книги / Синтез транзисторных усилителей и фильтров

под влиянием сопротивления делителя изменяется приведенное входное сопротивление усилителя:

Общая передаточная функция по напряжению многокаскадных усилителей, например:

A iv (P ) ~ A iA 11A in A ivA iА иА и iA iv x

x jAx iv [AxiAxи “ЬA« и (Axп "ЬА ш ) 0 “ЬP XI) +AxiA ш x x (i + P“ii)] (Ax ni "ЬA iv) -b

■+■РхшАхii A iv [Ax i ~b Ai ii 0 "b Pxi)]} »(3-43)

определяется полюсами первого (в направлении прохождения сиг­ нала) каскада. Однако положение этих полюсов (или полюса) за­ висит от постоянных времени последующих каскадов, причем влия­ ние каскадов проявляется тем сильнее, чем ближе к выходу они расположены.

Чтобы учесть влияние делителя на передаточную функцию по напряжению, следует умножить соответствующую функцию на коэффициент передачи по току, рассчитанный для того же уси-

лителя. Это приведет к значительному усложнению передаточной функции, например:

FuU (р) =К A IАЛ ,А АхI О+ РХII) + R HII О+ РХi)] X

использовать трехполюсник обратной связи типа «эмиттер—база — общая точка» [11.

В передаточных функциях по напряжению бывает необходимо учесть влияние сопротивления источника сигнала /?с. Коэффициент передачи по напряжению между источником сигнала и входом уси­ лителя без учета сопротивления делителя

в сторону мнимой оси. Следовательно, повышение сопротивления /?с понижает частоту среза усилителя. То же происходит в много-

82

83

г . „ W - А А „ к . [ * - ' (■ + + *■" <' У ? ' * +

84

И T. Д.

Проведенный анализ передаточных функций показывает, что при построении многокаскадного усилительного блока, предна­ значенного для работы в широком диапазоне частот, нужно руко­ водствоваться следующими правилами:

1) сопротивления в коллекторных цепях всех каскадов, за ис­ ключением выходного, выбирать возможно большими;

2) входные полные сопротивления каскадов, за исключением входного, выбирать возможно малыми;

3) использовать непосредственную межкаскадную связь;

4) сопротивления в цепи делителя выбирать наибольшими, при которых обеспечивается температурная стабильность;

5) постоянные времени выходных каскадов уменьшать по срав­ нению с постоянными времени других каскадов.

Величина сопротивления источника сигнала обычно задана. Сопротивление нагрузки выходного каскада или задано, или вы­ бирается такой минимальной величины, чтобы обеспечить требуе­ мое выходное напряжение. Постоянные времени T j т21, т1П и

т. д. определяются по соответствующим формулам. Положения р—z корректируются путем изменения величин параметров элемен­ тов или введения корректирующих цепей и обратных связей (ме­ тоды коррекции рассмотрены ниже).

Перейдем к рассмотрению передаточных функций усилитель­ ных блоков в области низких частот. Воспользуемся схемой рис. 3-12 и запишем характеристики выходного каскада с активным сопротивлением нагрузки в виде

85

Любой промежуточный каскад можно характеризовать выра­ жениями, аналогичными выражениями (3-67), (3-71) —- (3-74):

х , _ . л , ( I +рТ,,_,) +

с емкостной связью).уменьшается за счет влияния делителя в цепи базы. Коэффициент передачи между делителем и входом каскада N

(Я д + ЯдХ N) (1 + рТ9Ar) + klNR9N

Коэффициент передачи по напряжению зависит кроме того от сопротивления источника сигнала /?с, влияние которого нужно учесть. Аналогично выражению (3-50) имеем

$7

т. е.

тс (р) = Яд [^вх Л'О + РТэЛ') + ^iA-^эЛ'] Р^с {Яд [Явх Л'(1+ Р^эЛ') +

Любой входной каскад характеризуется коэффициентами уси­ ления по току

Входное сопротивление усилителя равно приведенному вход­ ному сопротивлению каскада, определяемому выражением (3-82).

Если усилитель многокаскадный, следует учитывать коэффи­ циент передачи по току между каскадами

Передаточная функция по току TV-каскадного усилителя может быть представлена в виде

y-i

Примеры, в которых частично использованы полученные выше формулы, приведены в § 3-5, 4-1, 4-4 и 4-6.

88

3-4. Анализ усилителя на основе физических параметров

Рассмотрим эквивалентную схему рис. 3-10,6 1161. Сопротив­ ление нагрузки RH представляет собой параллельное соединение

сопротивлений RHи гк_э. Так как

Я . « ,1 Н" рскгк

то можно полагать

(3-91)

где р является коэффициентом усиления по току в режиме корот­ кого замыкания на средних частотах в схеме ОЭ.

Рис. 3-13.

На рис. 3-13 показана блок-схема усилительного каскада. На­ пряжение и{ можно рассматривать в виде суммы напряжения и\

(являющегося частью входного) и напряжения мэ, которое возни­ кает из-за обратного воздействия выходного сигнала через сопро­ тивление гэ и емкость эмиттера сэ. Расчет передаточной функции по напряжению однокаскадного транзисторного усилителя скла­ дывается из двух этапов. Сначала рассчитывается передаточная функция цепи усилителя с учетом обратного воздействия. Затем составляется передаточная функция входного делителя, одна из частей которого образуется комплексным сопротивлением между точкой В и общей точкой (рис. 3-10, б). При этом наблюдается уве­ личение обратного воздействия в цепи, состоящей из сопротивле­ ния /?д, параллельного соединения сопротивления гэ и емкости сэ. В дальнейшем расчет ведется с учетом совместного влияния всех этих элементов.

Согласно рис. 3-13 передаточную функцию транзисторного кас­ када без учета делителя можно представить в виде

89

Передаточная функция по напряжению транзисторного усили­ теля получается умножением передаточной функции входного де­ лителя и передаточной функции последующей части усилителя. Результаты расчета представлены в табл. 3-1. Например, переда-

точная функция по напряжению однокаскадного усилителя имеет вид:

(1 + Рха) (1 + Pxi)

Если заменить постоянные времени соответствующими часто­ тами перегиба, то получим комплексное усиление по напряжению:

В таком представлении частоты нормируются частотами пере­ гиба. Произведение коэффициентов k2k3 является частотнонезави­ симым усилением по напряжению, а сама дробь — нормированным частотнозависимым членом, который для низких частот становится

90