Дано: Rh = 2 ком и параметры транзистора в рабочей точке: й„ = 1 100 ом; hz = 2,8-10-*; feg,= 32; hz2 = 18,5 мкмо (схема с ОЭ).

Определить Ki, Ки, Кр и R.

По точным формулам

Рис. 10-44. Многокаскадный усилитель с i;c-cBH3bro на транзисторах.

Обозначим через i?cBfe параллельное соединение всех схемных сопротивлений, шунтирующих входную цепь транзистора к-го каскада и выходную цепь транзистора предыдущего {к - 1)-го каскада, так что

1 1 . 1 I 1

Rck Rik Rk Rsk

Тогда в качестве сопротивления нагрузки {к - 1)-го каскада надо принимать парал-лельное соединение R и Ябха:

CBfeBXfe

СВ& + BXft

где /?Bxfe - входное сопротивление транзистора к-то каскада, а в качестве сопротивления генератора сигнала к-то каскада - параллельное соединение RBk и RBuxk-i-

Rrk =

RcBk + выхА-i

где i?bbix*-i - выходное сопротивление транзистора (к - 1)-го каскада.

< Rbhx. так что Rrk я* RcBk, что облег-

Обычно /?с чает расчет.

В качестве Rf, последнего каскада, если сопротивление полезной нагрузки зашунтировано какими-либо схемными сопротивлениями, берут параллельное сопротивление i? с этими сопротивлениями.

В качестве R,. первого каскада, если источник входного сигнала зашунтирован какими-либо схемными сопротивлениями, также берут параллельное соединение внутреннего сопротивления источника R с этими сопротивлениями.

Входное сопротивление усилителя находят как параллельное соединение входного сопротивления транзистора первого каскада и шунтирующих входную цепь схемных

сопротивлений. Выходное сопротивление усилителя определяется как параллельное соединение выходного сопротивления транзистора последнего каскада и шунтирующих выходную цепь схемных сопротивлений.

Определяя общий коэффициент усиления по напряжению Киобщ всего усилителя как произведение коэффициентов усиления по напряжению всех каскадов, общий коэффициент усиления по мощности находят как

Пример. Определить Кробщ трехкаскадного усилителя, если во всех каскадах i?i = 5 ком; Rz= 20 ком; i?3 = 2 ком; параметры транзисторов: ftjj = 1 ком; = = 5-10-4; - 25; = Ю мкмо (схема с ОЭ), а сопротивление полезной нагрузки Rg = 600 ом.

Ведем расчет по приближенным формулам для схемы с ОЭ:

600-2 000

R + Rb~ 600-Ь 2000 25-460

RcB3 - Rc

1000

460 ом; = 11,5;

г D

jRi Rz Rg -j- = 1,33 ком;

RcbsRe

Rcb2 ~b RbX3

<к2 - Rm =-

1 330.1000

1 330 + 1 ООО Ku2 - Km =

570 ом; 25

570 = 14,2;

Ац 1 ООО Kvo6m. = KuiKuiKuB 14,22.11,5 = 2 320; 1 I

RcBi -

Rbx -

Rl Rz RcbiRbxi

5 20

= 4 ком;

4000-1000

+ Rbxi 4000 + 1000 Кробщ = /С/общ'

: 800 ом;

Rbx

= 2 3202. = 9,3.10 (69,7 дб).

Выходной одиотактныи каскад с общей базой (рис 10-45)

Для расчета выходного каскада надо задать напряжение Ек источника, питающего коллекторную цепь транзистора, и необходимую максимальную мощность Р„ в нагрузке. По этим данным можно произвести расчет с помощью приближенных формул, обеспечив^юцшх точность порядка ± 10%.

Приведенное к первичной обмотке выходного трансформатора сопротивление нагрузки должно составлять

а ток коллектора в рабочей точке

In я*

2,5Рн

Транзистор, предка- ,0.45. принципиальная

значенный для работы схема однотактного выходного В этом каскаде, должен каскада с общей базой,

иметь допустимую мощность рассеяния на коллекторе Рк. ДСП 2,5Рн. допустимые токи эмиттера и коллектора не менее 2,5/о и допустимое напряжение на коллекторном переходе не менее 2Ек.

Для точного расчета надо знать к. п. д. выходного трансформатора % и обратный ток коллекторного перехода /к.о при напряжении 2J5K- Точное значение максимальной мощности в нагрузке составляет:

Р„ = 0,5г]Х(о--к.оР.

причем приведенное сопротивление нагрузки должно составлять:

/о[1+0,5(1-т1т)]-/к.о*

Под приведенным сопротивлением нагрузки понимают величину

/?; = -.

где п = - коэффициент трансформации выходного Щ

трансформатора, а R - сопротивление нагрузки.

Определив /?, как изложено выше, зная j, и задаваясь T]j SB 0,8 -5- 0,9, определяют п.

Входная мощность каскада, необходимая для полной его раскачки, определяется максимальным значением тока эмиттера /э.макс. при котором ток коллектора достигает своего максимального значения /к.макс = 2/ - /к.о, а напряжение на коллекторе t/к.б падает до нуля, и удвоенной амплитудой напряжения на эмиттере (t/g.б.макс -~

п , /э.макс (з.б.макс - э.б.мин) вх-8

Значения /д.макс э.б.мшс и б/э.б.мин могут быть найдены из статических характеристик используемого транзистора для схемы с общей базой (рис. 10-46).

Коэффициент усиления по мощности определяется как

Среднее значение входного сопротивления транзистора определяется соотношением

D э-б-макс э.б.мин

вх--f-.

. Для получения минимальных нелинейных искажений полезно увеличивать выходное сопротивление предоконеч-ного каскада, однако это приводит к проигрышу в усиле-

Принимая /э. макс =

к. макс

2-63

а 093

определив по входным характеристикам

э. б. макс = 0,33 в и t/э. б. мин = 0,13 в,

найдем:

135(0,33 - 0,13) .

Рвх = ---5---- = 3,4 мет

= 13,5 ма и

ма 750 У

700 -

1но--

ПЗБ

амакс 135ма

\30 в

sI.MUH лб.макс Рис. 10-46. Определение значений

Э.макс* к-О -и.мин a.u.Muii.

из семейств статических характеристик

э.б-мин э. б. макс

нии. Обычно ограничиваются выходным сопротивлением предоконечного каскада (приведенным ко вторичной Обмотке входного трансформатора) 50-100 ом (см. расчет предоконечного каскада). В выходном каскаде по схеме с общей базой можно обеспечить малый коэффициент нелинейных искажений (до 2-3%), но усиление такого каскада относительно низкое (15-20 дб) и мал к. п. д. предоконечного каскада.

Пример. Дано: = 0,35 вт; £к = 14 в. По соотношениям

-Рк-доп 2,5Рн = 0,88 em;

= 103 (20,1 дб).

Выходной однотактный каскад с общим эмиттером (рис. 10-47)

Приближенный расчет R и может быть осуществлен :ло тем же формулам, что и для каскада с общей базой. Предельно допустимое напряжение коллектора в схеме с общим эмиттером у применяемого транзистора должно быть не ниже 2£к-

В связи с тем, что у транзистора в схеме с общим эмиттером значительно ярче выражена нелинейность статических характеристик, точный расчет мощных каскадов удается проводить лишь графоаналитическим методом с использованием семейств выходных и входных характе-ри,стик (рис. 10-48), причем для этого надо располагать характеристиками данного экземпляра транзистора, ибо разброс их от одного-экземпляра к другому велик.

После выбора с помощью приближенных формул значений r и на семейство выходных характеристик наносят линию нагрузки, проводя ее через точки (Ек, /о) и (2£к> 0). Затем в точках пересечения ее с крайними статическими характеристиками определяют минимальные и максимальные значения тока и напряжения коллектора. Точное значение выходной мощности теперь определится как

Рис. 10-47. Принципиальна? схема однотактного выходного каскада с общим эмиттером.-

ПтС^к. макс-к. мин) (k.s

: /к.э.мнн)

Из этого же семейства определяют максимальный ток базы /б. макс, при котором ток коллектора достигает значения /к. макс-

/к. доп>2,5/ =- = 0,16а

{/к-б.доп>2£к = 28в

выбираем транзистор типа ПЗБ. Сопротивление нагрузки

к 142 и= ЗР 3-0,35 =187ож;

£к

l6.MaKS0J5w, aBMa

0£ б.макс

Рис. 10-48. Определение значений /j.gKc h 6-э.мин семейств статических характеристйктранзистора типа

0.1 \ 02 ю,зе

Об.эмин Облмакс

к-мин' б-макс, б.э.макс П2Б.