Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги / Стабилизация параметров транзисторных усилителей

..pdf

Скачиваний:

Добавлен:

12.11.2023

Размер:

17.71 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1819 / 3419 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 > Следующая >>>

б а зы

в т о р о го к а с к а д а .

это м

сл у ч ае

по

ф о р м у л е

(7-13)

м о ж е т б ы т ь

р а с с ч и та н

то к

н а гр у зк е п ервого

к а с к а д а

/н1=

7 з= /,(1 + /(и -|-/б 2 -

(7 -18)

к а с к а д а х с т р а н с ф о р м а т о р н о й

связью

(см . рис. 7 -4)

у гол

н а к л о н а н агр у зо ч н о й

х а р а к те р и с ти к и

по

п ер ем ен

н о м у

то к у ,

к а к

п р а в и л о ,

зн ач и тел ь н о

м ен ьш е, чем

со

о т в е т с т в у ю щ е й

х а р а к т е р и с т и к и

по

п остоян н ом у

току,

т а к

к а к

с о п р о ти в л е н и е

п ерви ч н о й о б м о тки

тр а н с ф о р м а

т о р а

п о п о с то я н н о м у

то к у

( r i)

обы чно

н евели ко .

Д л я

к а с к а д о в с п о с л е д о в а т е л ь н о й О О С

t g a

eglgo.c

(7-19)

agrо.с "I" S\

П р и м е м ,

что

п о л н о е

со п р о ти вл ен и е

н агр у зк и

так о го

к а с к а д а по п ер ем ен н о м у то к у

г д е

Л .* =

i~ir r , 2m\ ‘ R ' и*

(7-20)

r t

Г2

„

Р '

__ *Н .

ü "

* 1 “

п?

’

п — к о э ф ф и ц и е н т т р а н с ф о р м а ц и и .

Н а г р у з о ч н а я

х а р а к т е р и с т и к а

по

п ерем ен н о м у

то к у

к а с к а д а

р а с с м а т р и в а е м о г о

ти п а

по

а н ал о ги и с

(7-10)

Лер —

—

t А

’

(7-21)

г д е

g Hl =

1JR hZ — сум м арная

проводим ость

нагрузки:

___________

(7-22)

g 'l + g l V + g 'J g 'u ) ’

Г л а в а в о с ь м а я М Е Т О Д И К А Р А С Ч Е Т А Н О М И Н А Л О В

ПА Р А М Е Т Р О В Т Р А Н З И С Т О Р Н Ы Х

УС И Л И Т Е Л Е Й

8-1. ОДНОТАКТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

П р и м е р н а я п о с л е д о в а т е л ь н о с т ь р а с ч е та н о м и н ал о в п а

р а м е т р о в и х а р а к т е р и с т и к	м ал о м о щ н ы х	о д и о так тн ы х
т р а н зи с т о р н ы х у си л и тел ей ,	р а б о та ю щ и х	в р е ж и м е А,
д а н а в т а б л . 8-1.

Определяемый показатель	Способ определения или расчетная		Номер
Определяемый показатель		формула	форму
			лы
Коэффициент усиления	ь	Ъ ,	(8-1)
по напряжению	ь	Ъ ,	(8-1)
по напряжению		Uax
	или	201gAuj., дб\	(8-2)
	Uu—напряжение иа сопротивлении
	нагрузки: Un= V Р п%и

Предельная частота транзистора

Типы транзисторов

г	. Л ____	..	(8-3)
*	M l - 1	’

f,—наибольшая частота полосы эффективно передаваемых частот; М„—допустимое значение ко эффициента частотных искажений

на частоте f„

Выбираются в соответствии с рассчитанными значениями

в fa, требованиями к темпера

турному диапазону, усиливаемой полосе частот, собственным шу мам и т.п.

Схемы включения тран				Выбираются исходя из требова
зисторов				ний ко входному и выходному
				сопротивлениям каскадов			и уси
				лителя в целом,		устойчивости		к
				самовозбуждению, частотным ис
				кажениям,	требований к		линей
				ности и т. п, (см. § 7-2)
Способ		стабилизации		Выбирается в		соответствии		с
параметров				разновидностью		проектируемого
				усилителя,	его	специфическими
				особенностями и		требованиями к
				полю допуска на выходные пара
				метры (см. § 7-1)
Схема усилителя				Выбирается с учетом			предыду
				щего анализа и особенностей ис
				пользования усилителя (см. § 7-2)
Ориентировочная			про	Производится с использованием
верка пригодности			вы	формул (3-50)— (3-65)
бранных	типов транзи
сторов	для	реализации
заданного		коэффициен
та усиления

Определяемый

показатель

Способ определения или расчетная

формула

Коэфф(1циепт режим

Рассчитывается

но

формулам

ной нестабильности

(3-10), (3-15) млн

(3-16)

Ожидаемые

потери

Определяются

по кривым

рис.

мощности источника пи

3-7 пли рассчитываются по фор

тания в цепях

стабили

мулам

(3-45)—(3-49)

зации

Рабочий

режим по по

Рассчитывается, начиная

с вы

стоянному

току

ходного каскада.

При

автоном

ной

структуре

каскадов—для

каждого

каскада

отдельности

учетом

заданных

требований

по обеспечиваемым значениям ко

эффициентов усиления

выход

ной мощности, а также требова

ний к линейности и стабильности.

При

наличии гальванической

свя

зи

между каскадами

или

взаим

ной

зависимости

цепей

смеще

ния—с учетом

влияния

друг

на

друга

рабочих режимов

смежных

каскадов (см. гл. 3—5 и § 7-3)

Величины

сопротивле

Рассчитываются по

формулам,

ний резисторов

в цепях

полученным

в гл.

4 и 5:

смещения

стабилиза

для

каскада

параллельной

ции рабочей

точки

ООС—(4-1), (4-9)

и (4-9а);

для

каскада

последователь

ной

ООС—(4-16а),

(4-166) и

(4-16в);

комбинирован

для

каскада

ной

параллельно-последователь

ной ООС—(4-19), (4-21), (4-27)—

(4-29);

термокомпенса-

для каскада

цией—(5-5), (5-8), (5-13), (5-17),

(5-27), (5-36),

(5-39).

(5-41),

(5-42), (5-44);

для каскада

термокомпенса

цией и

отрицательной

обратной

связью— (5-55),

(5-59), (5-60),

(5-61), (5-65),

(5-68) — (5-71),

(5 -7 6 )-(5 -8 2 ),

(5-85),

(5-87),

(5-95);

для

усилителя с

взаимозависи

мым смещением—(5-107); (5-108);

для

балансных

каскадов

уси

лителей

постоянного

тока—на

основе

(5-115)

или (5-116)

Номер

фор

мулы

Определяемый показатель	Способ определения или расчетная				Номер
Определяемый показатель		формула			фор
					мулы
Проверка номинально	Уточняется соответственно для
го значения тока коллек	всех разновидностей усилителей,
тора	упомянутых в предыдущем пунк
	те, по	формулам	(4-6),	(4-13),
	(4-24),	(5-49),	(5-91),	(5-97),

				(5-102), (5-109)
Номинальное			значение	Рассчитывается	по	формуле	(8-4)
напряжения на			коллекто	£ / ^ £ - / я(Яд+ /г 'ов)
ре транзистора
Номинальные			значения	Рассчитываются	по	формулам
параметров		транзистора		гл. 2
при выбранном			рабочем
режиме
Номинальные			значения	Рассчитываются	по	формулам
коэффициентов			усиления	гл. 2 и 3
по току	и	напряжению,
входного	и	выходного
сопротивлений и т.п. при
выбранном		рабочем ре
жиме

Параметры элементов межкаскадной связи

При /?С-связи между каскада-

ми Сп—	г „	;
Ы	Ч у Aifj—1
Ми—коэффициент		частотных

искажений на минимальной пере

даваемой частоте		/н;
Ср—емкость		разделительного
конденсатора.
При	трансформаторной связи
между каскадами
^	2 я+ г 2

n2<ùs y

Ly—индуктивность первичной обмотки выходного трансформа тора;

п—коэффициент трансформа ции;

г2—омическое сопротивление вторичной обмотки выходного трансформатора

ч(8-5)

(8-6)

Определяемый показатель

Способ определения или расчетная

формула

Поле

допуска

выход

Рассчитывается в соответствии

ных

параметров

уче

с табл.

10-1

том

стабилизирующего

действия

выбранного

ра

бочего режима

Выбор

типа

ООС

на

использованием

рекоменда

переменном токе

и спо

ций

§ 7-1

соба

ее

осуществления

Номинальное

значение

Рассчитывается

по

формулам

глубины

ООС

на пере

(3-34) и (3-35)

или (6-28)

менном токе

Параметры

элементов

Для

наиболее

распространен

цепей OOÜ на

перемен

ных

схем

рассчитывается по

ном

токе

формулам

(4-40),

(4-46),

(4-53) — (4-64),

(4-66),

(4-68).

(4-70), (4-72)

Параметры

корректи

Рассчитываются

с использова

рующих

цепей,

обеспе

нием

аппарата

теории

цепей

чивающих воспроизведе

[Л. 55,

68]

ние

требуемых

характе

ристик усилителя

Номер

фор

мулы


Е с те с тв ен н о ,			что	в	зав и си м о сти		от	ви д а	у си л и тел ь
н о го у с т р о й с т в а			и	'п р е д ъ я в л я е м ы х			к	н ем у	тр еб о ван и й
в о з м о ж н ы	о тк л о н е н и я				о т	'П редставленной			п о сл ед о в а
те л ь н о с ти	р а с ч е т а . О д н а к о в					осн овн ом		она п р и го д н а д л я
п р а к т и ч е с к о г о		и с п о л ь зо в а н и я при п р о екти р о в ан и и б о л ь
ш и н с т в а ти п о в		у с и л и те л ь н ы х				у строй ств .

8-2. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА НОМИНАЛОВ ПАРАМЕТРОВ ОДНОТАКТНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

Усилитель с термокомпенсацией и ООС последовательного типа.

Заданы: Р в = 2 мет;		/?п=300 ом; \|Z r \|=600		ом; t/nx= 3 мв; Е = 6 в;
fн=300	гц; /„= 5000	гц; Mn=AfB= l,2	(~ 1 ,5 дб) и *манс = +50°С.
Схема усилителя изображена на рис. 5-10.
Необходимо спроектировать усилитель, характеризующийся вы
сокой	стабильностью	рабочей точки	при	минимальных габаритах,

весе и потреблении энергии от источника питания.

Расчет производится в соответствии с последовательностью, представленной в табл. 8-1.

I. Коэффициент усиления по напряжению определяется из фор мул (8-1) и (8-2):

			V 2-10~ 3• 300			258;
			3 -1 0 -3		=	258;
			3 -1 0 -3
	kuz =		20 lg 258 =		48,2	дб.
2.	Требуемое	значение		максимальной			передаваемойчаст л ы
транзистора при ссц»0,98			из формулы		(8-3)
			5 000		= 0,38 Мгц.
					= 0,38 Мгц.
	/а = (1—0,98) • \|Г1,22— 1
3.	В соответствии	с рассчитанными значениями К ц2 и [у согласно
[Л. 91)	выбираем низкочастотные			транзисторы			малой мощности	типа
МП13Б.
4. В рассматриваемых			условиях		наиболее		целесообразно	при

менить схему включения транзисторов с общим эмиттером. Это по зволяет наилучшим образом использовать их усилительные свойства

и обеспечить примерно согласованное включение генератора	сигна
ла без применения входного трансформатора.
5. Для достижения высокой стабильности рабочей точки	в прин

ципе можно применить любую из схем, рекомендуемых в соответ ствующей графе табл. 7-1. Если же учесть выдвинутые ранее требо вания, касающиеся высокой экономичности проектируемого усили теля по потребляемой мощности и числу элементов, то в рассма триваемом случае наиболее целесообразно применить схемы типа изображенных на duc. 5-10—5-12.

В приводимом примере остановим свой выбор на усилителе, схема которого изображена на рис. 5-10, так как в методическом отношении она является более показательной, чем другие упомяну тые выше схемы. Это обусловлено тем, что стабилизация рабочей точки в ней обеспечивается за счет комбинированного применения

ООС и терморезисторов.
6. Проверим пригодность выбранного	типа транзистора для
реализации требуемого коэффициента усиления.
Согласно (3-50) при а «0,98
0;98
1 — 0,98 =	49 •

Для дальнейших расчетов примем /Сд=50.

В выбранной схеме во втором каскаде предполагается приме нить последовательную ООС. При допустимой величине потерь уси ления за счет введения этой связи Д у=15 дб и |Z nx21=300 ом нз (5-85) и (3-56)

Д 'о .с= ( 1-0,98) • (10°-05	« - 1 )	• 300= 27,8 ом\
27 8		1 690 ом.
\|Z'dX2\| = 300 -J- 1	о Qg~ =	1 690 ом.

Коэффициент усиления второго каскада из (3-55) 50-300

KV2— 300 + 27,8 (50 + 1) ~ 8*75;

/^2=20 lg 8,75 = 18,8 дб,

Коэффициент	усиления	.первого	каскада	без учета потерь за
счет шунтирования его входа сопротивлениями				резисторов R m и Rt
при Rni^* [Z цхз\|	и \|Z DI11=600 ом
		50-1 690
	Ku i—	600	— 141
и	kui=20 lg 141=43,0 дб.
	kui=20 lg 141=43,0 дб.

Суммарный коэффициент усиления по напряжению

== Ьщ -f- k^j2r== 43,0 -f- 18,8 = 61,8 дб.

Это позволяет предположить, что при выбранном типе транзи стора устройство может быть реализовано при наличии двух кас кадов, включенных по схеме с общим эмиттером.

Учитывая имеющийся запас по величине допустимой мощности

рассеивания	(для транзисторов МП13Б	Рдоп^150 Мет при	t —
= + 5 5 сС и	Р До п ^7 5 Мет при <=+70°С ),	в рассматриваемом	слу

чаенет необходимости производить поверочный расчет теплового режима работы транзисторов.


7. Определим		коэффициент		частотных	искажений каскада		с уче
том того, что	для	транзисторов МП13Б fa ^ l				Мгц. На основе	(8-3)
		, /	Г	5£Юб	V ~
М	, =	у	1 + ^ 1	— 0,98)-1 • 10® J		= 1 ’03-

Для усилителя в целом в предположении, что по величине ча стотных искажений каскады являются равноценными,

M BS = Mg = 1,032= 1,06.

8. Произведем расчет рабочего режима выходного каскада. Амплитудное значение выходного напряжения

	Um= f 2 U u = y " 2 - 0 ,7 7 5 = l,l					в.
Из формулы	(7-15)	определим		напряжение		в точке		покоя при
£ а= 0 ,9
	^*Р2=		b 9 =		®-
Сопротивление	нагрузки		по	постоянному		току	из	формулы
(7-12)		/0 ,9 -6		\
	Rjio =	/0 ,9 -6		\	730 ом.
	Rjio =	300f “j	22 — ^ J		730 ом.
Коллекторный	ток в рабочей точке из				формулы		(7-13)
	1,1	0 ,9 -6 — 1,1
'кР з—	0,9-300 0,9-6 — 2-1,1				— 5,48 им.

Рассчитаем сопротивление резистора в цепи ООС второго кас када.

Согласно сйрйвочным

данным

для

транзисторов

МП13Б / к

^ 3 0 мка. Следовательно,

в рассматриваемом случае

/н р з ^ ^ о .

Со

гласно рис. 1-15 для транзисторов данного

типа при / кРг=5,48

ма

Ut2 «0,21 в.

Для сохранения высоких усилительных свойств транзистора

первого

каскада

'примем

£/Ki=0,7

в. Тогда

из

формулы

(5-82)

0 ,9 8 (0 ,7 — 0,21)

87,5

ом.

Я'о.а=

5,48 .10-»

При

такой

величине

сопротивления

резистора

R'o.c

коэффи

циент усиления

второго

каскада по напряжению согласно

(3-55)

К 'и г *

50-213

2,25

300 +

87,5 (5 0 + 1)

6 ^ 2 = 2 0 1g 2,25 =

7,0

дв.

где

ЯвоДв

730-300

nin

Rm — Rut + Ru

730 +

300 “

^ 1d ом

Нетрудно убедиться в том, что потери усиления недопустимо велики и заданный коэффициент усиления при наличии двух каска дов обеопечить не удастся.

Для снижения потерь усиления при обеспечении требуемой ве личины напряжения на коллекторе транзистора первого каскада применим дополнительное сопротивление /?п (см. рис. 5-10). Вели

чина

этого

сопротивления

может

быть

.рассчитана

по

формулам

(5-84) и (5-85).

При допустимой величине потерь усиления

Ли 2= 15 дб

из фор

мулы (5-85)

найдем:

Я'о.с = (Ю0*05-15-

1)-(1 — 0,98)-284 =

26,3

ом,

где из формул (1-9а), (1-12) и (3-52)

0,98 13,5-10-*

гбгя5: 1 — 0,982* 5 ,4 8 -1 0 -* ~ 60,4

ом’

0,98-25-10-*

5 48*10-*

~ ^»47 ОМ',

\^»хг\ “

03,4 +

q QQ

= 284

ом.

Примем

Яго.с=30

ом.

Тогда

из

формулы

(5-84)

при

U 'о с =

= 0,5

в И /кр2^>/к0 2.

30( с 5

- ' )

5 ,4 8 -10-*-30

= 500 ом-

1 —

0,98

0,5

	В этом случае коэффициент усиления		второго каскада по на*
пряжению из формулы (3-55)
	,	50*213
	К иаг284 +	3 0 (5 0 + 1)	= 5 ’86
И	fc'„2=201g 5,86= 15,4		дб.

Такая величина коэффициента усиления для выходного каскада является приемлемой.

9. Рассчитаем рабочий режим первого каскада.

Мощность сигналу, которая должна быть подана на вход вто рого каскада,

P d i2 = P ., • 10_0,tAi»2=2 • 10-3 • 10-®.* • *‘.’ «=6,0 мквт,

где kpz — коэффициент усиления второго каскада по мощности:

Æp2= Ю lg K 'n K 'u z^ Ю lg 50 • 5,86=24,7 дб.

учетом потерь в цепях смещения и в сопротивлении нагруз

ки, а

также

для обеспечения

запаса

по

мощности

примем, что

к.

п.

д. первого

каскада

т| i =0,05.

Тогда

мощность,

потребляемая

этим каскадом

от источника постоянного тока,

P iл =

6,8*10-“

о Qg

— 0,136 м ет.

ток

коллектора

транзистора

/ в]

^Б1

0,136

0,195 ма.

0,7

£/«

Для обеспечения устойчивой работы транзистора, создания за паса линейности и уменьшения потерь за счет несогласованного подключения нагрузки примем /k.pi = I ма.

10.Определим требуемый угол наклона компенсационной ха

рактеристики сопротивления эмиттер — коллектор транзистора пер вого каскада, при котором обеспечивается требуемая стабильность рабочей точки второго каскада. В качестве исходной для анализа может быть принята схема рис. 5-8, в которой применительно к рас сматриваемой задаче /?т=/?ок|. Из формулы (5-63) имеем:

	0,7
Rzo — Rbsi ^	1. Ю“ *=	^Мш
Зададимся для второго каскада коэффициентом режимной не
стабильности Stc.c —1, тогда из	выражения	(5-59)	получим:

« t g ŸM1= e I*10A#tBŸ«>i

где Дf= to—t =20—5 0 = —30 °С.

Сопротивление эмиттера транзистора второго каскада, как это следует из проведенного ранее расчета, г02« 4 ,5 о.м. Тогда при /1(0= 30 мка из формулы (5-54) найдем:

е = 32,9	4,5_+ 30	j.go—2)	I-S	[50* (23 — 1)— 1 ]\|= ЮЗ*
			30*10-“
	700

189

Решение уравнения (5-5Э) дано б табл. 8-2 и на графике

рис. 8-1.

Согласно графику рис. 8-1 при sKC = l tg фэк1=0,006 (кривая 1).

		Рис. 8-1. Расчет величины				tgcpoiu		при
		*но-1	(1) и Skc= 5 (2).
11.		Сопротивление		потенциометра			смещения		второго	каскада
(оно	же является		сопротивлением		нагрузки		первого каскада)			при
cti—а2=0,98		и At oi=At 02=30 мка			определим по			формуле (5-95):
	________________ 0 .9 8 ( 6 - 0 ,7 ) _______________
Л'. =	Яи, “	Ы 0 - 3+ ( 1 — 0,98).5,48-ю - 3 — 2 -3 0 -1 0 -6							= 4«У0	каи*21
				Т а б л и ц а		8-2
			S	i4t=e,-10A< *2%		J
			S			J
			£Ь	5кС=*	sКС=5	bo
			ьо	5кС=*	sКС=5	со
						со
			0,001	0,915	0,643	0,108
			0,002	0,852	0,583	0,216
			0,003	0,797	0,533	0,324
			0,004	0,742	0,485	0,432
			0,005	0,695	0,441	0,540
			0,006	0,650	0,397	0,648

12. Величина приращения тока коллектора транзистора первого каскада для обеспечения требуемого наклона компенсационной ха рактеристики цепи смещения второго каскада при работе в задан ном интервале температур может быть рассчитана по формулам (5-68)— (5-72).

<<< < Предыдущая 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1819 / 3419 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги

#
12.11.202311.99 Mб0Спутник нефтегазопромыслового геолога..pdf
#
12.11.20239.99 Mб1Спутник нефтяника и газовика..pdf
#
12.11.20239.2 Mб0Сравнение запасов нефти по российской и международной классификациям..pdf
#
12.11.20236.6 Mб4Стабилизаторы напряжения с переключаемыми регулирующими элементами..pdf
#
12.11.202311.62 Mб2Стабилизаторы низких и милливольтовых напряжений..pdf
#
12.11.202317.71 Mб2Стабилизация параметров транзисторных усилителей..pdf
#
12.11.20239.45 Mб1Стали и сплавы энергетического обрудования..pdf
#
19.11.202327.92 Mб12Стали и сплавы..pdf
#
12.11.20233.4 Mб0Стальные ступенчатые колонны. Расчет и проектирование.pdf
#
12.11.2023832.45 Кб2Стандартизация сварочных материалов для дуговой сварки сталей..pdf
#
12.11.202314.32 Mб0Стандартизация..pdf