книги / Стабилизация параметров транзисторных усилителей

К а с к а д с со п р о ти в л е н и е м О О С в

цепи эм и т те р а . С о г л а с ­

но о б о з н а ч е н и я м , п ри м яты м н а

сх ем ах рис. 4 -1,6 и в,

J , __ Д'р'

__. Ц>.С

f^BHX t/o. о

(4-31)

VDX

U.

гд е К — к о э ф ф и ц и е н т

у си л ен и я

к а с к а д а

б ез о б р атн о й

с в я з и ; р'о.с — к о э ф ф и ц и е н т п ер ед ач и цепи

о б р атн о й с в я ­

ООС

на переменном токе.

а — принципиальная

схема;

б — эквивалентная

схема

на

переменном токе

с разрывом

цепи

обратной

связи; в — условная

обобщенная эквивалентная

схема.

н ое

его

вх о д н о м у ,

н а п о сл ед н ем

ИхМеет

м есто

п ад ен и е

н а п р я ж е н и я ,

р а в н о е

U 0.cî

^ в ы х — н а п р я ж е н и е

на з а ж и ­

м а х

1 -V

о б о б щ ен н о й эк в и в а л е н т н о й схем ы

рис.

4-1,5.

О ч е в и д н о ,

что

Е

(4-32)

( 5 Пр — к р у т и з н а

п р о х о д н о й

с тати ч еск о й

х а р а к т е р и с т и к и

т р а н з и с т о р а ) .

В

(соответствии

с

о б о з н а ч е н и я м и ,

п р и н я т ы м и на

рис. 4 -1,0,

i

__ ;

^вх +

^окв +

Z'u

(4-33)

*вых —

*вх

2'д

*

г д е

•л

11 ~

Ztt +

a Z '0,с

’

(4-34)

гу

(4-35)

^ а к в —

RaZc + R2Zt +

R2Rt ‘

С у ч ет о м

то го ,

что

U a,,i =

ivxZax

и з

(4 - 3 1 ) , (4 -3 2 )

и (4 -3 3 ),

t v __ о

Zn Zfu

(4-36)

~

a p ZBK+ \Z 0KB +

Z 'n -

С о гл асн о

[Л . 92]

о

Р

(4-37)

с о б щ и м э м и т т е р о м ) *.

И з (4 -3 6 ) и (4 -3 7 )

TV ____________fâ'u _______

(4 -38)

ZDx +

Z8KD+

Zfи ’

о т к у д а в о зв р а т н а я р а зн о с ть

Р

= Г

+

1

=

1 +

^вх +

-^вкп +

Z'n

(4-39)

И з (4 -3 9 )

/видно,

ч то

г л у б и н а

о б р а т н о й

с в я з и

я в л я ­

е т с я м а к с и м а л ь н о й

п р и

Z 'О.с =

оо,

к о г д а

F '—

>-|3. Е с л и ж е

2 ,о.с = 0 , то F '= 1,

т . ’ е.

о б р а т н а я

с в я з ь

о т с у т с т в у е т .

К а к

Т а к , п р и к о р о т к о м

з а м ы к а н и и

в х о д н ы х

з а ж и м о в

(Z v — 0)

п р е о б л а д а е т О О С по т о к у . В э т о м с л у ч а е

Zouв = 0 И

Р ’. А

0 ) = 1 +

г Т г

-

(4 -39а)

^вх ~Т

н

1 Учитывается, что при последовательной ООС имеет место ста­

билизация

коэффициента усиления

по напряжению.

Рис. 4-2. Усилительный каскад

с преобладанием

парал­

лельной ООС на переменном токе.

а — принципиальная схема; б — эквивалентная

схема

на

перемен

ном токе с разрывом

цепи обратной связи; а —условная обобщен­

ная эквивалентная схема.

н о го о тн о ш е н и я :

J U ______ ____________ __________________

(4-42)

а д , х + ( 2 к +

2"о.с) (2 И +

2 Г) ’

о т к у д а в о зв р а т н а я р а зй о с т ь

р п __ а д ,

(Р 4* О ~Н ^ПХ &

4* ^ы) ~Ь Z"o.C (Zt ~f~ ^вх)

/д до\

—

ZrZH +

ZiX(Zr +

Zu) + Z " 0.c (Zr +

ZBX)

•

В д а н н о м с л у ч а е г л у б и н а о б р а т н о й с в я з и я в л я е т с я

м а к с и м а л ь н о й

п р и

Z " 0.с =

0

( F " — *|3)

и

м и н и м а л ь н о й

п р и Z " о.с = оо

{F " — I ) .

по н а п р я ж е н и ю

Р " з х (<*>) =

ргд ~Ь

^ о . с

(4 -44)

^н “Ь 2 ВХ -f- Z "0 f.

В э т о м с л у ч а е О О С н а и б о л е е

э ф ф е к т и в н а п р и

f

,' . u «(oo) =

Ç s4

| a -

(4 4 5 )

"г "Т ^пх

В

это м

р е ж и м е

гл у б и н а

О О С

им еет

м ак си м а л ь н о е

зн а ч е н и е

п р и

Z r > > Z BX.

Т а к и м о б р а з о м , в р а с с м а т р и в а е м о м к а с к а д е о б р а т ­

н а я с в я з ь

по

н а п р я ж е н и ю

и м еет

м ак си м ал ь н у ю

э ф ф е к ­

т и в н о с т ь

п р и

б о л ьш и х

в е л и ч и н ах

соп р о ти влен и й

ген е ­

р а т о р а

и

н а г р у з к и ,

что

не

всегд а

вы годн о

с точки

з р е ­

н и я э н е р гет и ч е с к и х

со отн ош ен и й ,

т а к к а к

в

это м сл у ч ае

м о ж е т

и м еть

м есто

су щ ествен н о е

р а с со гл а с о в а н и е

по

в х о д у и в ы х о д у к й с к а д а .

Н е п о с р е д с т в е н н о

из

(4-43)

7 „

_

(P -

F " ) ZtZn -

(F" -

1) (Zt +

z„) ZBX

м

ш

° . с —

(F " — l)(Z r +

Z „)

'

К

0)

К а с к а д

с к о м б и н и р о в а н н ы м

вклю чен и ем

со п р о ти вле ­

ний

О О С .

П а р а м е т р ы

к а с к а д а ,

сх ем а

которого

и зо б р а ­

ж е н а н а

рис.

4 -3, м о гу т б ы ть

н ай д ен ы

-на

основе

со о т­

н о ш ен и й

д л я

к а с к а д о в

д в у х р ассм о тр ен н ы х

р ан ее

типов.

П р и

э то м х а р а к т е р и с т и ч е ­

с к и е п а р а м е р т ы

к а с к а д а с

с о п р о т и в л е н и е м

О О С

в

цепи

э м и т т е р а

о п р е д е л я ю т с я

в

в и д е

Z ' o . ^ Z

i j +

Z

' ^ ,

(4 -47)

гд е Z ij n Z 'i j — с о о т в е т с т в е н ­

н о

х а р а к т е р и с т и ч е с к и е п а ­

р а м е т р ы т р а н з и с т о р а и ц ел и

Рис. 4-3. Усилительный каскад

о б р а т н о й

с в я зи .

с

параллельно-последователь­

П р и

п о д к л ю ч ен и и

со п р о ­

ной

ООС

на

переменном токе.

т и в л е н и я О О С м е ж д у к о л ­

р а м е т р ы к а с к а д а с к о м б и н и р о в ан н ы м

вк лю чен и ем

со­

п р о т и в л е н и й О О С

Уо.с ij =

Г о .с ij 4* У*

(4-48)

г д е Y "a — х а р а к т е р и с т и ч е с к и е

п р о во д и м о сти цепи

п а ­

р а л л е л ь н о й О О С ;

Y'o.cij = l/Z V c ij.

Н а о сн о в е п р е о б р а зо в а н и й

п од о б н о го

р о д а п олучен о

с л е д у ю щ е е в ы р а ж е н и е

д л я

глу б и н ы

о тр и ц ател ьн о й

2.

(F — 1) Z 'K — ф + 1 )

Z'„.c s

0,

о т к у д а

F

1 +

§ F < P + 1 ) -

(4-556)

П р и

(F — 1 ) Z 'BX— ( ( 5 + l ) Z /o.c = 0

Z"o.c =

oo,

T. e. к а с к а д

с п а р а л л е л ь н о -п о с л е д о в а т е л ь н о й

O O C

в ы р о ж д а е т с я

в к а с к а д

с .п о сл ед о в ател ьн о й о б р атн о й

связью .

П р и б л и ж е н н ы е

р асч еты

п а р а м е т р о в

у си ли телей с г л у ­

б о к о й

м естн о й

О О С

м о гу т

бы ть вы п олн ен ы с

и сп о л ь зо в а ­

н и ем

со о тн о ш ен и й

(3 -62) — (3 -6 5 ).

В

это м

сл у ч ае

при

Л /о.с ~

Р

о . ~ [ Z 03t +

PZi,Z"0.0

(4-56а)

Z 'o .c (P + l)J

( Z \ . c +

ZKy

* /о х ‘~

Р^о.С

(4-566)

2"0.с + (2'о .о -|-2ц) (р + 1 )

’

7

_

[Znx+ Z '0.c (P + 1 )l(2 V c +

ZH).

Z "0.c +

(2'o.c +

2 „ ) ( P + l)

(4-56в)

^вх.о.с ~

*

7

_ .

^0.0 (2"о.с + 2 Г)

(4-56г)

^ВЫХ.О.С. ~

7Г

л

7

**

о.с “г

Н а

о с н о в е

ф о р м у л (3-5,1 ) ,

(3 -5 5 ), (3-59)

и (4-56)

м о ­

в о з в р а т н о й р а зн о с ти :

к а с к а д а

с

п р е о б л а д а н и е м

п о с л ед о в ате л ь н о й

О О С

F ' « 1

+

^вх

(4-57а)

к а с к а д а с п р е о б л а д а н и е м п а р а л л е л ь н о й О О С

Р " л

\ +

Ъ

- \

(4-576)

^

О.С

к а с к а д а с п р е о б л а д а н и е м п а р а л л е л ь н о -п о с л е д о в а т е л ь ­

ной О О С

f

~

[ ] +

(4' 57в>

р о в

у с и л и т е л ь н ы х

у стр о й ств и

сн и ж ен и ю

р азл и ч н о го р о ­

д а

и с к а ж е н и й п ри

н аи м ен ьш и х

п о тер я х

у си л ен и я м о ж ет

стью

с о ч е т а н и я

м е ж к а с к а д и о й

о т р и ц а т е л ь н о й

о б р а т н о й

с в я зи

с м естн о й

.п о л о ж и т е л ь н о й

о б р а т н о й с в я з ь ю .

П р и т а к о м у с л о в и и м о г у т б ы т ь р е а л и з о в а н ы в ы с о к о -

с т а б и л ь н ы е у с и л и т е л и , х а р а к т е р и з у ю щ и е с я

у с т о й ч и в о ­

стью

к с а м о в о з б у ж д е н и ю п р и г л у б о к о й

о б р а т н о й

с в я з и

[Л . 116].

С о г л а с н о т е о р е м е М е з о н а [Л .

117] д л я

с и с т е м ы

с м н о ­

са н ы в

в и д е

Ш,

Ша

Шз

т'ю =

£ р . ' Л

: . - + Е М

^ + 2

Р « л Л Д Л +

( « 8 а )

i

i, i

i. /.

P

F K =

T m +

l >

(4 -586)

к а с к а д о в -при

о т с у т с т в и и о б р а т н о й с в я з и ;

р * — к о э ф

ф и ­

ц и ен т п е р е д а ч и

'м естн о й

о б р а т н о й

с в я з и

го

к а с к а д а ;

p»;

и 'PijP — к о э ф ф и ц и е н т ы

п е р е д а ч и

ц е п е й

о б р а т н о й с в я з и ,

ры у с и л и т е л я в ц е л о м

п о а н а л о г и и с (3 -1 9 ) м о ж е т б ы т ь

о ц ен ен о с о о тн о ш е н и е м

K * s = A J Fw>

(4-59)

г д е A s и A ocS — с о о т в е т с т в е н н о

зн а ч е н и я

п а р а м е т р а при

о т с у т с т в и и и н али чи и о б р а тн о й

с в я з и .

•Й =

1 + Г й = ---------

(4 -60)

о г оъ

F°* - * < * * ,

т 1

__ 7* -J- T ij -j- Ti9

TtjP

w

(4 -61)

1 + T i + T9 + Ti t *

гд е

Ti, Tj и

T p — в о з в р а т н ы е о тн о ш ен и я д л я

м естной

о б ­

р а тн о й о в я зи i, j и /н го к а с к а д о в , т. е.

Ti — fiiKi',

T p —$pK ,p’t

Tij,

T ip и T i j p — в о з в р а т н ы е о тн о ш ен и я д л я

м е ж к а с к а д ­

ной

о б р а т н о й с в я зи , о х в а т ы в а ю щ е й 'соответствен н о

i и

/ - й, i и /7-й, j и р -й , i, j и /7-й к а с к а д ы , т. е.

T ij —’fyiîK.iK.ÿ,

Tip =

fyipK.\K.p, T jp —fyjpKjKp]

T ijp =

$ ijp K iK jK p ‘

В о б щ ем

с л у ч а е

ч и сл и т ел ь в ы р а ж е н и я

(4-61) с о д е р ­

м и у с и л и т е л я , и п р о и зв е д е н и й

в о зв р а т н ы х

отн ош ен и й

м е ­

стн ой

о б р а т н о й с в я зи

р а с с м а т р и в а е м о г о

к а с к а д а и

к а с ­

к а д о в ,

н е о х в а ч е н н ы х

с ним

п етл ей о б р а тн о й связи .

ны х м естн о й о б р а т н о й св я зь ю ,

з а и скл ю ч ен и ем

i-ro,

а т а к ж е в о з в р а т н ы х о тн о ш ен и й

п о .петлям о б р а тн о й

с в я ­

л и ч н ы х в и д о в м естн о й о б р а тн о й св я зи .

Т а к ,

н а п р и м е р ,

д л я т р е х к а с к а д н о г о

у си л и тел я ,

к а ж ­

д ы й и з

к а с к а д о в

к о т о р о г о

о х вач ен м естной о б р атн о й

с в я зь ю

и в к о то р о м т а к ж е

и м еет м е с т о

о б р а т н а я

с в я зь

Тг + Ту + Т ^ + Т ^ ,, .

Н - г . + г . + г ,,

»

т

20

Tj -f- ^18 -f- Tst -{- T1(2itj

(4-62)

1

1 + Г, +

Г, + Г1Г|

’

т

30

Т» 4~ 7*2» 4~ 7\Га ~Ь Tl(2l>

1 +

+

^2 + 7*12

*

■

г д е

7^! = Pi^Ci ;

Т 2 = % К 2\

Т 3 =

ф3К 3\

Т 13 =

^1Ж 1К й\

Т 23 =

= М ^ Д 3; Л , , з = Р о Л * Л з ;

Pis. р23

и

^

— коэф ф ициен­

ты

п е р е д а ч и , п о л у ч а е м ы е

п р и п р и вед ен и и

ч лен о в,

со о т­

KJ<2, К 2Кз и K iK z K sU l.

117].

7*

99