/
Text
Г НЕНОВ С./1ИШКОВ
РЬКОВОДСТВО
3/
УПРАЖНЕНИЯ
И КУРСОВ
ПРОЕКТ ПО
УСИАВАТЕАНИ
УСТРОЙСТВА
техники
Дои. к. т. п. ннж. ГЕОРГИ Д. НЕНОВ
К. т. н. инж. СЛАВЧО Д, ЛИШКОВ
РЬКОВСДСТВО
3ZI
УПРАЖНЕНИЯ
И КУРСОВ
ПРОЕКТ ПО
УСИИВАТЕАНИ
УСТРОЙСТВА
СОФИЯ» 1980
ДЪРЖАВНО ИЗДАТЕЛСТВО «ТЕХНИКА*
УДК 621.375(075.8)
Ръководството е учебно помагало за редовните и задочни-
те студенти от специалността радиотехника при Висшия машин-
но-електротехнически институт „В. И. Ленин**—София.
В първа глава се дават пояснения за изследването на
усилвателни устройства по време на лаборатории упражнения.
В следващите глави е застъпено проектирането на различии
видове усилватели. Значит ел но място е отделено на усилватели-
те за сигнали със звукови честоти, широколентовите и импулс-
ните усилватели. Освен това е разгледано проектирането на обрат-
им връзки и спомагателни вериги.
Ръководството може да бъде полезно и на специалистите,
конто се занимават с разработването на усилвателни устройства^
(F ГЕОРГИ Д. НЕНОВ
СЛАВЧО Д. ЛИШКОВ, 1983 г.
С/о Jusautor, Sofia
62.1.396
ПРЕДГОБОР КЪМ ВТОРОТО ИЗДАНИЕ
Във второто издание са направени никои съкращения, тъй
като на авторите беше предоставен по-малък обем. Това се на-
ложи и от необходимостта да се добави материал, свърэан с
изследването и изчисляването на усилвателни устройства с ин-
тегрални схеми.
Преработката обхваща и означенията в транзисторните схеми.
Това засяга графичния материал и формулите.
Глава 1 без т. 1.1 е написала от к. т. н. инж. С. Лишков,
а останалата част—ит дон. к. т. н. Г. Ненов.
3
ГЛАВА 1
ЛАБОРАТОРИИ УПРАЖНЕНИЯ
ПО УСИЛВАТЕЛНИ УСТРОЙСТВА
1.1. ОБЩИ УКАЗАНИЯ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ЛАБОРАТОРНИТЕ
УПРАЖНЕНИЯ ПО УСИЛВАТЕЛНИ УСТРОЙСТВА
За да се извлече максимална полза от лабораторните упраж-
нения, е необходимо да се спази известен ред и да се положат
определени усилия за задълбочената им подготовка.
На първо място се налага запознавгне с основнитс теоретич-
ни положения, върху конто се изгражда лабораторната работа.
За това задължение студентите отделят време преди занятието,
като използуват посочената им литература за подготовка. Към
предварителната подготовка спада внимателното проучване на за-
дачите и начертавачето на необходимите таблици за нанасяне
на данните от измерванията. Неподготвените студенти не се до-
пускат на упражнения.
При започване на занятието студентите се запознават с ла-
бораторния макет и измерителната апаратура. След това ги раз-
полагат така, че да е удобно манипулирането с тях и отчитане-
то на показанията от скалите на индикаторите и да се избягнат
паразитните връзки. Ако измерителните апарати имат няколко
обхвата, свързват се на най-големия, за да не се претоварят в
момента на включване на схема га.
Преди включването на захранващите източници и привежда-
нето на опитната постановка в работно състояние се прави ста-
рателна проверка от студентите, а след това и от ръководителя
на занятието, за да се избягнат погрешни свързвания. Включва-
нето става само с разрешение на ръководителя.
Измерванията започват след превключване на измерителните
апарати на подходящите обхвати. Желателно е да се избягват
измервания на много обхвати, тъй като могат да се появят го-
леми грешки. Преди да се пристъпи към снемане на съответните за-
висимости по точки, полезна е бърза и груба проверка на същите.
Получените данни от измерванията трябва още по време на
занятието да се сравнят с теоретичните, да се обяснят различия-
та между тях, за да може чрез повторни измервания да се от-
странят евентуалните груби грешки. Измерванията се приключ-
ват, след като ръко во дителят прегледа и одобри получените
данни.
5
За проведению упражнение студентите изработват протокол
по образец, зададен от ръководителя или от катедрата. Прото-
колът трябва да съдържа сведения за целта и същността на уп-
ражнение™, принципна схема на изследваното устройство и бло-
кова схема на опитната постановка. Резултатите от изчисленията
и измерванията се нанасят в таблици. За най-важиите зависимо-
сти се начертават графики върху милиметрова хартия. Мащабите
се подбират така, че графиките да получат характерния си
вид и да е възможно отчигането на междинни стойности по тях.
Характерна особеност на графичните построения при изследване
на усилвателните устройства е честото изпол^уване на логарит-
мичен мащаб.
Написването на протокола стаза с масткло. Схемите и графи-
ките се чертаят с молив или туш. Когаго з одно и също поле
трябва да се начертаят няколко графики, допуска се употребата
на цветни моливи или туш с различии Цветове.
Трябва да се обръща сериозно еписание на естетичното
и прегледно оформяне на протокола. За.гьршването му трябва
да става с изводи за най-харакгерните момента от изследването.
Задължение на вески студент при лабораторната прак-
тика е да опазва апаратите и макетите от повреди, излиш-
ни претоварвания и да следи както за личната си безопас-
ност, така и за безопасностпга на колегшпе си.
Когато за пръв път се работа с даден апарат, необходимо е
внимателно запознаване с основните манипулации. Без стеснеаиз
трябва да се прибягва към помощта на ръководителя, вместо да
се опитва със задействуване на различните команди, тъй като
при това е възможно да се нанесе сериозна повреда на апарата.
На първото занятие в началото на семестъра студентите
са длъжни да се запознаят с правилата за безопасност. С
повече старание в началото могат да се създадат много по-
лезна навици. Трябва да се работа внимателно и предпазливо,
но без страх. Да не се допират ръцете и другите части на
тялото до открити сектора на електрическите вериги.
L2. НЕОБХОДИМА ИЗМЕРИТЕЛНА АПАРАТУРА
ЗА УПРАЖНЕНИЯ!А
При измерването на нискочестотните усилватели като основни
апаратури се използуват: генератори за сигнали със звукови в
ултразвукови честоти, апарати за визуално наблюдение на сигна-
лите, апарати за измерване на ток, напрежение и други електри-
чески величини.
Генераторитс служат като източници на сигнали при изслед-
ването и изпитването на нискочестотните усилватели. Те трябва
да осигуряваг сигнали със стабилна честота, достатъчна изходна
6
мощност или изходно напрежение, малки изкривявания, лесна на-
стройка и просто обслужване.
За измерване на токовете и напреженията във веригите на
усилвателите се използуват електронни волтметри и милиампер-
метри. Те трябва да притежават широк обхват за измерване със
зададена точност, да имат голяма чувствителност и равномерна
честотна характеристика, голямо входно съпротивление и малък
входен капацитет, от конто зависи степей та на влиянието им вър-
ху скемата, към която се включват за измерване.
Посредством с сцилоскопите се наблюдават моментните изме-
нения на тока или напрежението във функция от времето. Те
трябва да имат голяма чувствителност, голямо входно съпротив-
ление и малък входен капацитет, равномерна характеристика на
вертикалния и хоризонталния усилвател, стабилна честота на гене-
ратора за развивка и други технически и експлоатационни въз-
можности.
При измерването на усилвателите се използуват още измери-
тели на нелинсйните изкривявания, измери!ели на честотните ха-
рактеристики и др.
Включването на измерителните апарати не оказва влияние вър-
ху режима на работа на схемата, когато входното им съпротив-
ление е много по-голямо (съответно по-малко) от изходного съ-
противление 2Пзх на измерваната верига. С достатъчна точност
може да се приеме, че измерителният апарат няма да оказва
влияние при паралелното му включване, когато гвх^100 zH3x> а
при последователното — ZBX^0,01 ZH3x.
Изходните данни за избора на измерителната апаратура са
техническите данни на измервания обект: изходно съпротивление,
обхват на работните честоти, чувствителност и точяост на измер-
ването. Избрания г апарат трябва да има удобна конструкция,
малки размери и маса, лесна настройка, възможност за непо-
средствено отчитане на резултатите и др.
1.3. ИЗМЕРВАНЕ И ОПРЕДЕЛЯНЕ НА КАЧЕСТГЕНИТЕ ПОКАЗАТЕЛИ
НА НИСКОЧЕСТОТЕН УСИЛВА!ЕЛ
Пояснения върху упражнението
Качествените показатели на един усилвател дават представа за
основните му свойства. По-важни от тях са амплитудната, честот-
ната и фазовата характеристика, чувствителността при номинал-
на мощност, коефициентът на хармониците, собственият шум и
динамичният обхват, входният и изходният импеданс, коефициен-
тът на разтоварване, сгабилността, надеждността и др.
За честотните свойства на усилвагеля се съди по честотната
му характеристика (фиг. 1.1). Тя е един от най-важните показа-
7
тели и представлява зависимостта на коефициента на усилване
К. от честогата на сигнала. Количествено честотните изкривявания
се определят чрез коефициента на често гните изкривявания [31]:
; М(dBI = 2Olg-J-, (1.1)
Aq Aq
където
К е коефициентът на усилване при честота /;
/f0— коефициентът на усилване при средни честоти (обик-
новено се отчита за /—/о=1000 Hz).
Честотната характеристика K=y(f) се измерва при условия,
близки до нормалните. За да се избегне нелинейността на ампли-
тудната характеристика, на входа на усилвателя се подава сиг-
нал с амплитуда от 0,2-е-0,5 от номиналната.
Товарът (или неговият еквивалент), конто се включва на из-
хода, трябва да отразява
характера и големината на реалния то-
вар при работните условия.
Измерването на честотната харак-
теристика се извършва за стандарт-
ната честотна поредица 31.5, 63, 125,
250, 500, 1С0Э, 2000, 4000, 8000 и
16 0)0 Hz по схемата, показана на
фиг. 1.2. От тонгенератора на входа
на усилвателя се подава сигнал с
постоянно по големина напрежение,
което се контролира с ламповия
(електронния) волтметър ЛВХ. Из-
Фиг. 1.2
ходният сигнал се измерва с волт-
метъра ЛВ2. Като се поддържа по-
стоянна амплитудата на входния
сигнал, тонгенераторът се настройва
на горепосочените честоти и за вся-
ка от тях се отчита изходното на-
прежение. По получените резултати
от измерването се определя коефи-
циентът на усилване К— U^IUBX за
различните честоти и се построява
зависимостта /С=<р(/) или 2H=cp1(/).
По абсцисната ос се нанася често-
тата / в логаритмичен мащаб, а по
ординатната ос — коефициентът на
усилване К или коефициентът на
честотните изкривявания М, изразени
в децибели.
Изчисляването на коефициента М се опростява, когато се взе-
мат под внимание изразите
Tf ^ИЗХ . гл ^ИЗХ /0 г г .
’ ло=----------77 и 4/вх = const.
vbx
8
Тогава
/И—20 1g
^.зх
^изх fО
(1.2)
където С/И?х е изходното напрежение при честотата, за конто се
изчислява М, a — изходното напрежение върху товара при
честотата fQ= 1000 Hz.
Ако скалата на волтметъра е гра-
дуирана в децибели, измерването на
честотмата характеристика може да
се проведе непосредствено в тези
единици, като волтметърът се калиб-
рира на нула децибела или друго
подходящо деление при честота /0—
«1000 Hz и определен входен сигнал.
При изеледване устойчивостта на
усилвател с отрицателна обратна
връзка (ООВ) се налага измерването
на фазовата характеристика ср-ф(/)
по схемата, показана на фиг. 1.3. За
отчитане на фазовия ъгъл ср между
входното и изходното напрежение е
Фиг. 1.3
включен фазомер. Измерва-
нето му се извършва поотделно за ниски и високи честоти, като
се започне от1000 Hz и постепенно се намалява до найнис-
ката честота, а при високите — постепенно се увеличава до най-
високата. Входният сигнал се поддържа постоянен.
Фазовата характеристика може да се измери по метода на
елипсата, като изходният сигнал се подва на входа на вертикал-
ния усилвател на осцилоскопа, а входният — на хоризонталния.
Номиналната мощност Р2 е максималната мощност, която се
получава в товарното съпротивление /?т при допустим коефици-
ент на хармониците kx. Измерването й се извършва по блокова-
та схема, показана на фиг. 1.2. На един от входовете на усилва-
теля (микрофон, грамофон, радио) от тонгенератора се подава сиг-
нал с честота /=1000 Hz и се измерва изходното напрежение
върху товарното съпротивление (или неговил еквивалент). По-
средством известната величина /?т и измереното напрежение 1Л
мощността се определи по формулата
£1
Я
(1-3)
Проверката на коефициента на хармониците се ирави с изме-
рителя на нелинейни изкривявания (ИНИ), а с осцилоскопа визу-
ално се наблюдава формата на изходния сигнал.
Еквивалентният товар се реализира като двуполюсник от без-
индуктивно съпротивление с малък температурен коефициент.
9
Чувсгвителността па усилвателя характеризира най-малкия сиг-
нал, при кой го се получава номиналната изходна мощност. Опре-
дели се за съответния вход на усилвателя, като се измери вход-
ното напрежение при честота /=1000 Hz, при което се получава
номиналната мощност или номиналното напрежение.
Друг важен качествен показател е напрежението на собстве-
нитс шумове. То се измерва на изхода на усилвателя при затво-
рен накъсо вход. Ако изпитваният усилвател има тонкоректори,
напрежението на шума зависи от положението им. В този случай
измервапето се извършва при минимално (затворено) и максимал-
но (отворено) положение на тонкоректора. Като се измери напре-
жението t/m, се определи динамичният обхват D като отношение
на номиналното изходно напрежение t/T (получава се при номи-
нална мощност) и напрежението на шума:
D((IB]=201g-^- (1.4)
и ш
При условия, близки до нормалните, напрежението на шума
се измерва при вход, затворен с резистор, със съпротивление,
равно на съпротивлението на източника на сигнала.
Като се използуват данните за чувствителността, се определи
коефициентът на усилване
/C[dB] = 201g-^- (1.5)
мвх мвх
За подобряване на качествените показатели на усилвателите
се въвежда ООВ. Подобряването им зависи от дълбочината на
приложената ООВ. Тя може да се определи, като се измери чув-
ствителността на даден вход при обратна връзка t/'x и без ОВ
t/BX, при t/T = const, т. е.
д^1+₽/<=4-=-^-: ?= А~к ’ (L6)
където р е коефициентът на обратната връзка.
По-пълна представа за изследвания усилвател се получава,
когато се направят измервания на шумовете, динамичния обхват
и честотната характеристика при включена и изключена верига
на ОВ.
Коефициентът на разтоварване Т е важен качествен показа-
тел за усилватели, конто работят с променлив товар. Той се оп-
редели по схемата, показана на фиг. 1.2, като отношение на из-
ходното напрежение на празен ход Z7TDX (Rt — со) към напреже-
нието при номинален товар UT (GBI=const):
Т = ~ц-> T(dB] = 201g-^. (1.7)
10
За нискочестотни усилватели той е е от порядък на 2-1-3 dB.
С помощта на коефициента Г, като се знае товарното сопротив-
ление, може да се определи изходнозо съпротивление на усил-
вателя
/?изх = /?т(Г 1). (1.8)
Нелинейнпте изкривявания, конто внася усилвателят, се оце-
няват с коефициента на хармониците. Той се измерва по схемата,
показана на фиг. 1.2. При средни честоти коефициентът се опре-
дели при номинальо изходно напрежение, а при ниски под 100 Hz
и високи над 3000 Hz — при пиво — ЗёЗспрямо поминалното. По
този начин се взема под внимание спектралното разпределение
на мощностите при усилваниге звукови програми.
Задание
1. Да се разучат схемата и макетът на изслепвания усилвател.
2. Да се иэмери честотната характеристика f) на усилва-
теля при минимално и максима л но положение на тонрегулато-
рите. Двете характеристики да се начертаят в едко и също
поле и да се сравнят.
3. Да се изчисли и измери дълбочината на ООВ.
4. Да се измери номияалната мощност и чувствителността за
различимте входове.
5. Да се определи динамичният обхват при включена и изклю-
чена верига на ООВ. Ла се направят измервания при миии-
мално и максимално п ложение на тонрегулаторите.
6. При изключена и включена верига ООВ на усилвателя, често-
та /=1000 Hz и t/T = const да се направят измервания и се
определят:
а) коефициентът на разтоварване Т и 7';
б) изходното съпротивление /?нзх и /?'зх;
в) коефициентът на хармониците и за ниски, средни и ви-
соки честоти.
7. Да се измери и вачертае зависимостта на коефициента на хар-
мониците от изходната мощност Ах =g(PT) при честота /=
— 1000 Hz и /?т =/?Topt.
Конпгролни въпроси
1. Дайте определение за основните качествени показатели на един
нискочестотен усилвател.
2. Защо е необходимо тяхното измерване?
3. Как се изменва и определи всеки от тях?
4. Какво е влиянието на ООВ върху основните показатели на
НЧУ?
11
1.4. ИЗСЛЕДВАНЕ НЕСТАБИ ЛНОСТТА НА РАБОТНАТА ТОЧКА
НА ТРАНЗИСТОРНИ УСИЛВАТЕЛнИ СТЪПАЛА
Пояснение върху упражнениепго
В транзисторните усилватели нестабилността на работната
точка се обуславя главно от темперагурната нестабилност на об-
ратния колекторен ток /ело. топлинното изместване на статични-
те характеристики, предизвикващи изменения на параметрите
йа1, и производствените толераиси.
Изменение го на тока в работната точка 1с ще бъде толкова
по-голямо, колкото повече се е изменила температурата и колко-
то статичният коефициент на усилване на транзистора h2\ е по-
голям. При смяна на транзистора най-силно влияние върху изме-
нението на колекторния ток оказва Ако не се направи под-
ходящ подбор, насгъпват нежелателни последний.
Нестабилността на работната точка се оценява с коефициен-
та на нестабилност 5, който отчита влиякието на /сво и А21 вър-
ху колекторния ток:
5/
д/с .
д4вэ
aZc
дЛ21
(1.9)
където
Д/с — допустимого изменение на колекторния ток;
Д/сво, Дй21 — изменение™ на 1СВз и й21.
Коефиииентът на нестабилност 5, отчитащ едновременно влия-
нието на /сво и h211 е
А/сво+^сф-"1” /21ГП'П-
д21тах л21т1п
където
/с е токът в работната точка;
^aimin’ А21 щах — минималната и максималната стойност на А21.
Изместването на работната точка може да се определи от из-
менение™ на 1с и Uce, съответствуващи на началното й поло-
жение под влияние на дестабилизиращите фактори (фиг. 1.4):
Д/с ~1'C—Ic\ MJce = U'ce~Uce
или в проценти
Д Ip 1 р — /<»
8= .100= - . с . 100о/о.
ус лс
(1.11>
12
Стабилизацията на работната точка има за цел да намали из-
менение™ на колекторния ток при действието на дестабилизира-
щите фактори: температура, производствам талера ней и ста-
реене на радиодетайлите. Тя се осъществява, като се използуват
дълбоки обратни връзки по постоя-
нен ток и термокомпенсация.
На фиг. 1.5 е показана схема с
колекторна стабилизация. Тя дава доб-
ри резултати при неголямэ изменение
на й21 и температурата. Стабилиза-
цията се осъществява от паралелната
обратна връзка по напрежение, въ-
ведена от колектора на транзистора.
По-висока стабилност на работ-
ната точка осигурява схема га с еми-
терна стабилизация (фиг. 1.6), в коя-
то се въвежда отрицателна обратна
връзка по постоянен ток с рези-
стора /?£. Ефектът на сгабилизация-
та се подсилва и от делителя —
/?2. Нестабилността на колекторния
ток е толкова малка, колкото Re е
по-голямо и колкото и /?2 са по-
малки. Емитерната стабилизация оси-
гурява работоспособност на стъпа-
лото в широки граници на измене! из
на температурата и А21. Стабилност-
та на работната точка може да се
повиши, като се увеличи дълбочината
на ОВ по постоянен ток. Затова е
Фиг. 1.4
целесъобразно тя да обхване не едно,
а няколко стъпала (фиг. 1 7). В тази схема резисторите R{ и /?2 въ-
веждат ОВ по постоянен ток за всяко стъпало и стабилизират
работната точка, а /?3 и /?2 въвеждат дълбока ОВ за двете стъ-
пала. За получаването на висока стабилност /?3 трябва да има
малка стойност.
Стабилизирането на работната точка с ОВ по постоянен ток
позволява да се получат задоволителни резултати. В някои слу-
чаи този начин не е подходящ, понеже се намалява к. п. д. на
стъпалото, и затова се използуват схеми с термокомпенсация. В
качеството на термокомпенсиращ елемент се използуват терморе-
зистори с отрицателен температурен коефициент (ММТ-8, ММТ-9).
С повишаването на температурата съпротивленията им намаляват,
с което се компенсира изменение™ на колекторния ток.
Експеримепталното изеледване на нестабилността на работната
точка е трудна задача. Приблизителна оценка може да се напра-
13
ви, като се изследва процентного изменение о на колекторния ток
за няколко схеми. За пелта са необходими термостати, термоме-
тър и амперметър. За различии стойкости на температурата Т за
всяка схема се измерва 1с , изчислява се 3 и се построява зави-
симостта Ъ—ЦТ).
Фиг. 1.6
Фиг. 1.7
При едва и съща температура върху
дадените макети се поставят транш-
стори с определен ксефициент на усил-
ване и се измерва стойността на 1с •
След това се сменя транзисторът с друг
от съп ия тип, но с друг коефициент
на усилване и отново се измерва 1с за
всяка схема. От получените данни се
изчислява изменението на /с, което
позволява да се види нестабилността на
работпата точка за различните схеми.
Ексиерименталното изследване на
нестабилността на колекторния ток може
да се извьрши, като се приложи пла-
нирането на експеримента [30]. Матема-
тическата задача се записва по следния
начин:
у = ф(хь х2,...,хл), (1.12)
където у е изходният параметър, който
подлежи на изследване, a xz, х2,..., хп
са променливите (факторите), конто влияят върху него.
Променливите хр х2,...,хя е удобно да се нормират съгласно
зависимостта
zl Zl осн
i осн
(1.13)
където
Xi е нормиранага промеплива величина;
Zi осн — основното ниво на Zi ;
Zi — действителната променлива величина;
&Zi осн— задаленото максимално изменение на Zi спрямо Zt осн.
При двете нпва на изменение на Zi — горно Zt Az/ Осн и долно
Zi — &Zi осн, нормираната промеплива приема съответно стойности-
те +1 и — 1.
Стойностите на zf ос„ се пол уча ват при изчисляването на стъпа-
лото, a Az/ се задава съобразно производствените толеранси на
радиодетайлите, експлоатационните условия и др.
В зависимост о г броя на факторите, конто определят изход-
ния параметър, се търси описание от вида
п
у = 2^' х‘ + (! 14)
/=1
14
За два параметъра я = 2, т. е.
У=b0+bi Vi + btx2 + b 1£x/2, (1.14 a)
където X|, х9 ca факторите; Ло— сьободнияг член при xt - С;
b„ b.2 — коефициентите на регресия; Ь}.2-- коефициентът на регре-
сия, който показва взаимодействисто между факторите.
След определянето на Zi , &27OCH и описание™ се съставя мат-
рицата на планиране, като се пзхожда от това. че в дадения екс-
перимент трябва да се изчерпват всички възможни комбинации на
факторите, вариращи на долно и горно ниво. Еесбходимият брой
опити А/=2‘ (/ е броят на факторите).
Матрицата на планиране за два фактора е дадена в табл. 11
Таблица 1.1
*0 Хх X У
1 +1 -1 -1 +1 У1
2 +1 +1 -1 -1 У2
3 +1 -1 4 1 -1 Уз
4 + 1 +1 + 1 +1 У±
За три фактора матрицата се получава от тази при два, като
се повтори два пъти — единия път за х3 при горно ниво, а вто-
рил пьт за х3 при долно ниво [30].
Тук х0 е фиктивна променлива и служи за определяне на
След провеждането на опита се използува регресионният ана-
лиз, за да се определят коефициентите на регресия
2 у> x'j
bi = ----’ (1.15)
където
у е стойността на изходния параметър в у-тия опит;
Xij — стойността на Z-фактора в у-тия опит.
След изчисляването на коефициентите на регресия се съставя
уравнението на изходния параметър съгласно (1.14) и се проверя-
ва значимоетта на коефициентите по зависимостта
b^t^fysib,],
(1-16)
където
ip (Л
е табличната стойност на критерия на Стюдент
при ниво на значимост р и брей на степените
на свобода /, с която са определени коефициен-
тите на регресия f -~k—1;
15
k — броят на паралелните опити;
] — дисперсия на коефициента на регресия; опреде-
ли се с израза
)2
^fv]- ---л-!---- (1.17)
където
уji — стойността на изходния параметър за Z-тия опит;
J7 — средната стойност на изходния параметър за у-тия
опит.
Ако неравенство™ (1.16) не е изпълнено, коефициентите са
незначими и членовете, пред конто се намират в уравн. (1.14),
отпадат.
След определянето на коефициентите па регресия се прави
проверка на адекватност га (съответствие между обекта и неговия
модел), като се изчислят зависимостите
р — 6ад
И34 - S2 [у]
(1-18)
където
5ад е дисперсията на адекватността;
ум — стойността на изходния параметър за отделяйте
опити, получени чрез изчисления или измерение;
ур — стойностите на изходния параметър за същиге
опити, получени чрез изчисление, като се използу-
ва уравн. (1.14).
Проверката се извършва, като се използува критерият на Фишер
S2
^ч = Ня<Лабл- (1Л9)
Ако не е изпълнено това условие, трябва да се намали греш-
ката на експе римента, като се провери отчетено ли е влиянието
на всички елементи.
При увеличаването на променливите броят на опитите нараст-
ва много. За намаляването им се използува дробен факторен екс-
перимент (дробни реплики). Броят на опитите при дробния експе-
римент се получава, като опитите в пълния експеримент се де-
лят на число, кратно на две. При полуреплика броят на експери-
мента е /V=2Z72 = 2Z~1, при х/4 реплика — 7V=2/-2, при % —
= 2Z'~3 и т. н.
16
В лабораторного упражнение се изследва нестабилността на
работната точка на схемата с емитерна стабилизация (фиг. 1.6).
За изходна функция се взема абсолютною изменение на колек-
торния ток. Тук е удобно да се използува дробна реплика; мат-
рицата на планиране е дадена в табл. 1.2 [лХл), х2(га), ха(га),
Задание
1. Да се разучат и начертаят схемите на макетите.
2. Да се направят измерванията на 1с при зададенц температу-
ря за макетите, посочени от ръководителя на упражнение™.
От получените данни да се изчислят за всеки макет зависи-
мостите 6=/(Г) и графиките да се построят в една и съща
координатна система.
3- Да се измери 1с и да се определят процентните изменения
8 на колекторния ток при замяна на транзистора за няколко
макета, посочени от ръководителя.
4. Да се изследва нестабилността на работната точка за схема с
емитерна стабилизация от влиянието на схемните елементи.
5. Да се съпоставят получените резултати и да се направят съот-
ветните изводи.
Контролни, въпроси,
1. Какви са причините за нестабилността на работната точка
при транзисторите?
2. В какво се изразяват последиците от нестабилността?
3. По какви начини се осигурява стабилизацията на работната
точка?
4. Какви схемни решения познавате и как се осъществява ста-
билизирането при тях?
5. Как се определи коефициентът на нестабилност 5и в какви
граници се изменя?
2 Ръководство. . е
17
6. Как може експериментално да се изследва нестабилността на
работната точка?
1.5. ИЗСЛЕДВАНЕ НА УСИЛВАТЕЛНО СТЪПАЛО
С РЕЗИСТОРНО-КОНДЕНЗАТОРНА ВРЪЗКА
Пояснение върху упражнението
Усилвателното стъпало с^ резисторно-кондензаторна връзка
(/?С-усилвател) намира широко приложение в съвременните усил-
вателни устройства. Простата схема, малките размери и маса
Фиг. 1.8
на използуваните радиодетаили
(транзистори, конде нзатори), рав-
номерната чсстотна и фазова
характеристика и възможността
за изпьлнение в интегрален вид
правят /?Сстъпалото основен
тип предварителен усилвател.
За реализирането му се изпол-
зуват маломошни транзистори
(SF. Т 351, SF. Т 352, SF.T 353,
SF.T308) с голям коефициент
на усилване А21, конто мо ат да
се включат по схема с общ
емитер (ОЕ), с обща база (ОБ) или с общ колектор (ОК). Из-
борът на схемата зависи от поставените изисквания по отноше-
ние на коефициента на усилване, входното и изходното съпро-
тивление, изискванията и др.
Принципната схема на /?С-стъпало с ОЕ е показана на фиг. 1.8.
Чрез резистора /?с се осигурява необходимият потенциал на ко-
лектора на транзистора. Усиленият сигнал през кондензатора Ср се
подава на базата на следващия транзистор. Посредством резисто-
рите /?!, /?з и Re се подбира постоянннотоковият режим на
транзистора и температурната му стабилизация. Кондензаторът
Се премахва обратната връзка по променлив ток. Филтрова»а
трупа /?ф Сф допълнително филтрира захранващото напрежение и
повишава устойчивата работа насгъпалото. При подходя що ораз-
меряване тя може да се използува за нискочестотна корекция.
При изследване на /?С-стъпалото се определят входното и
изходното съпротивление, коефициентът на усилване на напреже-
нието, тэкът, мощността и честотната характеристика. При по-го-
леми сигнали се налага да се изследва и амплитудната характе-
ристика С/изх^ф^вх) и да се измери коефициентът на хармо-
ниците.
Входното съпротивление на транзистора влияе върху усилва-
нето и честотната характеристика на стъвалото. За определянето
18
му последователи© на входа се включва допълнителен резистор /?.
съизмерим с входною съпротивление (фиг. 1.8). При постоянно
входно напрежение и определено товарно съпротивление /?т се
измерват изходните нанрежения С\ и С72 при включен и изюночен
резистор /?. Входною съпротивление се определи от израза
_ R
~~ Uz-Ui Н
(1.20)
Измерено™ по този начин входно съпротивление е действи-
телното. В него е отчетсно и шунтиращото влияние на делителя
за постояннотоковия режим. Входного съпротивление на транзис
тора е
Rn =
Ri
(1-21)
Коефициентът на усилване К е важен качествен показател. С
него се оценяват усилвателните свойства на стъпалото. Измерва-
нето му се прави при средни честоти. При измерези входно и
изходно напрежение той се изчислява по формулата К = -г/3-- •
^вх
Като се вземе под внимание, че
/В1 = Ф- и /„зх = -^, (1.22)
пвх С~
за коефициента на усилване на тока Ki се получава
/ р
К1=^-=К0~~- (1.23)
вх
Тук Rc~ =
а /?т =/?! || R21| /?вх2«=«/?вх2 е товарното съпро-
Ат
тивление за променлив ток. В случай на многостъпален усилвател
ролята на /?т се изпълнява от входното съпротивление на след-
ващото стъпало.
Коефициентът на усилване на мощността К? се определи ка-
то произведение от коефициентите на усилване на напрежението
и тока:
KP=Ki Ки=К* -ъ
(1-24)
19
Амплитудната характеристика представлява зависимостта на
изходното напрежение от входното — U„3x — ф (£Ах) (фиг. 1.9). Тя
се снема при честота /=1000 Hz, като се измерва изходното на-
прежение за различии стойкости на
входното.
Честотната характеристика K—^(.J)
се измерва за стандартната честотна
поредица. На входа на стъпалото се
подава сигнал с постоянна големина и
за различните честоти се измерва из-
ходното напрежение. След това се оп-
редели коефициентът на усилване за
всяка честота и се строи зависимостта
/С=ф(/) или M=<f(f).
Честотните изкризявания в /?С-стъ-
палото се дължат на кондензаторите
Ср, Се, Со и честотните свойства на
транзистора.
Честотните изкривявания при ниски честоти
формулата
Фиг. 1.9
се определят с.
(1.25
J - = 1 л- 1 • 1 = 1 . 1 . 1
Rq ^изх Rb ^вх2
където
/?изх е изходното съпротивление на транзистора 7\;
— входното съпротивление на транзистора Г2.
В областта на високите честоти честотните изкривявания се
дължат на Со и честотните свойства на транзисторите
со*о)2]
(1.26)
където
(ц, е честота, при конто стръмността на изходния ток
|S| спада на 0,707 от стръмността при / = 0;
Со — сумата от изходния капацитет на транзистора Ти
входния капацитет на Г2 и монтажния капацитет;
1
&в
20
От изложеното се вижда, че междустъпалната връзка влияе
на честотната характеристика и коефициента на усилване.
Задание
1. Да се разучи и начертае схемата на изследваното /?С-стъпало
и се означат стойно.тите на елементитс.
2. Да се определи входното съпротивление /?Вх за различии стой-
кости на товарното съпротивление /?т. Да се построй зависи-
мост та /?вх = ср(/?т).
3. Да се измерят коефициентите на усилване на напрежение,
ток и мощност при различии стойности на товарното съпротив-
ление /?т и построй зависимостта /С=ф(/?т)«
4. Да се измери и начертае амплитудната характеристика t/H3X«=
= ?(£Лх) за различии товарни съпротивления.
5. Да се измери и начертае честотната характеристика /С=ф(/)
за различии стойности на Ср, Со, Се и .
Контролни въпроси
1. Какво е предназначението на всеки елемент в схемата на
усилвателното стъпало с /?С-връзка?
2. В какъв режим работа резисторното стъпало и защо?
3. Кои елементи определят режима на усилвателя?
4. Как влияе промяната на стойността на всеки от елементите в
схемата върху честотната характеристика при условие, че оста-
ншите запазват стойностите си непроменени?
1.6. ИЗСЛЕДВАНЕ НА ДВУТАКТНИ СТЪПАЛА НА МОЩНОСТ
Пояснения върху упражнението
За получаването на по-големи изходни мощности се използу-
ва двутактната схема. В сравнение с еднотактната тя има по-ви-
сок к. п. д. (практически достига до 75%) и по-малки нелинейни
изкривявания. При нея транзисторите се използуват по-пълно по
мощност и могат да работят в режим клас А, АВ и В по схема
с ОЕ, ОБ, ОК. По-разпространена е схемата с ОЕ в режим клас
АВ (фиг. 1.10). Резисторите Rv и /?8 осигуряват постояннотоковия
режим на транзисторите. За стабилизация на работната точка
паралелно на /?3 се включва терморезисторът R с отрицателен
температурен коефициент. С нарастване на температурата съпро-
тивлението му намалява, с което се компенсира изменението на
колекторния ток.
Характерна особеност на режим клас В е, че при липса на
сигнал токът в работната точка трябва да има стойност 0,05 до
21
Фиг. 1.10
Фиг. 1.11
0,1 от максималния изходен ток. По този начин се избягват
големите нелинейни изкривявания при идеалния режим клас В.
Максималната изходна мощност в тези случаи достига 5 Рслоп-
Максималната разсеяна мощност на колектора се получава при
коефициент на използуване на ко-
лекторното напрежение 5 = 0,637.
Изходният и драйверният
трансформатор са източници на
честотни и нелинейни изкривява-
ния. Освен това схемите с транс-
форматорна връзка не могат да
пропуснат широьа че< тотна лен-
та и не се поддават на изпълне-
ние в интегрален вид. Есички тези
недостатъци се избя ват при
безтрансформаторните схеми (фиг.
1.11).
При транзисторните усилватели
трябва да се съблюдава и тем-
пературният режим. С него е
свързана стабилността на работ-
ната точка и сигурната работа на
транзисторите. Охлаждането им се
осъществява от радиатори, чиято
ефективност зависи от формата и
разположението им.
При усилвателите па мощност
могат да се решат следните за-
дачи:
1. При зададен коефициент на
хармониците kx #хзад да се по-
лучи максимална изходна мощ-
ност Рттах.
мощност Ртзад да се получи мини-
мален коефициент на хармониците Лхпяп-
3. Да се получи максимална изходна мощност Ртгпах или ми-
нимален коефициент на хармониците Лхпцп при зададен коефи-
циент на полезно действие tj.
Интерес представлява получаването на голяма изходна мощ-
ност при малък коефициент на хармониците.
За решаването им се прилага симплексният метод на плани-
ране на експеримента [30, 35]. Той позволява бързо олределяне
на благоприятната облает във факторното пространство и нама-
лява обема на измерванията.
Под симплекс в л-мерното пространство се разбира множе-
ство от п 4-1 независими точки, конто образуват изпъкнал много-
стен в л-мерното пространство. В двумерното симплексът е
2. При зададена изходна
22
триъгълник, а в тримерното — тетраедър. Те са правилни (регу-
лярки), ако разстоянията между върховете им са равни. Всеки сим-
плекс може да се направи правилен след подходяще преобразу-
ване на координатната система. Ориентирането на началния сим-
плекс може да се извърши по два начина:
а) единият от върховете на симплекса се
разполага в началото на координатора си-
стема; б) центровете на симплекса и коорди-
натната система съвпадат.
На фиг. 1.12 е илюстриран симплексният
метод за намиране на екстремум на функ-
ция с две променливи ср=ср (хр лг2).
Първоначално се правят опити във вър-
ховете на симплекса Л1н М2, Af3. От опреде-
лените стойкости на целевата функция се
избира точката с най-малка (респ. най-голя-
ма) стойност. След това се поставя експери-
мент в новата точка /И', която е огледалният образ на Ко-
ординатите й се определят по следния начин:
X2M'l =X2M2---X2Mt + X2M3- (1.27)
Огледалният образ на точката Af в Z-мерното пространство
се определи от координатите
•ХТЖ' = ~Г~(XiMt +АГ/Л1.» + • . --XiM , (1.28)
I *• I ~ I — 1 *
където
(Z=l, 2,..., Z).
Новообразуваният симплекс Af2> -Мз» Л), се третира по същия
начин. Във върха М\ се провежда експеримент, резултатът от
който се сравнява с резултатите от останалите върхове. Отново
се отхвърля върхът с най-малка (най-голяма) стойност на целе-
вата функция. Благодарение на това центровете на симплекса от-
белязват най-краткия път към оптимума. В областта на оптимума
симплексът започва да се върти около точката с най-голяма (най-
малка) стойност.
В никои случаи след отстраняване на даден връх в новия
симплекс резултатът може да се окаже най-лош. Затова се връ-
щаме в изходния симплекс и се отхвърля следващата поред най-
лоша точка.
При лаборагорното упражнение симплексният метод се при-
лага за определите на оптималните стойности на тока в работ-
ната точка /си и съпротивлението на източника на сигнал /?с за
двутактно стъпало на мощност, при конто се получават минимал-
23
ни нелинейни изкривявания, т. е. да се минизира функцията Ах =
=/ (^с /#ex, Zco/Zстах). При изследването на стъпалото трябва да
се спазват условията
0,052 20,1;
*С max
0,5^4-s5, (1.29)
*'вх
където
/стах е максималният колекторен ток;
/?вх — входното съпротивление на стъпалото по схе-
ма ОЕ.
Задание
1. Да се разучат и начертаят схемите на изследваните макети.
2. Да се снеме зависимостта UT =f(RT) и Ах = <р(/?т) при 47вх =
— const и /?с = const. Като се използуват получените данни, да се
начислят и построят в една координатна система зависимостите:
Р? =Ч> (/?т ), 4=<р (/?т) и Ах =Ф (/?т).
3. При постоянна изходна мощност Рт и оптимално товарно
съпротивление /?т opt да се определят нелинейните изкривявания
за различии стойности на Нс 9kK =<р(/?с).
4. Да се направят измервания на коефициента на хармониците
Ах при /—1000 Hz за различии стойности на изходната мощност,
Ах «ф (Рт).
5. Да се определят оптималните стойности на /с0 и /?с .
Контролни въпроси
1. Какви са предимствата и недостатъците на двутактните стъ-
пала на мощност?
2. Какъв е максималният к. п. д. при режим клас А и клас В?
3. Съпоставете схема с ОБ и ОК със схемата с ОЕ.
4. Какви са основните свойства на безтрансформаторните стъпала?
5. По какъв начин се стабилизира работната точка в режим клас В?
6. От кои елементи произтича неравномерността на честотната
характеристика?
1.7. ИЗСЛЕДВАНЕ НА УСИЛВАТЕЛИ С ОБРАТНА ВРЪЗКА
Пояснения върху упражнението
За подобряване на качествените показатели на усилвателите
се въвежда отрицателна обратна връзка (ООВ). Тя представлява
връщане на част или на целия изходен сигнал на входа на усил-
24
вателя. Ако върнатият сигнал е с противна фаза на входния, об-
ратната връзка е отрицателна, при сиифазен сигнал ОВ е поло-
жителна.
Според начина, по който се получава сигналът на ОВ и по-
даването му на входа на усилвателя ОВ е по ток или напреже-
ние, последователна или пара-
лелна.
В нискочестотните усилватели
се използува предимно ООВ,
тъй като намалява шумовете, не-
линейните и честотните изкривя-
вания, увеличава стабилността на
усилвапето, влияе на входния и
изходния импеданс. Основен недо-
статък на ООВ е намаляването на
коефициента на усилване и устой-
чивостта на усилвателя.
На фиг. 1.13 и 1.14 са пока-
Фиг. 1.13
зани схеми на двустъпални усил-
ватели с непосредстзена връзка, обхванати от последователна
ООВ по напрежение и паралелиа ООВ по ток, конто се въвеж-
дат посредством резистора /fe и .
Емитерният повторите^ (фиг. 1.15) е усилвател с приблизи
телно стопроцентова ООВ по напрежение. Наличието на ООВ
определи голям входен и малък изходен импеданс, равномерна
честотна характеристика и коефициент «а усилвине на напреже-
ние, по-малък от единица.
При тези усилватели се изследва влиянието на ОВ върху вход-
ного и изходното съпротивление, честотната характеристика и
нестабилността на усилването.
Фиг. 1.14
Фиг. 1.15
Изходното съпротивление влияе върху свойствата на усилва-
теля. То се определи с помощта на две измервания. При постоян-
но входно напрежение се измерват изходните напрежение UT и
25
Ur пх при включено и изключено товарно съпротивление /?г. Из-
числяването му се извършва по формулата
/?изх=/?т(^—-1 )• (1.30)
Основните причини за нестабилността на коефициента на усил-
ването са измененията на напрежението и температурата, произ-
водствените толеранси натранзисторите и схемните елементи. Ка-
то мярка за степента на стабилизацията на коефициента на усил-
ване служи относителното му изменение ЬК/К.
Нестабилността на усилването може да се определи, като се
приеме за дестабилизиращ фактор изменението на захранващото
напрежение £с- Като се измерят коефициентите на усилване за
две различии сзсйнссти на Ес (Ес\>Ес и Есъ<Ес) и единият
от тях се вземе за изходен, нестабилността се определи с израза
. 100= . 100%, (1.31)
А А1
където Ki и К% са съответно коефициентите на усилване при
Ес\ и Есъ Дълбочината на ООВ /4 = 1+^^ се определи при сред-
ни честоти и постоянно входно напрежение, като се измерят из-
ходните напрежения ов и £/т при включена и изключена ве-
рига на ОВ
* Л=7Г-- (1-32)
мтов
Измерването на останалите величини се извършва, както при
другите упражнения.
Задание
1. Да се разучат и начертаят схемите на макетите, подлежащи
на изследване, като се означат стойностите на елементите.
2. Да се свърже схемата на емитерния повторител и да се из-
мерят входното и изходното съпротивление при средни честоти
за различии стойнссти на /?т и /?с. Да се построят зависимо-
стите /?вх = ф(#т ) и /?изх =-ф(/?с )•
3. Да се измери честотната характеристика К=у (/) за различии
стойкости на /?т и Ср .
4. Да се свържат схемите на двустъпалните усилватели и да
се направят следните измервания:
а) да се измери честотната характеристика /С=ср (/) със и без
ООВ при определено товарно съпротивление;
6) да се измери входното и изходното съпротивление за различ-
ните схеми при средни честоти;
26
в) да се измери дълбочината на различните видове ОВ и да се
определи коефициентът на ОВ р. Същият да се изчисли чрез стой-
ностите на елементите в схемата и сравни с измерения;
г) да се определи нестабилността на усилването със и без ООВ.
Контролни въпроси
1. Какво представлява ООВ и какви видове ОВ познавате?
2. Как влияе ООВ:
а) на входния импеданс;
б) на изходния импеданс;
в) на честотната характеристика;
г) на усилването и стабилността;
д) на шумовете и нелинейните изкривявания;
е) на устойчивостта на усилвателя.
3. Какви са основните предимства на емитерния повторител?
1.8. ИЗСЛЕДВАНЕ НА ШИРОКОЛЕНТОВО УСИЛВА1ЕЛНО СТЪПАЛО
Пояснение върху упражнението
Широколентовите усилватели намират широко приложение в
съвременните радиотехнически устройства. Предназначението им
е да осигурят равномерно усилване в широка честотна лента. За
тази цел най-подходящи са /?С-усилвателите, конто имат равно-
мерна честотна характеристика.
Много важен показател на широколентовите усилватели е
площта на усилването 77, която представлява произведението от
коефициента на усилването при средни честоти и горната гра-
нична честота /2:
П= KQf2. (1.33)
За намаляване на честотните и фазовите изкривявания, увели-
чаване площта на усилването и подобряване на преходната харак-
теристика се въвеждат честотни ксрекции.
При стъпалата, работе щи на високоомен товар, подходяща е
паралелната високочестотна корекция (фиг. 1.16). Коригиращата
бобина L се включва последователно с резистора Rc и заедно
с капацитета Со (сумата от изходния капацитет на транзистора и
входния на следващото стъпало) образуват паралелен трептящ
кръг. При високи честоти се увеличава товарното съпротивление,
което увеличава усилването. Формата на честотната характеристи-
ка при високи честоти се определи от коефициента
27
В зависимост от избраната стойност на а и RT 5>RC </?„зх па-
ралелната високочестотна схема може да увеличи площта на
усилването 1,5—2 пъти. Най-добра честотна характеристика се
получава при a=aopt =0,414 (фиг. 1.17).
По-голямо увеличаване на площта на усилването се получава
при схемите със сложна корекция (фиг. 1.18). Тя съдържа две
коригиращи бобини Lr и £2, а понякога и допълнителен рези-
стор /?. Бобината Lx разделя капацитета Со на два капацитета Ct
и С2, конто съответно с индуктивностите и £2 образуват треп-
тящи кръгове. Последните осигуряват увеличаване на площта на
усилването.
Недостатък на схемата е значително сложната настройка и го-
лямото количество елементи.
В предварителните усилвателни стъпала много често се из-
ползува високочестотна емитерна корекция (фиг. 1.19). В емитер-
Фиг. 1.19
ната верига на транзистора се включва групата /?Е СЕ, която въ-
вежда честотно зависима ООВ. С увеличаване на честотата на
сигнала дълбочината й намалява, а усилването расте.
28
При тази схема ОВ увеличава входното съпротивление при
ниски и средни чистоти, намалява нелинейните изкривявания и
стабилизира режима на работа. Тя е по-малко чувствителна при
замяна на транзисторите и стареенето на радиодетайлите.
За подобряване на честотната и преходната характеристика
при ниските честоти се въвежда нискочестотна корекция посред-
ством филтровата трупа /?ФСФ (фиг. 1.19).
При намаляване на честотата на сигнала се увеличава товар-
ното съпротивление, което увеличава усилването. По този начин
се компенсира намалението на усилването от влиянието на раз-
делителния кондензатор Ср и кондензатора за емитерна стаби-
лизация. При подходящ подбор на /?ф и Сф схемата позволява
да се намали граничната честота при ниски честоти няколко пъти.
При широколентовите усилватели се изследва влиянието на
корекциите върху честотната и преходната характеристика.
За оценката на изкривяванията, възникващи при усилване на
импулсни сигнали, се използува преходната характеристика h(t).
За измерването им на входа на стъпалото се подават правоъгъл-
ни импулси с подходяща амплитуда, продължителност и коефи-
циент на запълване. На изхода се определят изкривяванията на
формата на импулса и преценката им се прави по няколко ха-
рактерни величини, показани на фиг. 1.20.
1. Изкривяванията на предния фронт на импулса се характе-
ризират с времето за установяване /у =/i—/2> което е равно на
времето, за което импулсът нараства от 0,1 до 0,9 от стой-
ността си. То се изразява в микросекунди или наносекунди.
2. Отскокът на предния фронт на импулса 8, изразен в отно-
сителни единици или процента, се определи с израза
ит—ип
Ъ=- и -.100%» (1.34)
Фиг. 1.20
Фиг. 1.21
3. Спадът плоската част на импулса, изразен в относителни
единици или проценти, се определи с израза
Д=АгЬ_.ЮО0/о. (1-35)
29
Схемата за измерване на преходните изкривявания е показана
на фиг. 1.21. От генератора на правоъгълни импулси ГПИ на
входа на усилвателя се подават импулси с определена амплиту-
да и продължителност. Изходните импулси се подават на верти-
калния усилвател на осцилоскопа. За да се получи неподвижен
образ, той трябва да има чакаща развивка, която се пуска от ге-
нератора на правоъгълни импулси.
При измерване на времето на установяване и отскока 8 на
предния фронт на импулса на входа на усилвателя се подават
краткотрайни импулси с продължителност 7^(5 ч-10)/у, а при
измерване на спада на плоската част на импулса те трябва да
имат максимална продължителност.
Задание
1. Да се разучат и начертаят схемите на макетите, конто подле-
жат на изследване.
2. Да се измерят честотните характеристики /С=(ф/) за посоче-
ните о г ръководителя макети със и без честотна корекция.
3. Да се измерят преходните изкривявания за посочените макети
със и без честотна корекция.
4. Да се аналишрат получените резултати и да се направят
изводи за влиянието на различните видове честотни корекции.
Контпролни въпроси
1. Защо коефициентът на усилване при широколентовите усил-
ватели е по-малък от този на обикновените усилватели?
2. Как се разширява усилваната честотна лента?
3. Какви схеми на честотни корекции познавате?
4. Посочете предимствата и недостатъците на всяка една от тях?
5. Защо в широколентовите усилватели не се използува транс-
форматорна връзка?
1.9. ИЗСЛЕДВАНЕ НА УСИЛВАТЕЛИ С ИНТЕГРАЛНИ СХЕМИ
1.9.1. Изследване на линейни интегрални схеми (ЛИС)
Пояснение върху упражнението
Основа на микроелектрониката са монолитните и хибридните
интегрални схеми (ИС) с различна степей на сложност. Реализи-
рането на радиоелектронни устройства с ИС намалява масата,
размерите и консумираната мощност в сравнение с транзистори-
те. Изработването на елементите в единен технологичен процес
повишава надеждността на апаратурата.
30
Надеждността на полупроводниковите ИС е по-висока от на-
деждността на отделните транзистори. Ако интензивността на от-
казите на полупроводниковитеприбори еХ = 5,3.10~5ч-3,7.10~6 h”"1,
то интензивността на отказите на ИС е Л~8,5.10-7 h-1.
ИС представлява микроминиатюрен елемент, в който диодите,
транзисторите, резисторите, кондензаторите и съединителните
проводници се изработват в единен технологичен цикъл в обема
или повърхността на полупроводника. За предпазване от влияние-
то на външната среда се поставят в херметически корпус с оп-
ределен брой изводи.
Според функциите, които изпълняват, ИС са:
1. Линейни (аналогови) — използуват се при създаването на
различии видове усилватели (УНЧ, УВЧ, У ПТ, МЧУ), генератору
модулатори и други.
2. Цифрови (логически) — използуват се в изчислителната тех-
ника, автоматиката, при обработка на дискретни сигнали и др.
Усилвателите за променлив (синусоидален) ток се използуват
в много серии интегрални схеми. Те се състоят от няколко (не
по-малко от две) стъпала. Връзката между отделните стъпала е
непосредствена, а с източника на сигнал и товара — кондензатор-
на. Подходящи ИС от този тип за използуването им в усилва-
телните устройства, автоматиката, измерителната техника са бъл-
гарските интегрални схеми 1УС01А, 1УС01Г, 1УС01В, 1УС01Б,
съветските К1УС221, К1УС181А и др.
В упражненията се изследва интегралната схема К1УС181. Тя
е предназначена за работа в различии радиоелектронни устрой-
ства. ИС е поместена в правоъгълен пластмасов корпус с 14
извода.
На фиг. 1.22 а е показана схемата на усилвателя, а на
фиг. 1.22 д’—схемата на включване. Усилвателят е двустъпален с
непосредствена връзка. Транзисторите Гх и Т2 са от типа A//W
и са включени по схема с ОЕ. Постояннотоковият режим на
транзисторите Т\ и Т2 се определи с резисторите и се
стабилизира с обща паралелна отрицателна обратна връзка по
ток, въведена с резисторите /?2, ^?з> При необходимост чрез
включване на външния резистор /?6 може да се въведе паралелна
обратна връзка по напрежение за транзистора 7\. Местните об-
ратни връзки по променлив ток за 1\ и Та се определят от
елементите /?7, С4 и /?8, Сб. Отрицателната обратна връзка по
напрежение, която обхваща и двете стъпала, се постига чрез
елементите /?9, С6, а паралелната обратна връзка по ток — с
₽ю, Ci-
Изследването на усилвател с интегрална схема обхваща опре-
делянето на коефициента на усилване, честотната характеристика,
входното и изходното съпротивление на усилвателя, влиянието
на различните обратни връзки върху показателите на усилвателя
31
Проверява се нестабилността на коефициентите на усилване при
промяната на захранващото напрежение. Всички тези изследвания
се провеждат, както при останалите лаборатории упражнения.
Трябва да се обърне особено внимание на полярността при
S)
Фиг. 1.22
включването на захранващото напрежение, за да не излезе от
строя ИС.
Задание
1. Да се разучи и начертае принципната схема на изследвания
макет. Да се посочи предназ ачението на всеки елемент.
2. Да се теледва амплитудната характеристика на усилвателя
£7изх = <р (£/„) със и без обратната връзка.
Да се определи изходното напрежение, при което настъпват не-
линейни изкривявания.
32
3. Да се измери входного и изходното съпротивление на ИС при
различните видове ОВ.
4. Да се измерят честотните характеристики на усилвателя при
различии СВ и се определят /2.
5. Да се изследва нестабилността на усилването на схемата при
промяна на захранващото напрежение с ±10%.
6. Данните от измерването да се ванесат в таблици и построят
графиките.
Контролни въпроси
1. Какви са предимствата и недостатъците на ИС?
2. Какви видове ИС познавате?
3. Какво е предназначението на кондензаторите Съ С2, С3, С4, Сб,
С6 в макета?
4. Кои елементи определят долната и горната гранична честота
на усилвателя с ИС?
5. Какви връзки между отделните стъпала се използуват в ИС
и как се стабилизира постояннотоковият режим в тях?
1.9.2. Изследване на операционки усилватели (ОУ)
Пояснения върху упражнението
Операционният усилвател (ОУ) предстазлява постояннотоков
усилвател с диференциален вход, с голям коефициент на усилване, ши-
рока лента на пропускане, голямо входно и малко изходно съпротив-
ление. Използува се в най-различни усилватели, генератори, модула-
тори, демодулатори, аналого-цифрови и цифрово-аналогови преэбра-
зуватели, активни филтри и др.
9+Ес
Условного означение на
ОУ е показано на фиг. 1.23.
Те се изпълняват на базата
на диференциални усплвате-
ли и емитерни повторители.
Затова имат два входа и се
захранват от два източника
на напрежение ±Ес- Входът
7, означен със знака ( + ),
се нарича неинвертиращ, за-
щото изменението на изход-
ното напрежение съвпада по
фаза с изменение го на вход-
ного напрежение. Входът
2, означен (—),
на изходното
това захранването с два
Фиг. 1.23
се нарича инвертора щ. При него изменението
напрежение е в противофаза на входного. Освен
източника позволява да се полу-
3 Ръководство. . .
33
чи нулево ниво на изхода при липса на сигнал на входа и да се
получи сигнал на изхода с положителна и отрицателна полярност.
Входният сигнал на ОУ може да се получи от един източник
с незаземен изход или от два с обща точка. И в двата слу-
чая той е £7вх = £/вх1—£/вх2-
/о
Типичен представител на интегралните ОУ е съветекият ОУ
1УТ531 (фиг. 1.24). Негов американски аналог е (1А709. Усилва-
телят 1УТ531 съдържа две диференциални стъпала и изходно
стъпало. Първият диференциален усилвател е изпълнен с тран-
зисторите 7\ и Т2. Те работят с малки колекторни токове, с
което се постига голямо входно съпротивление.
За да се псстигне потискане на синфазния сигнал, емитерите
на транзисторите са свързани с генератор на ток. Той е изпъл-
нен с транзистора Гп. Напрежението на базата на Тп се подава
от прехода база — емитер на Г10, който е свързан като диод. По
този начин се осигурява температурна стабилизация в широк тем-
пературен обхват.
Основного усилване се получава от второ стъпало, което е
изпълнено на съставните транзистори Т3, ТБ, Т4 и Г6. Неговите
изходи са съединени с емитерните повторители 7\ и Г8. Т7 по-
дава понижено захранващо напрежение на първото стъпало, а Т8
осигурява подаването на полезния сигнал на изходното стъпало.
То е съставено от транзистора Т9, който е включен по схема с
ОБ, транзистора Т]2, който работи по схема с ОЕ, и изходния
емитерен повторител, съставен от транзисторите Г]3 Т]4.
34
Схемата има осем извода. Към изводите 7 и 4 се включва
захранващото напрежение. Изводите /, 5 и 8 са спомагателни —
към тях се съединяват външните коригиращи вериги. Изводът 6
е изходът на усилвателя, а 2 и 3 са съответно инвертиращият и
неинвертиращият вход на ОУ.
Реалните ОУ се характеризират с определени статични и ди-
намични параметри. 11ознаването им определи областта на прило-
жение. Към по-важните статични параметри се отнасят:
— Вгодно напрежение на несиметрия е0 — определи се като
напрежение, което трябва да се приложи на входа на ОУ, за да
се получи нулево изходно напрежение. Дължи се на разликата в
напрежението на емитерните преходи на входните транзистори и
агиметрията в следващите стъпала. Сбикновено е0 не превиша-
ва Ю mV.
— Входен ток на несиметрия Д/вх — представлява разликата
от токовете на двата входа на ОУ при нулево изходно напре-
жение.
— Входен ток 4Х — определи се като средноаригметичната
стойност от двата входни тока. Измерва се при условие, изход-
ното напрежение на усилвателя да е нула. Той се намира в гра-
нините от 0,1 до 5 fiA. ОУ с полеви транзистори имат по-малки
входни токове.
Посочените параметри се влияят силно от температурата и
захранващото напрежение. Това влияние се изразява в определе-
ни коефигиенти, конто се изразяват в pV/C°; nA/C°; pV/V.
Важни входни параметри на ОУ са входното съпротивление
за диференциален и синфазен сигнал, максималната входна ам-
плитуда.
Важен изходен параметър за ОУ е максималното изходно на-
прежение t7Hsxmax. Това е най-голямата неизкривена амплитуда
при определено входно напрежение и товарно съпротивление. За
различните типове ОУ то може да бъде с положителна или от-
рицателна полярност.
Товароспособността на ОУ се определи от изходното съпро-
тивление и максималния изходен ток. Последният трябва да бъ-
де безопасен за усилвателя.
Към динамичните параметри се отнася още и скорост га на
нарастване на изходния сигнал. Тя е максималната скорост на
нарастваче на £ЛЗХ, когато на диференциалния вход се подаде
правоъгълен импулс с амплитуда, равна на максималното входно
напрежение. Времето за нарастване на изходното напрежение е
времето, за което изходното напрежение нараства от ниво 0,1 до
0,9 от установената си стойност.
Коефициентът на усилване характеризира усилвателните свой-
ства на ОУ. В съвременните ОУ той е в границьта от 103 до 106.
Параметри, които също характеризират работата на ОУ, са
захранващото напрежение Есс, консумирания ток 1с и консуми-
35
раната мощност, Захранващото напрежение за съвременните ОУ
е от 5 до 15 V.
ОУ се използува в два основни варианта: инвертиращ и неин-
вертиращ усилвател.
При инвертиращия усилвател (фиг. 1.25) се използува пара-
лелна ООВ по напрежение. Тя се създава с помощта на резисто-
рите /?2* За да не се разбалансира входът на усилвателя, не-
инвертиращият вход се заземява чрез резистора /?3. Той има
стойността на /?,. Ако се приеме, че ОУ е идеален — /С=оо,=
= 0, за коефициента на усилване се получава
__ ^ИЗХ /?2
(1.36)
От израза (1.36) се вижда, че усилването зависи само от от-
ношението на съпротивленията на резисторите, включени във ве-
рига га на ОВ.
• Схемата на неинвертиращ усилвател е показана на фиг. 1.26
Резисторът /?3= J,
А1Т- ^2
на несиметрия. Ако
циентът на усилване
за компенсация на входния ток
също, че ОУ е идеален, коефи-
служи
се приеме
е
/?1 + /?2
^вх
(1-37)
Неинвертиращият усилвател има голямо входно съпротивление.
Независимо че ОУ са предназначени за усилване на постоян-
нотокови сигнали, те с успех могат да се използуват при рабо-
та с променливи напрежения. В този случай се използува конден-
заторна връзка с източника на сигнал и товара (фиг. 1.27 а, б).
При изслелването на ОУ се определи входното и изходното
съпротивление на инвертиращия и неинвертиращия усилвател,
36
коефициентът на усилване, влиянието на външните коригиращи
вериги на честотната характеристика, определят се граничните
честоти на ОУ; измерва се времето на нарастване на изходното
напрежение.
Фиг. 1.27
Задание
1. Да се разучи и начертае схемата на изследвания ОУ и се оз-
начат стойностите на елементи ге.
2. Да се измери входното и изходното съпротивление на неинвер-
тиращия и инвертора шия усилвател.
3. Да се снеме амплитудната характеристика при /?т =оо и /?т =
— 1 kQ и се определи напрежението на несиметрия на изслед-
вания ОУ.
4. Да се измерят честотните характеристики и се определят гра-
ничните честоти /2 за различии стойности на коригиращите
елементи.
5. Да се измери времето за нарастване на изходното напреже-
ние при различии стойности на коригиращите елементи.
6. Да се начертае зависимостта за различните стойности
на коригиращите елементи.
Контролни въпроси
1. Дайте определения за ОУ!
2. Какви видове ОУ познавате и от какви стъпала се построяват?
3. С каква цел се въвеждат обратните връзки в ОУ?
4. Дайте определение на отделяйте параметри на ОУ!
1.9.3. Изследване на усилвател на мощност с ИС
Пояснения върху упражнението
Интегралните усилватели на мощност, както и подобните усил-
ватели с дискретни елементи са предназначени да отдадат необ-
ходимата мощност върху товара при малки нелинейни изкривява-
37
ния. Основен елемент в тях са мощпите транзистори. Изходните
стъпала трябва да могат да отдават голям размах на тока и на-
прежението, да имат ниско изходно съпротивление, нулево изходно
напрежение при липса на сигнал.
В качеството на изходни стъпала се използуват емитерни
говгорители. Те могат да работят в режим класове А, АВ и В и
използуват транзистори с една и съща или с различна проводимост.
На фиг. 1.28 а, б са показани варианта на изходни стъпала.
Двутактното стъпало на фиг. 1.28 а работи в режим клас В. То
е изпълнено с транзисторите 7\ и Г2, конто се отпушват после-
довательно от положителната и отрицателната полувълна. Консу-
мираната мощност в режим на покой е минимална. Основен нс-
достатък на тази схема са големите нелинейни изкривявания при
слаби сигнали. Този недостатък е избягнат при схемата на
фиг. 1.28 б чрез подаването на известно преднапрежение на и
Т2 посредством диодите Дг и Д2.
Схемата на фиг. 1.29 се явява като вариант на схемата от
фиг. 1.28. Мощният транзистор от NPN тип е съставен от тран-
зисторите Т2 и Т4, а транзисторът от PIMP тип — от 74, Тб, Т6.
Тази схема има всички качества на обикновената безтрансформа-
торна схема. Затова тя намира широко приложение в построява-
нето на интегралните усилватели на мощност.
Разгледаните схеми имат ниска надеждност и не са защитени
от късо съединение на изхода. Един от начините за предотвратя-
ването му е включването на нискоомни резистори в емитерните
вериги на мощните транзистори. Този начин не е ефективен и
ограничава амплитудата на изходното напрежение. По-добър ефект
дава защитата на схемата па фиг. 1.30.
При нарастване на изходния ток напрежението върху резисто-
рите /?ь /?2 се увеличава и транзисторите Г2 и Т3 се отпушват.
38
Изходният ток се ограничава до стойност/с«——1Г~* ® ин*
тегралните схеми се използуват три вида ?ащити: защита от късо
съединение, защита от повишено напрежение, защита от прегряване.
Фиг. 1.29 Фиг. 1.30
На фиг. 1.31 е показана принципната Схема на усилвателя на
мощност A211D. Входното стъпало е диференциален усилвател,
Фиг. 1.31 а
образуван от транзисторите Г2 и Г3. Входното съпротивление е
голямо благодарение на това, че транзисторите 7\ и Т2 са свър-
зани като съставни. Генераторът на ток, реализиран с Г4, е
39
включен в емитерната верига на диференциалното стъпало. То-
варът на Т2 е също генератор на ток—и Г6. С него се по-
стига голям коефициент на усилване. Сигналът от Г2 се подава
на базата Г9. В крайното стъпало влизат транзисторите Т13, Т14г
Фиг. 1.316
7\б, ^16» конто образуват комплементарна двойка. Транзистори-
те Г10, Тп и са включени като диоди. Те повдигат потенциа-
ла на колектора на Т9.
Схемата A211D (фиг. 1.31 б) има 14 извода. Предназначението
на всеки от тях е: 8 — вход; 6 — изход; 3, 4. 5, 7, 10. 11. 12 —
маса; 9 — отрицателна обратна връзка; 13 и 14—честотна ком-
пенсация; 1 — свързва се към единия край на товара, а другият
му край се свързва със захранващото напрежение — 2.
При построяването на различии видове усилватели с успех
могат да се използуват следните интегрални схеми на усилвате-
ли на мощност: 1УС02А, 1УС02Б, (1W), (1W)A211D (1W), А205К
(5W), MBA 8KAS, ТСА940 (10 W); 1УС713 (1 W); TAA900(2W);
UL1402L (2W); TAA300 (1W); TDA1037 (5W); UL1461 (3W);
TDA2020 (20W) и други.
Задание
1. Да се разучи и начертае схемата на усилвателя A211D. Дасе
посочи предназначението на външните елементи.
2. Да се изследват следните зависимости:
а) зависимостта на изходиата мощност от захранващото на-
прежение при различии товарни съпротивления Рт = ф(£’с);
/?т = const;
40
б) зависимостта на коефициента на хармониците от честотата
£х =?(/); Рт = const;
в) зависимостта Ах = <р(Рт); £*c=const; Аг=ф(<); /?т = const;
г) зависимостта 7} = ф(С/вх); Ес = const; /= const.
3. Да се начертаят зависимостите от т. 2 в провоъгълна коорди-
натна система.
Контролни въпроси
1. По какви схеми се строят крайните стъпала на интегралните
усилватели на мощност и в какъз режим рабэтят?
2. Кои елементи определят долната и горната гранична честота
на усилвателя?
3. 31Щ) са неоэходими честотни корекцш?
4. К1к се измеэзаг зазизим >сгиге Рг = р (£*?); £ = ?(/); — ср
5. Кьце намзраг приложение усилзагелиге на мощносг с ИС?
ГЛАВА 2
ОБЩИ СВЕДЕНИЯ ЗА КУРСОВИЯ ПРОЕКТ
2.1. ОБЩИ СВЕДЕНИЯ ЗА ПРОЕКТИРАНЕТО
НА УСИЛВАТЕЛНИ УСТРОЙСТВА
Необходимостта от нови усилвателни устройства възниква
много често. Тя е плод на бързото развитие на науката и техни-
ческий прогрес. Сьздаването на нови усилвателни устройства
е творчески процес и изисква както задълбочени теоретична
познания, така също и практически навици. Погрешно е да се
копират създадени вече усилватели, тъй като те едва ли биха
отговаряли на новите повишени изисквания. Задачата е особено
отговорна, когато се проектират усилватели за масово производ-
ство. В този случай размерите, масата и себестойността
трябва да са минимални при зададените показатели на усил-
вателя.
Производствените толеранси и схемните решения се съобра-
зяват с едно много важно изискване — да се сседат до минимум
настройки те при производството и всеки произведен усилва-
тел да работа нормално при зададените условия. 13 това от-
ношение е полезно въвеждането на обратни връзки.
Проектирането обхваща следните задачи:
1. Запознаване с техническите условия.
41
2. Съставяне на блокова схема и извършвапе на ориентировъч-
на начисления с цел да се избере пай-доброю решение.
3. Изчисляване на отделяйте стъпала и спомагателните вериги.
4. Изследване на никои показатели чрез начисления (честотна
и фазова характеристика, устойчивост, чувствителност, оценка за
надеждността, серийнопригодността и др.).
5. Конструиране на отделни детайли, възли и на целия усил-
вател.
6. Съставяне на инструкция за регулирането и експлоатацията
на усилвателя.
Техническите условия съдържат данни за предназначение™
на усилвателя, условията на работа, основните показатели, харак-
тера на товара, източниците на сигнала и захранването.
Когато липсват някои данни, те се попълват грижливо и за-
дълбочено, като се изхожда главно от предназначение™ на усил-
вателя.
2.2. СЪДЪРЖАНИЕ И ОФОРМЯВАНЕ НА ПРОЕКТА
Съдържанието на проекта включва задачите от предната точ-
ка. Оформяването му има за цел да даде по-голяма прегледност.
То започва с избора на папка. Тя трябва да е с машинка
и твърди корици. Папката се надписва по следния начин: в гор-
ния край с туш се написва името на института, а под него — на
факултета и катедрата. В средата се помества наименование™ на
проекта („Курсов проект по усилвателни устройства"), а към
десния долей ъгъл — трите имена на студента, курсът, групата
и факултетният му номер. В левия долей ъгъл се лишат градът
и годината.
Първият лист в папката съдържа същите данни и със
същото разположение, като в средата вместо „Курсов проект по
усилвателни устройства* се пише темата на задание™, например
„ Транзисторен усилвател 10 W“.
След първия лист се прилага заданието.
По-нататък следва обяснителната записка. Тя се пи-
ше на бели листа с мастило или химикал. Ето и някои подроб-
ности за нея.
В крсипък увод се изяснява предназначението на усилвателя
и особеностите му.
След увода се поместват данпите от ориенпгировъчното из-
числяване на усилвателя и блоковапга схема с добре обоснован
избор на схемите на отделяйте блокове, включително и схемата
на общата отрицателна обратна връзка. Този момент не обхваща
детайлното уточняване на схемите, а само техния вид — еднотакт-
ни, двутактни, инверсии, повторители, типа на интегралните схе-
ми, коректорите и т. н.
42
Совсем кратко се отбелязва ролята на всяко стъпало и
вески възел в общата схема на усилвателя, зашо неговият
избор се явява като най-добър и какви са предимствата му
пред другите съществуващи решения. Това е от съществено
значение за високото качество на проекта.
След ориентировъчното изчисляване се прави пълно изчисля-
ване на отделните стъпала. Това е най-големият и съществен
дял от проекта; извършва се обикновено от изхода към входа
на усилвателя.
Стойностите на параметрите на радиодетайлите се под-
биропг съобразно стандарта.
Изчисляването на всяко стъпало се излага, като се започва с
изходните данни. Цитирането на литературните източници, от
който са взети формулите за изч^слете, е задължително.
Ако студентът сам състави методика за изшеляване, следва
да я обоснове и даде извеждането на формулите.
Подробнпте етапи на пресмятането, като деление, умножение
и пр., не се дават. Записва се формулата и след знака за равен-
ство се заместват числените стойкости на отделните величини,
след което се дава крайният резултат със съогветната измери-
телна единица. Например
D _ я
12. 103.9. IO3
12.103-9.103"
= 36 kQ.
Принципните схеми и означенията по тях се чертаят с черен
молив или с туш. Характеристиките на усилвателните елементи
трябва да съдържат означения за отчетените стойкости на токо-
вете и напреженията от тях и товарните линии. Те се чертаят
върху паус, но може да се използуват и фотокопия.
Графиките на получените зависимости (честотни, фазови, пре-
ходни и други характеристики) се изобразяват на милиметрова
хартия с цветни моливи или с цвеген туш. По този начин е въз-
можно отчитаието на междинни стойкости.
Бялото поле в лявата страна на листовете трябва да е до-
статъчно голямо (2,5-г-З ст), за да не се закрие написаното при
подшиването. Текстът се пише само на едната страна на лис-
товете. Страниците се номерират с арабски цифри в средата на
най-горната част на листа.
След обяснителната записка се прилагат:
а) пълната принципна схема на усилвателя;
б) честотната и фазовата характеристика на целия усилвател
(това не се отнася за импулените усилватели);
в) спецификация на радиодетайли:е:
г) списък на изчолзуваната литература;
д) съдържанието на проекта.
Пълната принципна схема се чертае с туш и по изключейие с
молив. Всеки радиодетайл се номерира. Например /?2, . .
43
/?1б, • • •> С» ^2, • • •> 7*2, .. . Стойностиге на съпротивления-
та на резисториге и капаци гетите на кондензаторите се отбе-
лязват задължителпо.
Подробни данни за радиодетайлите се дават в спецификация-
та. Посочват се видът, стойпостите, класът на точнсст и други
характерни данни. По-важните данни за резистсрите са: стой-
ността на съпротивлението, класът на точност, допустимата раз-
сейзана мощност и типът. За кондензаторите освен стойността на
капацитета, типа и класа на точност трябва да се посочи обеза-
телно и работною напрежение. За транзисторите е достатъчен
само типът, а за трансформаторите, ако са изчислени конструк-
тивно, типът на ядрото, броят на навивките на отделяйте намот-
ки и диаметърът на проводника.
Подборът на стандартните стойности е много важен момент
при изчисляването на усилвателя. Избира се по-благоприятната
ближа стандартна стойност. В голяма част от формулите това се
подсказка със знака за неравенство. Ако няма такъв знак, следва
да се провери в кой случай се получава резерв по отношение на
показателите, посочени в заданието, и да се избере съответно
онази от стандартните стойности (по-голямата или по малката),
която го осигурява.
Надеждността на усилвателя зависи от елементите, с конто се
реализира, и от техния режим на работа. Подборът им, както и
установяването на режима на работа, се прави със запас чрез
коефициента на използуване. Той показва процентното натовар-
ване на даден детайл в сравнение с допустимото. В специалната
литература се прави обстойно разглеждане на този въпрос. При
нормални условия и неособени изисквания по отношение на на-
деждност)а за резисторите се предвижда коефициент на използу-
ване на мощността до 60%, а за кондензаторите — коефициент
на изпслзуване на напрежениего около 80%. Презапасяването во-
ди до увеличаване на размерите, масата и себестойността на
усилзателя. Кондензаторите с голям капацитет имат по-голяма
паразитна индуктпвност и по голям утечек ток, конто може да
влошаг действие™ на схемата.
Списъкът на използуваната литература се озаглавява с „Лите-
ратура*.
При един автор първо се занисва фамилията, поставя се за-
петая и след нея инициалите (първите букви на собственото и
башиното име); следва заглавие™, както е дадево на първата
страница на книгата (не на ксрицата), местоиздаването, издател-
ството и годината на издаването, отделени със запетая. Пример:
ЛИТЕРАТУРА
1. Цыкина, А. В. Проектирование транзисторных усилителей низкой ча-
стоты. М., „Связь*, 1967.
44
Градовете София, Москва и Ленинград се отбелязват само с
началните букви и точка, а всички оставляй jрадове се пишат
изцяло.
Когато авторите са двама или трима, инверсира се само името
на първия, а на останалите имената се пишат без инверсии. При-
мер:
1. Атанасов, А. С. и И. И. Стоянов. Транзисторна техника. С,
.Техника**, 1972.
При повече от трима авторы литературният източник се описва
по заглавието и редактора, песочен на първа страница. Пример:
1. Проектирование усилительных устройств на транзистсрах. Под ред. Г. В.
Войшвилло. М., .Связь**, 1972.
Статиите в различните сборници и списания се цитират по
същия начин, като се отбелязва заглавието на сборника или спи-
санието, годината и броят. За сборник се използува съкращение-
то Сб., а за брой — №. При мери:
1. Войшвилло, Г. В. Анализ широкополосных и импульсных транзистор-
ных усилителей. Сб. .Полупрогодниьовые приборы и их применение*
под ред. Я. А. Федотова, вып. 16. М., .Советское радио*, 1966.
2. М а л яко в, С. К. Аналитичен метод за оптимално инженерно проек-
тиране на емитерен повторител от А'С-трп за повишени амплизуди.
.Елеюропромишленост и приборостроене**, 1972, № 2.
Грижливото оформяне на проекта допринася извънредно мно-
го за изясняване идеите на автора му. Чрез него се въэпитава
и чувство към хубавото, а без това са немислими пълноценните
технически решения.
Конкретните изисквания към отделяйте видове усилватели са
отразени в държавния стандарт. Слазването на стандарта е за-
дължително.
ГЛАВА 3
ОРИЕНТИРОВЪЧНО ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА УСИЛВАТЕЛИ
ЗА СИГНАЛИ СЪС ЗВУКОВИ ЧЕСТОТИ
3.1. ОБЩИ СВЕДЕНИЯ
Посредством ориентировъчното изчисляване се уточняват най-
общите моменти от проектирането па усилвателите. Резултатите,
които се получават, са временни. Те може да се потвърдят на-
пълно или частично или да се промепят при пълното изчисляване
на усилвателя.
45
При ориентировъчното изчисляване се определят общият кое-
фициент на усилването, броят и видът на отделяйте стъпала, ве-
риги ге на общите обрагни връзки; съставя се блоковата схема
на усилвателя и се разпределят честотните изкривявания между
отделниге стъпала и веригите, които ги пораждат.
Ориентировъчното изчисляване се предшествува от вяимателна
литературна и патентна справка. Необходимо е да се изясни на
какво ниво е опитът на напредиалите в техническо отношение
производители на усилвателни устройства и да се направи така,
че проектиранияг усилвател да е на по-високо или поне на също-
то низо.
Патентната справка е необходима за осигуряване патентната
чистота на изделието (усилвателя).
Чуждият опит трябза да се прилага творчески, като се взе-
мат под внимание възможностите на нашата страна, така че от
производството на усилвателя да се получи максимална нзгода
за народното стопанство при високо качество. В този смисъл
трябва да се прави замянага на едни материали и технологии с
други. Както се вижда, техническите показатели не могат да бъ-
дат самощл при преектирането, тъй като то е евързано с пре*
изводството и експлоатацията на усилвателя.
3.2. ОПРЕДЕЛЯНЕ БРОЯ НА СТЪПАЛАТА И СЪСТАВЯНЕ
НА БЛОКОВАТА СХЕМА
Броят на стъчалата се определи, след като се изчисли об-
щият коефициент на усилването. От опит се знае какво усилва-
не може да осигури едно стъпало. За опростяване на изчисле-
нията усилването се представя в логаритмич <и единици децибели.
По този начин действията умножение и деление се заменят съот-
ветно със събиране и изваждане.
1. Общият коефициент на усилване на мощността в dB е
общ = Ю 1g4^" dB- (3.1)
^вх
Изходната мощност се получава от мощността в товара Рт ,
като се вземе под внимание коефициентът на полезно действие
на изходния трансформатор э]тр:
Рмзх=~ . (3.2>
чТр
Коефициентът на полезно действие на трансформатора се
определи от табл. 3.1. За безтрансформатор ни крайни стъпала
^тР= !•
46
Т а б л и ц а 3.1
Изходна мощност ”тр
стационарни усилватели портативни усилвател»»
До 1 W От 1 до 10 W От 10 до 100 W Над 100 W 0,7 +0,8 0,75+0,85 0,84 + 0,93 0,92 + 0,97 0,6 +0,75 0,7 +0,8 0,75+0,85
Входната мощност при условие, че има съгласуване (/?с =/?вХ), е
вх~ч/?с 9
(3.3)
където Fcin е амплитудата на електродвижещото напрежение на
сигнала;
/?с — вътрешното съпротивление на източника на сигнала.
При учебното проектиране, когато в технического задание
липсват данни за източника на сигнала, може да се използува
табл. 3.2.
Таблица 3.2
Източник на сигнала Е . V ст
Електродинамичен микрофон Електромагнитен звукоотнемател Пиезоелек! рически звукоотнемател Детектор на радиоприемник Възпроизвеждаща магнетофонна глава _ о О 0*0 — кзсп’>-‘7-» + + + + + Си N2 ЬО О Си 'Т' , . Сп W со 200+20000 200+1000 (30 + 100). юз (2+20). 102 3 4 200+1000
2. Приема се, че усилването на мощнсстта от крайното стъ-
пало Л>Кр е от 15 до 30 dB. Малките стойности се отнасят за
схема с обща база и общ колектор, а големите — за схема с общ
емитер.
3. Коефициентът на усилване на предшествуващите (предва-
рителните) стъпала се определя като разлика между коефициен-
тите /Ср общ И /Ср кр«
Ар предв [dB]—/Ср общ[йВ] Ар Kp[dB].
(3.4)
4. Броят на стъпалата п преди крайнотото се определя, като
се взема под вни мание, че едно стъпало осигурява усилване око-
ло 15—20 dB:
. ^пред. IdBI (35)
15 + 20
АТ
Броят на стъпалата п се закръглява до пай близкого по-голя-
мо цяло число.
Към получения брой може да се прибави още едно стъпало,
с което да се покрият загубите на
Фиг. 3.1
усилването поради използу-
ването на отрицателна об-
ратна връзка и тонкорекция.
Данните от пресмятания-
та дотук позволяват да се
състави блоювата схема на
усилвателя. На фиг. 3.1 е
показана блокова схема на
усилвател ьа сигнали със
звукови честоти. Крайното и
предкрайното стъпало са об-
хванази от обща верига за
отрицателна обратна връзка.
Вадът на отделните стъ-
пала се определи, като се
изходи от предназначението на усилвателя и изискванията към
net о и като се съпоставят основните им свойства.
За крайното стъпало са от значение:
а) схемата;
6) режимът на работа.
Предпочита се двутактната схема, тъй като може да
работи в икономичен режим и да осигурява голяма изходна мощ-
ност при малки нелинейни изкривявания.
Ако товарът и източникът за захранване позволяват, използу-
ва се безтран» форматорна схема на крайното стъпало.
Тра ’сформаторната връзка с товара осигурява съгласуване,
получаване на подходящи изходни напрежения и други удобства,
но намалява коефициента на полезно действие и внася значителни
честотпи и нелинейни ижривявания.
Най-ргзпростравеното включване на транзисторите е по схема
с с бщ емитер, тъй като се получава най-юл^мо усилване на
мошността. Сстаналите схеми намират ограничено приложение.
В двутактните стъпала се използуват преди всичко режимите
клас В и клас АВ. При тях се осигурява по-голяма стсйност на
коефициента на полезно действие в сравнение с режим клас А.
Много добра възможност за повишаване на к. п. д. се създава
при съвместната работа на усилвателни елементи в режим клас
В с усилвателни елементи в режг м клас С.
В маломсшните крайни усилвателни стъпала на студийните
апаратури се използува преди всичко режим клас А. Благодаре-
ние на това се получават по-малки изкривявания.
Съществува голямо разнообразие от схеми на пре'дмощни
и инверсии стъпала. Схемата с трапсформаторна bj ъзка
позЕолява съгласуване, но има и мною недостатъци. Схемата с
43
разделен товар е значително проста, но не усилва напрежението,
а схемите с два транзистора са по-сложим.
П редварителните (преду силвателните) стъпала
са най-често с непосредствена или с резисторно-кондензаторна
връзка. Приложение намира схемата на емитерния повторител, за-
щого има голямо входно и малко изходно съпротивление. Той се
използува за входно стъпало или се включва преди и след тон-
коректорите. Ефикасността на коригирането е по-голяма, когато
стъпалото преди коректора има малко изходно съпротивление, а
стъпалото след него — голямо входно съпротивление.
За предварителни усилватели са много подходящи интеграл-
ыите с хе ми. Те заместват няколко стъпала, реализирани с
дискретни елементи, и внасят незначителни честотни и нелинейни
изкривявания, тъй като обикнсгено съдържат няколко вериги
за обратна връзка, а дълбочината па общата обратна връзка като
правило е голяма. Интегралните схеми са с по-високи показатели
по отношение на надеждността.
С интегрални схеми се реализират и крайни усилвателни стъ-
пала за малка мощност.
Входните стъпала изискват значително внимание. Те
трябва да са малошумящи и да позволяват съгласуване с източ-
ника на сигнала. Много често се налага те да имат голямо вход-
но съпротивление. Това се постига с помощта на специални схе-
ми или като се използуват полеви транзистори. Посредством
съвместната работа на полеви и биполярни транзистори се ком-
пенсират някои от недостатъците на единия или другия тип
от тях.
Захранващият източник се подбира в зависимост от
предназначението на усилвателя. При ориентировъчното изчисля-
ване това трябва да се вземе под внимание и ако захранващото
напрежение не е зададено, да се избере за него подходяща стан-
дартна стойност.
3.3. РАЗПРЕДЕЛЯНЕ НА ЧЕСТОТНИТЕ ИЗКРИВЯВАНИЯ
МЕЖДУ ОТДЕЛНИТЕ СТЪПАЛА И ВЕРИГИ
При ориентировъчното изчисляване се прави предварително раз-
пределяне на зададените честотни изкривявания и ЛГ2 между
отделимте стъпала и вериги. В табл. 3.3 са дадени примерни дан-
ни. По-големите стойности се отнасят за стъпалата с по-голямо
усилване.
Предвидените изкривявания съгласно табл. 3.3 не трябва да
превишават изкривяванията, посочени в заданието. Известно по-
добрение на честотната характеристика може да се очаква от
отрицателната обратна връзка, но на това не може да се разчита
много.
4 Ръководство. ..
49
Т а б л и ц а 3.3
Елемент, внасящ изкривяванията Честотни изкривявания, dB
за ниски честоти за високи честоти
Изходен трансформатор 1 0,5+2 1 0,2+1
/?С-усилвател 0,2+0,6 0,1+0,6
Верига на СЕ, Ср при н. ч. ! 0,1+0,3 1 —
Когато разликата межу зададените честотни изкривявания и
сумата от предвидените по таблицата е голяма, следва да се
въведе съответната корекция за честотната характеристика.
Задача 3.1. Да се извърши ориентировъчно изчисляване на
усилвател за сигнали със звукови честоти при следните изходни
данни: Рт =8 W; /?т =4 2; А = 100 Hz; /9=6000 Hz;
= ~3dB; fem=0,6 V; Rc =40 k2; Гокр max = 30°C.
/. Общ коефициент на усилване. От табл. 3.1 се отчита
tjtp==0,8 и с помощта на (3.2) се определя изходната мощност
Входната мощност съгласно (3.3) е
= ~4^~ =4.40.103 = 2,25• 10-6
За общия коефициент на усилване на мощността (3.1) в dB
се получава
Х,общ=Ю lg-J^-10 1g= 66,5 dB.
* вх Z,Zo . 1U
Целесообразно е да се закрыли: Кр общ m 70 dB.
2. Коефициент на усилване на крайното стъпало. Приема
се схема с общ емитер и коефициент на усилване
Кр кр=25 db.
3. Коефициент на усилване на предварителните стъпала.
Определя се с помощта на (3.4):
А),пред. ^Кровш Кр кр—70 25 = 45 dB.
4. Брой на усилвателните стъпала преди крайното. Съглас-
но (3.5) се получава
пг^ кр «рад» t<JBJ - -Д- = 2,254-3.
1 ;+20 15+20
50
Приема се по-голямото число: л=3. По този начин се ocHiy
рява резерв.
5. Блокова схема, Блоковата схема не се отличава от пока-
заната на фиг. 3.1.
Крайното стъпало ще се изпълни по двутактна схема с транс-
форматорна връзка с товара и с предшествуващото стъпало.
Веригата за отрицателна обратна връзка ще обхваща йослед-
пите две стъпала.
Всички стъпала, с изключение па входното, са с включване
на транзисторите по схема с общ емитер.
Входното стъпало ще бъде емитерен повторител, за да се
осигури голямо входно съпротивление на усилвателя.
6. Разпределяне на честотните изкривявания. За разпредё-
ляпсто на честотните изкривявания между отделяйте стъпала и
вериги се използуват данните от табл- 3.3. Основните източници
на изкривявания са трансформаторите: изходният и драйверпият
(трансформаторът за връзка между крайното и предкрайното
стъпало). Решението на тази задача не е еднозначно. Тук е от
значение опитът на специалиста. Например при малки зададени
изкривявания се получават големи размери и маса на трансфор-
маторите.
Разпределението на честотните изкривявания с показано в
табл. 3.4.
Таблица 3.4
! । Елемент, внасящ изкривяванията 1 . Изкривявания, dB
за н. ч. за в. ч.
} Изходен трансформатор 1.2 1,0
| Драйверен трансформатор 1 0,8 0,8
| /?С-стъпала (входното и след чего) ( 1,2 12
i । Всичко 3.2 3.0
Разликата от 0,2 dB за ниските честоти е несъществена и
може да се намали чрез използуване на обратна връзка.
Разпределянето на изкривяванията между отделяйте вериги
във всяко от стъпалата ще се извърши при пълното изчисляване.
51
ГЛАВА 4
ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА КРАЙНИ УСИЛВАТЕЛНИ СТЪПАЛА
ЗА СИГНАЛИ СЪС ЗВУКОВИ ЧЕСТОТИ
4.1. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ТРАНЗИСТОРНО ДВУТАКТНО СТЪПАЛО
В РЕЖИМ КЛАС ЖВ“ С ТРАНСФОРМАТОРНА ВРЪЗКА
Схемата на стъпалото е показана на фиг. 4.1. Редът за изчи-
сляване е следният.
1. Избор на транзистори. С цел да се осигури симетрия в
схемата двата транзистора трябва да са еднакви. Изборът се
прави по допустимата разсей-
вана мощност от колектора
Pc max и допустимото напреже-
ние между колектора и емитера
UCE max*
Съгласно първото изискване
трябва да е спазено неравен-
с твото
Pc тах>-~ • (4.1)
Изходната мощност се опре-
дели от зададената мощност в
товара /?т, като се вземе под
внимание коефициентът на по-
лезно действие на изходния
му се отчита от табл. 3.1. Мощ-
ността се изчислява с формулата
<4-2)
J i'l4
Фиг. 4.1
трансформатор птр. Стойността
Допустимото напрежение колектор — емитер трябва да се под-
бира съобразно зададеното захранващо напрежение Ес> като се
спази условието
UCE тах=^
О.Зэч-иЛ
(4-3)
Напрежението Uce max зависи от температурата на прехода.
При нарастване на темгературата uce max намалява и опасност-
та от пробив става по-голяма.
2. Определяне на товарното съпротивление за променлив
ток и работната точка. Товарното съпротивление за промен-
52
лив ток в колекторната верига на единил транзистор се опреде*
ля с помощта на формулата
D wCmin)2
(4.4)
където ис min се приема ориентировъчно от 1 до 4 V, тъй като
при тези стойности на колекторното напрежение изходните ха-
рактеристики имат закривени участъци и причиняват нелинейни
изкривявания на сигнала. Малките стойности на ис min се отна-
сят за германиеви, а големиге — за силициеви транзистори.
Товарната права, показана па фиг. 4.2, минава през д^ете
точки:
t/co^fc и 1С=-^. (4.5)
КС~П
Пресечната точка на товарната права с перпендикуляра, из-
дигнат от точката, конто съответствува на Ucmin, определя мак*
сималния колекторен ток /^пих-
Колекторният ток, който отговаря на работната точка, се оп-
редели от условието
/с О=(0,054-0,1) ГСшаГ (4.6)
53
Пресечната точка на перпендикулярное от /со 11 Ес сьответ-
ствуза на тока във веригата на базата 1в о.
След тези графични построения се уточпява стойността на
Ис пйп и се прави проверка за изходната и разсейваната мощпост
D ___ (^С ~~иС mln) ZC тя |7^
изх— 2 - - , IJ
Ако се получи по-малка пзходна мощност от зададената, тряб-
ва да се направят нови изчисления, като се намали и се
увеличи ГСямх.
В случай че не е спазено условието (4.8), прави се нов избор
на транзистори.
3. Изчисляване на веригата за преднапрежение. Първо се
определи токът през делителя
/д —(1ч-3) 1Вта. (4.9)
Токът iB mal съответствува на тока Гс тах (фиг. 4.2). Множите*
лят пред него се приема най-често единица, за да не се консу-
мира много енергия от източника за захранване.
Паралелно свързаните резистори /?а и /?, трябва да имат
еквивалентно съпротивление
_ RzRt UB о
R*+Rt /д
(4Л0)
От каталога се избира термистор от типа ММТ-8, ММТ-9
NTC или от някой друг тип със стойност Rto при 20°С или
25°С, конто е два пъти по-голяма от стойността на /?п, т. е.
₽/о=2/?п. (4.11)
Стойността на съпротивлението па резистора /?а се изчислява
с формулата
/?а = %* ки. (4.12)
Тук kv=(2,2-i-2,5) е температурният коефициент на изме-
некие на напрежението Ubo, а а=0,024/°С е температурният кое-
фициент на термистора.
Съпротивлението на резистора /?1 се определи с формулата
*=7^- <мз>
Правил но е част от стойността на съпротивлението да се
рсализира с полупроменлив резистор, за да може да се осигури
настройка.
4. Изчисляване на входная ток, входното съпротивление и
входната мсщност. Входният ток се изчислява за най-неблаго-
приятния случай, когато усилваието на тока на транзисторите е
минимално
1вхт —1вт= h '----- ’ (4.14)
л21ет1п
За изчисляването на входното съпротивление трябва от вход-
ната характеристика да се отчете Ивт и да се вземе под внима-
ние съпротивлението /?п, което е включено към източника на
сигнала последователи© с входното съпротивление на транзистора;
+/?„. (4.15)
Необходимата входна мощност, която трябва да се осигури
ют предшествуващото стъпало, е
рп = . (4.16)
5. Изчисляване на електрическите параметра на изходния
трансформатор. Прави се за едната половина на първичната
намотка на изходния трансформатор.
Преводното отношение за половината намотка се определя по
формулата
Съпротивлението на първичната намотка за постоянен ток е
г1н=0,58/?с~п U-Чтр). (4-18)
а на вторичната намотка съотпетно
г2 - 0,42 Rr —• (419)
Чтр
Индуктивността на половината от първичната намотка при за*-
дадени честотни изкривявания AfiTp, който се допуска да внесе
трансформаторът при ниски честоти, е
^-1п - (4.20)
Т Л1>тр
55
6. Изчисляване на нелинейните изкривявания. За изчислява-
нето на нелинейните изкривявания е необходима пълната про-
ходна характеристика
(4.21)
В случая
tc=f(uBE+lBRcY (4.22)
Съпротивлението на еквивалентния източник на сигнала се
определя, като се използува формулата
пр ) К 24“/?п , (4.23)
където /?изх Пр е изходното съпротивление на предшествуващото-
стъпало, което може да се определи чрез из-
ходните характеристики;
Г| и пг са съответно активного съпротивление на първич-
ната намотка и преводното отношение на вход-
ния трансформатор;
, W2
П = —г
2w2
(4.24)
Построяването на пълната проходна характеристика се извър-
шва по следния начин. Пресечните точки на товарната права
Rc~n с характеристиките (фиг. 4 2) се номерират с 1, 2 и т. н.
Необходимо е тези точки да са повече на брой; в противен слу-
чай точността се влошава. На всяка точка съответствуват опре-
делени стойности на Z'c, 1В и ивв. Те се отчитат и нанасят в
табл. 4.1.
Таблица 4.1
Точки 1 2 ... n
1С 'в ИВЕ ec~uBE+R' iB lC max lBmax uBl *cl •- 3 <u ‘Cn lBn aBn е<м
С помощта на данните от табл. 4.1 се построява зависимостта
на колекторния ток от е. д. н. на източника на сигнала, т. е.
пълната проходна характеристика (фиг. 4.3).
56
Точката А се получава от пресичането на характеристиката
с абсцисната ос, а точката В съответствува на максималния изхо-
ден ток ^тах* Най-напред се проектира точката В върху абсцисна-
та ос и получената отсечка АВ'
От средната точка С се издига
перпендикуляр до кривата на
пълната проходна характеристи-
ка и се отчита токът i'cv За
изчисленията е необходима и
стойността на колекторния ток
при липса на сигнал /со.
Асиметрията между двете
рамена се отчита чрез коефи-
циента на асиметрия Ь. За
него се приемат стойности от
0,05 до 0,3. Малките стойности
важат при подбор на транзи-
се разделя на две равна части.
стори с близки параметри и въвеждане на допълнителни мерки за
симетриране.
Като се използуват отчете пите стойности за Z^mai’ *сг ^со и
избраната стойност на Ь, определят се петте стойности на из-
кодния ток („петте ордината*):
max — 0 “Г шах
/о = 2 Ь Iqq}
^Cmin~ (1 ^Сшах
(4.25)
Определянето на хармониците става с помощта на формулитег
t _ lC max~lC min + zCt~ZC2 .
/ci - ’
/ ZC max "I" ZC min ^^0
ZC2 ,
(4.26)
t _ ZC max ZC nvn 2 ( *Cl ZC$) .
ZC3 — 6 ’
r - £cnnxj ZC min 4 ( ZC1
C4 ’12
57
Коефициентът на нелинейните изкривявания се определи
чрез заместване с получените стойности за отделимте хармоници
от (4.26) в израза
*, _ + . (4.27)
ZC1
С приведените формули на метода с пет ординати се отчита
влиянието на хармониците до четвъртия включително. Практика-
та показва, че хармониците с гю-голям номер имат малки стой-
ности и може да се пренебрегнат.
Нелинейните изкривявания зависят от тока на работната точка
/со и от съпротивлението на източника на сигнала 7?с. Намиране-
то на такива стойности на /со и /?с, при което се получават ми-
нималяи нелинейни изкривявания, е задача с голямо практическо
значение, особено когато се проектират висококачествени усил-
ватели.
7. Илшсляване на повърхността на охлаждащия радиатор.
Използу п се формулата
•$>
1400
Т — Г
' п * окр max
Р ~ ЯПк
(4.28)
Стах
където
7',, е зададепата температура иа колекторния преход в
°C, конто се приема от 0,8-т-0,9 от указаната в
каталога максимална температура или някаква
друга, по-малка стойност от нея, ако има опреде-
лени съображения за това;
7'о0ям- максималната температура на околната среда в °C;
— топлинното съпротивление между колекторния пре-
ход и корпуса на транзистора в °C/W;
Решах максималната разсейвана мощиост от колекторния
преход на транзистора.
При посочените размерности на величините повърхността на
радиатора се получаза в ст2. Това е пълната повърхност на ра-
диатора.
Ако за 5р се получи по-малка стойност от тази на повърх-
ността на транзистора, това показва, че не е необходим радиатор.
Конструктивно™ изчисляване на радиатора и неговото разпо-
ложение трябва да осигурява ефикасно охлаждане (циркуляция
на въздуха и пр.).
8. Изчисляване на честотната а фазовата характеристика
Изчисляването на честотната и фазовата характеристика се налага
най-често при изследване на устойчивостта. За целта се използу-
ват формулите:
58
а) за ниски честоти
където
М, -
(4.29)
(4.30)
*4" Г1п 4“ Г 2 4“
(4.31)
е вътрешното съпротивление на транзистора;
г' и R\ — съответно приведено™ активно съпротивление
на вторичната намотка на изходния трансформа-
тор и приведено™ товарно сопротивление:
М.32)
(4.33)
(4.34)
където
fs е честотата, при конто стръмността на изходния ток
на транзистора спада с 3 dB:
Л . е _ А,ле
V/ ЛПе
(4.35)
гв — разпределеното активно съпротивление на базата
(дава се в справочниците).
Задача 4.1. Да се изчисли транзисторного двутактно усил-
вателно стъпало на мощност в режим клас В при следните из-
ходни данни: Рт = 8 W; /?т = 2 2; / = 120 Hz; /> = 4500 Hz; 7И,=
= Л4а= — 3 dB; Ес= 12 V; ГО1фт.х=30оС.
Изчисляването се извършва съгласно реда и указанията, да-
дени в т. 4.1.
5Я
1. Избор на транзистора. Като се използуват формулите
(4.1), (4.2) и (4.3), се определят величините:
2,5 W
И
12 гу л хт
max 7^35^04 = 0,35 + 0,4 ~ 30 °4 V’
На тези условия отговарят много от българските транзистори.
Може да се избере например транзисторът SF.T213.
2. Определяне на товарното съпротивление за променлив
ток и на работната точка. За определяне на товарното съ-
противление в колекторната верига на единия от транзисторите
се използува формулата (4.4) при ttCmin = 2 V:
Р - (£с~ “сп,щ)2 _ (12-2)2 _
КС^П— 2РИЗХ - 2.10 -ЭУ.
Товарната права се построява с помощта на точките, конто
съответствуват на
Е 12
t/Co^^c=12V и -d-c- = 4=2,4A.
со с ЯС~п 5
Отчита се съответно t^max = 2 А.
Токът за работната точка е
/со—(0,054-0,1) /^=(0,054-0,1). 2=0,14-0,2 А.
Приема се /со = 0,3 А, тъй като на тази стойност отговаря
характеристиката с параметър /вэ = 5тА.
Положение™ на работната точка О се определя от пресича-
нето на характеристиката /ю=5 mA и перпендикуляра, издигнат
от FC=12V. От входната характеристика се отчита и съответно-
то напрежение база—емптер на транзисторите £7вэ=0,28 V (фиг. 4.4).
За да се продължат изчисленията, трябва да се направи иеоб-
ходимата проверка с помощта на (4.7) и (4.8):
(£с °C mln) 'Стах _ (р____
2 “ 2
р„ —____________——9 9 W
Стах я2/?с_п я2.5 ~Z’
60
Изходната мощност е равна на необходимата, а максималната
разсейвана мощност е по-малка от посочената в каталога за тран-
зистора SF.T213. Изчисляването продължава без корекции.
3. Изчисляване на вери-
гата за пред напрежение.
Токът в делителя съгласно
(4.9) е
4 = О
= (14-3) 50.10-3 А.
Приема се /д = 50 mA, за
да не се консумира много
енергия от източника за за-
хранване.
С помощта на формулите
(4.10) —(4.13) се
съпротивлението на
рите /?2 и R{.
Спомагателната
определи
резисто-
величина
Фиг. 4.4
я =-^- —^Ц-=5,б а.
4 50.10-3
Терморезисторът трябва да има съпротивление
Rt0 = 2/?п = 2.5,6 = 11,2 Q.
Най-близката стандартна стойност е Rt0= 12 Q.
Съпротивлението на резистора /?2 при /<у=2,5 mV/°C и z=>
0,024/°С е
о Rtn ku_____________________12.2,5.10-3
“ « U6i -ky = 0,024.0,28-2,5.10“3
Избира се /?2=6,8 а.
За се получава
р — ~ ^дэ
7 2.
--------12 0,28---------г=195 2.
50.10“ 3+2.5.10“3,
Приема се по-голяма стойност /?х=220 а, за да се осигурят
условия за настройка.
4. Изчисляване на входния ток, входното съпротивление и
входната мощност. Като се използуват формулите (4.14)—(4.16),
определят се величините
Ах т в 1вт —
*Стах
^21е min
=*
61
Rn - + Rn = -££-+5,6=8,4
> _ (U Bm + Вт ) ‘ Bm_ (0/28 4-0,1.5,6) . 0,1 ___
2
5. Изчисляване на електрическите параметра на изходния
трансформатор. Преводното отношение на половината от пър-
вичната намотка на трансформатора съгласно уравн. (4.17) при
Чтр»»0,8 е
^тр
I 2
\ o,s:s “°’707-
Съпротивлението за постоянен ток на първичната и вторична-
та намотка се определя с помощта на уравн. (4.18) и (4.19):
rIn = 0,58 Rc~a (1 — ijrp)—0,58.5 (1 — 0,8)=0,58 2;
г., 0,42 /?т 0,42.2 в о,21 Q.
^Т? °’8
За индуктивността на половината от първичната намотка
при допустимите изкривявания AhTp=M1= —3 dB се получава
Д1п - —=--------------------= 5,87 mH.
W1 '2П ’ 120 ^/o,7O72 “ 1
6. Изчисляване на нелинейните изкривявания. Прави се, след
като се изчисли предшествуващото стъпало и се определи съпро-
тивлениетсГ/^с с помощта на уравн. (4.23).
7. Изчисляване на повърхността на радиатора. Използува
се формула (4.28). От справочника за транзистори се отчита Rm =
= 1,5°C/W. Приема се Т„ =80°С. Съгласно заданието ТОкртп=
=30°С, а максималната разсейвана мощност от колекторния пре-
ход, начислена в т. 2, е РСюп=2,91 W. Тогава за повърхността
на радиатора се получава
1400 ____ _ 1400
Л-JoKpmax о ~ 80-30 _
р "пк 2,91
— я» 90 ст2.
1,5
На този етап не е необходимо да се изчисляват честотната и
фазовата характеристика. Целесъобразно е това да се извърши
при изследването на устойчивостта на стъпалото.
62
4.2. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ТРАНЗИСТОРЕН
БЕЗТРАНСФОРМАТОРЕН УСИЛВАТЕЛ
Схемата на усилвателя е показана на фиг. 4.5. Предкрайното
стъпало е реализирано с транзистора 7\ и съответиите радиоде-
тайли към отделните му вериги. В крайното стъпало се взползу
Фиг. 4.5
ват двойките транзистори 73, и Г3, Гй. Благодарение на това
се получава по-голяма изходна мощност. Усилвателят е обхванат
от две вериги за отрицателна обратна връзка. Първата от тях се
състои от елементите и Сф. Тя е по постоянно напреже-
ние и чрез нея се постига постоянство на напрежението в точка
а при липса на сигнал. Кондензаторът Сф не допуска връщане
на сигнала от изхода към входа. С помощта на резистора и
кондензатора Cfi се създава отрицателна обратна връзка по про-
менлив ток. С нея се постига подобряване на качествените пока-
затели на усилвателя. Кондензаторът Сд внася корекция на че-
стотната и фазовата характеристика.
Редът за изчисляване е следният:
1. Избор на крайните транзистори. Крайните транзистори
обикновено работят в режим клас В. Изборът им се прави, като
се изхожда от допустимата разсейвана мощност, допустимото на-
прежение колектор— емитер и амплитудата на колекторния ток.
Тъй като липсва изходен трансформатор, приема се ifrp=l и
рт ^=РИИ. Формулата (4.1) за режим клас В приема вида
PCa»-P-i- (4.36)
Допустимото напрежение колектор — емитер трябва да е по-го-
лямо от захранващото напрежение, защото, когато единият тран-
63
зистор е напълно отпущен, върху другия се установява почти
цялото напрежение Ес. Тук е необходим и известен резерв. Сле-
дователно трябва да е изпълиено условието
£^(0,84-0,9) Псе max • (4.37)
Последната формула се използува непосредствен©, когато е
зададено напрежението на източника за захранване.
Ако е зададено товарното съпротивление /?т» трябва да се
определи Ес и тогава да се изберат транзисторите. За целта се
използува формулата
£С=2(]/2Рг Rt 4“^cmin)* (4.38)
Амплитудата на колекторния ток трябва да е по-малка от
Л? max-
(4.39)
Когато не е известно товарното съпротивление, проверката се
прави след неговото определяне.
При избора на транзисторите се вземат под внимание и тех-
ните честотни свойства.
3. Определяне на товарното съпротивление. Използува се
формулата
^(£c~2“cmln)2- (4.40)
О
5. Определяне на работната точка. Използува се формула-
та (4.6)
= (4-41)
като се вземе под внимание, че l'Cmai.=lcm.
Графичните построения са същите, както за трансформатор-
ното стъпало, с тази разлика, че товарната права минава през
точката, която съответствува на Fc/2, вместо през Ес, тъй като
транзисторите са свързани последователно за постоянния ток.
4. Изчисляване съпротивлението на резисторите R'E и R'E.
Първо се определят входните съпротивления на тразисторите Г4
и Т6. Поради симетрията
Rbi Т4 = /?ВХ Т5 = ’ (4.42)
‘Вт
където Овт и 1вт са съответно амплитудата на входното напре-
жение и входния ток, отчетени от графичните построения.
64
Тогава
^=/?£=(5-^10)^bx«- (4.43)
При малки стойности на RE и RE режимът на рабстата е по-
стабилен.
5. Избор на транзисторите Т2 и Т3. Необходимо е да се
разполага с данни за техния режим. За тази цел трябва да се
знае амплитудата на емитерния им ток
^Ет ~ IВт + —~i— 1ст* (4.44)
^Е
Токът, конто съответствува на работните точки на транзисто-
рите, е
Л?о72=Л?о 7з^Лзо74Н--- • (4.45)
Транзисторите Т2 и Т3 се избират, като се вземат под внима-
ние (4.44) и (4.45). Те трябва да удовлетворяв*^ изискването и
по отношение на захранващото напрежение. Стойността на пара-
метъра А21е трябва да е в границите от 30 до 60. Стойностите,
конто са по-малки от 30, утежняват режима на тразистора Ти а
по-големите от 60 увеличава? температурната нестабилност на
режима.
Двата транзистора са от различии тнпове и подборът се за-
труднява, защото се изисква да имат близки параметри.
6. Определяне режима на транзисторите Т2 и Г3. За опре-
делянето на режима се използуват резултатите от изчисленията
с формулите (4.44) и (4.45), като се вземе под внимание, че
Токът при липса на сигнал е /со 72 = 1съть
Товарното съпротивление се обраэува от паралелното свърз-
ване на R'E и входното съпротивление R^ta за горното рамо и
съответно R"E и /?ВХ75 за долното рамо. Графичните построения
са аналогични на пестроенията за крайните транзистори. Чрез тях
се определят останалите величини на транзистора Г2: Ubot* 1вътъ
Uem Т2, 1вт т2 и Ucm Т2- Същите величини нажат и за транзисто-
ра Т3.
При построяването на товарната права трябва да се вземе под
внимание напрежението
^60 72 =0,5^-^0 74 . (4.46)
7. Входни съпротивления на транзисторите и на рамена-
та. Входните съпротивления на транзисторите са едвакви и се
5 Ръководство. . .
65
определят с отчетените стойности за UBm и 1Вт от графичните
построения:
/?вх 72 = /?вх тз = Б™-т-— . (4.47>
1 Вт Т2
Входното съпротивление на горното рамо е
₽вх г = /?„ Тг+Ях Т4 + /?т 1ст Т- , (4.48)
*ВтТ2 1ВтТ1
а на долното рамо
/?вх д=₽вх 7з+/?т -гТЗ • (4.49)
8. Определяне на входните напрежения за двете рамена.
Напреженията долното рамо на входния сигнал за горното рамо t/BXWA се изчисляват с формулите Un т г и за
и t/вхтг =UBm Т2 + &Вт Tb + Ucm (4.50)
Uвитт Вт Тд + иСт » (4.51)
където Ucm се отнася за изхода на усилвателя:
UСт — г ^?т (4.52)
9. Изчисляване на съпротивлението на резистора Rc. Съ-
противлението на резистора Rc е
0.5£с — Свктг —Цдр п — ^дрГ4
Кс~ .
Вт Т2 q min
Токът /Сп)!П при маломощни транзистори се приема от 0,5 до
1 mA.
10. Изходна данни за режима на транзистора 7\. Опре-
делят се токът и напрежението при липса на сигнал:
/соп=°,5£с~"Т2~иДОГ4-: (4-54)
кс
170^=0,5 Ес-итп-^ие. (4.55)
За Д£7е се приема стойност от 0,5—1 V.
Проверява се дали се удовлетворява условието
t/co—^вхт г • (4.56)
Ако не е спазено условието (4.56), схемата се видоизмени, ка-
то се прекъсва долният извод на RT от общия проводник и се
66
свързва към отрицателния полюс на Ес, а горният извод на Rc
се прекъсва от минуса и се свързва към общата точка на Ср2 и
RT. Тоз т начин на свързване ще бъде показан в схемата към
задача 4.3, конто ще бъде решена по-нататък. В този случай
членът Gexmr в уравнение (4.53) се анулира.
Товарното съпротивление за променлив ток на транзистора
Г, е
г
(4.57)
11. Изчисляване на съпротивлението на резисторите Rt и
Rm. Тези резистори осигуряват термокомпенсация. Общото съ-
противление, образувано от паралелното им свързване, се означа-
ва с /?„ и се определя по формулата
Ra~ „ U^UBOr.+U^ (457
'СзП-'ЯО Т2
Каго се вземе под внимание максималната температура на
околната среда 7\кртах, пресмята се необходимото относително
изменение на напрежението върху Rn :
т _ , _ 2.2.10-3.2(Гокртах-20°)
н иМТ2 + “вотз + ивотч Ч-06'
Ако се избере термистор с температурен коефициент е т, из-
разен в проценти на градус по Целзий, относителното намаление
на съпротивлението му е
/И/ =1--юо (Тolt₽ max—20°). (4.59)
Необходимо е да се спази условието /пи>/и,. Ако е невъз-
можно, избира се друг тип термистор с по-голяма стойност на сг.
Съпротивлепията /?ш и Rt се изчисляват с помощта на фор-
мулите
и
О _ Р'Ш^П .
~Ra
(4.60)
(4.61)
12. Нелинейни. изкривявания. Нелинейните изкривявания се
изчисляват както на трасформаторното стъпало. След това се
взема под внимание, че крайните транзистори работят по схема
с общ колектор. Ако коефициентът на хармониците за схема с
67
общ емитер се означи с Лх0Е’ то коефициентът на хармониците
за схема с общ колектор се определи с формулата
ок=!\ ое[ 1
____
^вх mrj
(4.62)
Общият коефициент на хармониците зависи повече от изкри-
вяванията, конто внася транзисторы Т19 тъй като той работи
със сравнително голям сигнал.
13 Други исчисления. Изчисляването на стъпалото с транзи-
стора Ту по-нататък не се отличава съществено от изчисляването
на предварителното стъпало. Тъй като сигналы е сравнително
голям, може да се даде оценка за нелинейните изкривявания.
Захранването на делителя, съставен от резисторите /?J, и
/?2, става с напрежение 0,5 Ес.
Капацитетът на кондензатора Сф се пресмята с цел да се оси-
гури филтриране на върнатото напрежение.
Капацитетите на кондензаторите Ср1, Ср2 и Се се определят,
като се зададат съответни стойности на допустимите честотни
изкривявания.
Капацитетът Ср обикновено се подбира при регулирането на
прототипа на усилвателя. Както беше изтъкнато в началото,
той служи за коригиране на честотната и фазовата характери-
стика.
Изчисляването на веригата за отрицателна обратна връзка по
отношение на сигнала се разглежда в гл. 6.
Задача 4.2. Да се изчисли безтрансформаторен краен усил-
вател при следните изходни данни: Рт =150 mW; = 120 Hz;
= 5000 Hz; ML=M2 = -1 dB; Ec=9 V; 70kP max = 35°C.
Предполага се, че този
усилвател ще намери прило-
жение в преносим радиопри-
емник. По тази причина се
избира икономичнияг режим
клас В.
Схемата на усилвателя е
дадена на фиг. 4.6. Тя се
отличава от схемата на фиг.
4.5 по това, че се използуват
единичпи крайни транзисго-
ри, и свързването на товара
е осъществено съгласно пояс-
Фиг. 4.6 ненията в т. 10 на предиш-
ната схема.
Редът на изчисляването е същият. Някои отличия ще бъдат
пояснени към съответните точки.
68
1. Избор на транзистори. Използуват се формулите (4.36)
и (4.37):
Рсдоп>-^= —-j—=37,5 mW.
На двете изисквания отговарят транзисторите
тип PNP SF.T321;
тип NPN Т 321 N,
конто са с близки постойност параметри.За тях PCmai=200 mW
иС£тах = 20 V.
Проверката за допустимия колекторен ток ще се извърши по-
късно.
Избраните транзистори имат високи гранични честоти и лен-
тата от 120 до 5000 Hz може да се реализира.
За предшествуващото стъпало е подходящ транзисторът
SF. Т353.
2. Определяне на товарното съпротивление. С помощта на
(4.41) се получава
р _ (^аС mln)2
№ “ s р
(9-2.0,5)2
8.0,15
^53 2.
От изходните характеристики (фиг. 4.7) се вижда, че може
да се приеме ориентировъчно «Cmin = 0,5 V.
69
Получената стойност за /?т се закръглява до близката стан-
дартна стойност за съпротивленията на високоговорителите, /?т =-
=50 2.
При тази стойност на /?т амплитудата на изходното напреже-
ние и изходния ток е
£/Ся,=]/2 Pt Rt = 72.0,15.50 ?«3,90 V;
UCm 3,90
/с« = -^=^>-«80 кА.
A- ои
Стойността на 1ст е значително по-малка от допустимата
(4: шах=250 mA).
3. Определяне на работната течка. Токът при липса на
сигнал е
/со—(0,05-т-0,1)/^тах —(4ч-8) mA.
Приема се /со=1О mA.
На фиг. 4.7 е отбелягана работната точка О. Там са означени
също токът i'c гоах=1ст и напрежението UB). Резисторите R'E и
RE липсват, ето защо се преминава към следващата точка.
4. Определяне на входното съпротивление и входното на-
прежение на горното рамо. За целта се отчитат необхолимите
величини от графичните построения на фиг. 4.7 и се заместват
във формулите (4.48) и 4.50). Тук трябва да се вземе под вни-
мание, че крайните транзистори са единична и формулите се ко-
ригират:
п ____ Вт тг । ^ат 7*.
Г — ~ ГЦТ ------~
1 Вт Т, 1 Вт Т,
0,16
2,3.1U-3
80.10-3 л ~
+50--------? ^1810 2,
2,3. Ю-3
Unг = иВтТ2+иСт = 0,16 + 4 = 4,16 V.
5. Определяне на съпротивлението Rc. Формула (4.53) се
опростява чрез премахването на втория и четвъртия член в чи-
слителя, тъй като евързванетэ на товара и резистора Rc се раз-
личава от това в схемата на фиг. 4.5:
— U 0,5.9—0,24
2,3.1О-3+0,5.1д-3
2.
В горната формула за Ic min се приема 0,5 mA, защото тран-
зисторът 7\ е маломощен.
Получената стойност за Rc е близка до стандартната. Прие-
ма се /?с=1500 2.
6. Изходна данни за режима на транзистора 1\. Използу-
ват се формулите (4.54) — (4.57) с някои корекции.
70
Токът при липса на сигнал се получава
* Кс 1,5. Ю3
Приема се /сот, =3 mA.
Напрежението Ucor, ще бъде съответно
Ucor, =O,5£,c-f/Bor,-At/e=O,5.9-O,24-l = 3,26 V.
Товарното съпротивление за променлив ток в колекторната
верига на транзистора 7\ е
D _ RcR**t _ 1500.1810 _Й9ПО
Кс~ Rc+Hnr ~ 1500 + 1810 62U!i
7. Изчисляване HaRtu /?ш. Използуват се формулите (4.57) —
(4.61), като се положи Ubot, =0:
/?П
+^во т,
^СОТ, +/в0Т,
0,24+0,24
3.10-3-0,3.10-3
«^178 2,
2,2.10~3.2( Гпкп-го0) 2,2.10“ 3.2(35 - 20)
__1 \ окр max ) ____1 ' ЛОСО
* IT ill * Л 04 ' ц ГЬ л v/eOOOe
ивоъ +^/?ог. 0,24 ±0,24 9
За термистора ММТ-8 с температурен коефиииент ат ==3%на
1°С относителното намаление на съпротивлението му е
a q
1 —(Гек?max -20°) =1 - -А-(35-20)=0,55.
Условието m№~>mt е спазено. Тогава
178.0,863.(1-0,55)
—^ь;й5 ~220 а-
Избира се стандартната стойност /?ш - 220 Q.
Съпротивлението на термистора е
Rt
220.178
220—1Г8“
^933 2.
Приема се стандартната стойност /?z-l kQ.
Останалите величини се нзчисляват съгласно указанията, да-
дени в последните две точки на реда за изчисляване на безтранс-
форматорни усилватели.
71
4.3. СТЪПАЛА С ПАРАЛЕЛНО СВЪРЗАНИ ТРАНЗИСТОРИ
Фиг. 4.8
Паралелното свързване на транзистори се използува с цел да
се получи по-голяма изходна мощност. Свързват се обикн^вено
два или три транзистора във всяко рамо. За изравняване на то-
ковете на отделните транзистори се въвежда обратна връзка.
На фиг. 4.8 е показана схемата
на два паралелно свързани транзи-
стора. Определено изравняване на
токовете се пос гига посредством ре-
зисторите и /?Е2, конто създават
отрицателна обратна връзка по
ток. При еднакви стойности на съ-
противленията на резисторите =
= Re2 = Re за изчисляването им може
да се използува формулата
bS-bPr
Ъ-ЬР-S—' <4-63>
С пгп
изменение па стръмността на изход-
ния ток;
ЪРС — зададеното осносително изменение на разсейваната
мощност;
5mln— стръмността на изходния ток на транзистора; отчи-
та се от каталога.
Задача 4 3. Да се определи стойността на съпротивлението
на резисторите на фиг. 4.8, ако Rei = Re2=~Re', 65=0,2; SFC = °,1
nSmin = 2A/V.
При тези изходни данни се смята, че стръмността на транзи-
сторите може да се отличава от номиналната с 20% и се задава
изменение на разсейваната мощност спрямо номиналната с 10%:
където
65 е относителното
о,2-ОЛ
= гРс5пйГ= О.1-2 =0’5 °*
При големи стойности на Re се осъществява по-добро израв-
няване на токовете, но се губи значнтел^а част от енергията на
сигнала. Ето защо се търси компромисно решение.
Много ефикасна е схемата с комбинирана обратна връзка
(фиг. 4.9). Отридателната обратна връзка се създава посредством
резисторите Re, а положителната — с намотките w3. При еднак-
ви токове на двата транзистора в рамото двете обратни връзки
се компенсират взаимно. Ако токовете се различаваг, на транзи-
стора с по-малък ток от номиналния дейсгвува положителната
обратна връзка, а на транзистора с по-голям ток — отрицател-
ната.
72
За изчисляване при т транзистора във всяка рамо и режим
клас В се използува формулата
(4.64)
®з<
mSR'T ’
Фиг. 4.9
където
Wx е броят на навивките на половината от първичната
намотка на изходния трансформатор;
5 — стръмността на изходния ток на транзистора (отчи-
та се от каталога, като се приема минималната
стойност);
— приведеното товарно съпротивление към първична-
та намотка на изходния трансформатор:
W2
Wi ’
(4.65)
RE=mR'1^.
т W1
(4.66)
Формулите (4.63) — (4.66) са достатъчни, за да изчислят об-
ратните връзки за двата вида схеми. Останалите начисления не
се отличават от разгледаните по-рано за режим клас В.
4.4. ОСОБЕНОСТИ НА СХЕМАТА С ОБЩА БАЗА
И НА СХЕМАТА С ОБЩ КОЛЕКТОР
И двете схеми се използуват по-рядко. Някои техни особено-
сти ги правят пригодни за определени случаи.
73
Схемата на двутактно стъпало с обща база в режим клас
В е показана на фиг. 4.10. При изчисляване трябва се отчита
следното:
1. Особеностите на изходните характеристики, конто позво-
ляват по-пълно използуване на захранващото напрежение и полу-
7г
Фиг. 4.10
чаването на по-голяма стойност на к. п. д. Отличието на изходни-
те характеристики е свързано с получаването на по-малки нели-
нейни изкривявания.
2. Входното съпротивление на стъпалото е много по-малко в
сравнение с входното съпротивление на схемата с общ емитер:
р
^.жОБ^-j^- (4.67)
21 е
По тази причина необходимият входен ток е голям. Съгласу-
ването с предшествуващото стъпало в този случай е наложител-
но и необходимостта от входния трансформатор е голяма.
3. При гслеми стойности на отнсшението /?с//?вх ое се получават
малки нелинейни изкривявания и висока гранична честота (/?с—
съпритивлението на източника на сигнала).
Двутактното усилвателно стъпало с общ колектор в ре-
жим клас В (4.16) се огличава със следните особености:
1. Входното съпротивление и входното напрежение на стъпа-
лото са големи, а входният ток — малък. Входното съпротивление
ще бъде
/?вх ок=/?вх ое + (Агн +1) Re~* , (4.68)
където /?£^п е съпротивлението за променлив ток в едно рамо
(аналогично на Rc^).
74
2. Изходното съпротивление има малка стойност и се опре-
деля с формулата
D ^ОЕ / Л £?Q\
₽иэхОК« 1+^21е ' " <4*69>
3. Коефициентът на хармониците kx се изчислява за схемата с
общ емитер и след това се коригира, като се отчита обратната
връзка
k.
k'0K (1+Л21 е)/?^
1+ ‘+^вхОЕ
(4-70)
Целесъобразно е да се избират малки стойности за отноше-
нието /?с//?„ое.
Фиг. 4.12
Вместо схемата с общ колектор може да се използува схема
с разделен товар (фиг. 4.12). Тя съчетава някои предимства на
схемата с общ емитер и на схемата с общ колектор. Най изго-
ден е случаят, когато броят на навивките от извода а към еми-
75
тера е равен на броя на навивките от а към положителния по-
люс на източника за захранване. Тогава нелинейните изкривява-
ния са много малки, усилването на мощността е по-голямо, от-
колкото при схемата с общ колектор, а и честотната характе-
ристика се подобрява [37].
Голяма стабилност на усилването и незначителни нелинейни
изкривявания се получават при използуване на схемата с дъл-
бока местна отрииателна обратна връзка (фиг. 4.13). Вместо
към изводите а—а краищата на намотките са кръстосани и свър-
зани с емитерите. Дълбочината на обратната връзка е два пъти
по-голяма в сравнение със схемата с общ колектор [37].
ГЛАВА 5
ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ВЕРИГАТА ЗА ОТРИЦАТЕЛНА
ОБРАТНА ВРЪЗКА
5.1. СХЕМИ НА УСИЛВАТЕЛИ С ОБРАТНА ВРЪЗКА
Отрицателната обратна връзка се въвежда с цел да се подо-
брят показателите на усилвателя. В някои случаи тя произтича от
естеството на схемата (в емитерния повторител и други схеми)*
Обратните връзки, конто обхващат само едко стъпало, се на-
ричат местна (локални), напр. фиг. 4.12, 4.13 и др. В много слу-
чаи местните обратни връзки не са достатъчни. Наложително е
да се обхванат няколко усилвателни стъпала с обща обратна
връзка. Ефектът в този случай е много по-голям, но се създава
едновременнэ с това опасност от самовъзбуждане.
Схемата на отрицателната обратна връзка се определи от из-
искванията към усилвателя. Последните две или три стъпала се
Фиг. 5.1
обхващат от обща верига
за обратна връзка, за да
се намалят нелинейните
изкривявания и да се оси-
гури стабилност нт изход-
ното напрежение.
С обратните връзки по
постоянен ток и по по-
стоянно напрежение се по-
стига стабилизиране на ра-
ботната точка.
В усилвателите за сигнали със звукови честоти се използува
последователна отрицателна обратна връзка по
напрежение (фиг. 5.1). Отрицателната обратна връзка по на-
76
прежение стабилизира изходното напрежение и позволява изме-
нение на товара в определени граници. Малкито изходно съпро-
тивление спомага за по-бързо затихване на преходните процеси
във високоговорителите, а с това — за подобряване качеството на
звуковъзпроизвеждането.
Съществуват различии
възможности за включване
на веригата за обратна връз-
ка към входа и изхода на
усилвателя. На фиг. 5.1 обрат-
ната връзка се осъществява
с помощта на делителя /?3/?2
и проводника, който съеди-
нява тяхната обща точка с
входа на усилвателя. Поляри-
Фиг. 5.2
тетът на върнатия сигнал
зависи от броя на стъпала та
и от това, кой извод на вто-
ричната намотка на изходния
трансформатор е свързан с
общия проводник. Ако еди-
ният от изводите на източ-
ника на сигнала е заземен,
обратната връзка няма да
действува поради късо съе-
динение на /?2. Този недоста-
тък е избягнат в схемата на
фиг. 5.2. Напрежението на об-
ратната връзка се създава с помощта на делителя Rfi R”. Тази
схема има най-голямо приложение в практиката.
При необходимост от симетричен изход изводите на намотка-
та не трябва да се свързват с общия проводник или земя
(фиг. 5.3). Обратната връзка в този случай се създава с отделна
намотка на изходния трансформатор w3.
Веригата на обратната връзка не трябва да нарушава симет-
рията в двутак гните и инверсните стъпала. Напротив, ако се об-
хванат двете рамена на един двутактен усилвател с обратни
връзки, симетричността им се подобрява в известна степей.
Сравнително просто се въвежда обратната връзка в безтранс-
форматорните усилватели (фиг. 4.5). Когато не е необходима ко-
рекция, достатъчен е само резисторът /?д .
Понякога обратната връзка се осъществява с помощта на
няколко вериги и се нарича многозвенна. Сложните много-
звенни обратни връзки са разгледани в специалната литература.
Комбинираната обратна връзка (положителна и отрицателна)
освен в схемата на фиг. 4.9 намира приложение и в mhoi остъпал-
ните усилватели, но крие голяма опасност от самовъзбуждане.
77
5.2. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ВЕРИГАТА ЗА ОБРАТНА ВРЪЗКА
Свойствата на усилвателя, обхванат от отрицателна обратна
връзка, зависят не само от нейния вид, но и от дълбочината,
която се определя за областта на средните честоти:
Л)=1+₽о/Со, (5.1)
където
р = ^/£7изх е коефициентът на обратната връзка;
Up — напрежението на обратната връзка, което се връща
на входа;
АГ0 —коефициентът на усилване на стъпалата, конто об*
хваща веригата на обратната връзка, но преди ней-
ното въвеждане.
Дълбочината на обратната връзка се нарича още възвратна
разлика. Тя се изразява по-често в децибели, а при изчисленията —
с число.
Необходимата дълбочина на обратната връзка се определи,
като се изходи главно от следните изисквания:
7. За намаляване на нелинейните изкривявания. Ако кое-
фициентът на хармониците преди въвеждането на обратната връз-
ка е Ах, а зададената стойност — АХЗад, дълбочината на обратна-
та връзка е
ь
Л.--*2- . (5.2)
зад
Към Ах се отнасят стойностите на коефициента на хармоници-
те за стъпалата, конто ще бъдат обхванати от обратната връз-
ка. Те обикновено се сумират, за да се осигури резерв. Например,
ако обратната връзка трябва да обхване крайното и инверсното
стъпало, коефициентите на хармониците за двете стъпала се су-
мират и се получава
Ах — Ах кр + ^х инв* (5.3)
2. Осигуряване на зададения коефициент на разтоварване
Т3ад- Първо се изчислява коефициентът на разтоварване Т при
липса на обратна връзка:
+ (5.4)
Ц<ЗХ
където
t/>sx пх е изходното напрежение при отворен (ненатова-
рен) изход;
UmJ. — изходното напрежение при товар /?т ;
Zt —вътрешният импенданс на усилвателя.
78
За двутактен усилвател в режим клас А с трансформаториа
връзка
Zi =2n*R(. (5.5)
Тук Rt е вътрешното съпротивление на единия от усилвател-
ните елементи, а п — преводното отношение на трансформатора:
(56)
За двутактен усилвател в режим клас В с трансформаториа
връзка важи формулата
Zi = 4п2М . (5.7)
Като се знаят Т и Т3аД, определи се необходимата дълбочина
на обратната връзка
7-1
Т —1
'зад '
(5.8)
3. За осигуряване на зададена нестабалноспг на усилване-
то. За иелта се определя относигелпото изменение на усилване-
то t^KIK в зависимост от изменението на товарното съпроти зле-
ние, захранващото напрежение, усилването на транзисторите и
други причини преди въвеждането на обратната връзка. След
това се изчислява необходимата дълбочина на обратната връзка:
°“ (дК/Юзад •
Относителното изменение на усилването се изразява обикно-
вено в проценти. Напр., ако усилването е К— 1000 и при изме-
нение на A2ie спадне на 750, то
д/С 1С00-750
К “ юоо
100=25%.
При зададено изменение (ДЛ7/С)38Д=5% за дълбочината на
обратната връзка се получава
Л,=Нг=5-
Когато в заданието са псставени одновременно две или три
от изтъкнатите вече изисквания, /*0 <е изчислява с помощта на
съответните формули: (5.2), (5.8) и (5.9); след това се избира най-
голямата от получените стойности.
С приетата стойност на Fo и като се вземе под внимание Ао,
се определя коефициентът на обратната връзка
₽=-^-. (5.10)
Ло
79
(5.И)
Получената стойност на р позволява да се начислят стойно-
стите на елементите във веригата за обратна връзка. Във всеки
конкретен случай се изхожда от определение™ за р:
Us
^77-
мизх
Някои величини се приемат, като се изхожда от съображения
да не се натоварва изходът на усилвателя или по други причини.
За схемата на фиг. 5.1 се използува формулата
- К
₽ ^ИЗХ “ *1+^2 ’
(5.12)
Тук може да се избере стойност на /?2> много по-голяма от
/?т, и да се определи съпротивлението
(5.13)
За схемата на фиг. 5.2 съответно
r'e
Обикновено се приема (0,05 4-0,15) R'E и се определя
Това се прави, за да се сведе до минимум местната обратна
връзка, конто се създава чрез R'E.
В случая с отделна намотка за обратна връзка (фиг. 5.3) се
определя броят на навивките.
(5.15)
За схемата на безтрансформаторпия усилвател на фиг. 4.5
коефициентът на обратната връзка е
(5-14)
/?екв
(5.16)
където
/?екв = /?вхГ1||/?;||/?2(|/?с ; (5.17)
/?с —съпротивлението на източника на сигнала.
Резултатите от изчисляването на веригата за обратна връзка
са необходими, за да се определят правилпо входните параметри
на усилвателя, който е обхванат от обратната връзка. Когато тя
е последователна, входното напрежение трябва да е по-голямо и
ако е паралелна — необходимият входен ток да е по-голям.
80
Задача 5.1. Да се определят елементите на веригата за от-
рицателна обратна връзка, конто е показана на фиг. 5.2, при след-
ните изходни данни: kx =8%; Ах»ад = 2°/о; Re =A’f+A?£=360 Q;
U.x=0,2 V; £ЛЗХ = 3 V.
Необходимата дълбочина на обратната връзка се определя с
помощта на (5.2):
я
зад z
Коефициентът на усилване преди въвеждането на обратната
връзка е
д, ^ИЗХ 3 _1С.
За коефициента на обратната връзка с помощта на (5.10) се
получава
Го—1 4-1
₽--лГ=~!Г
0,2.
Целесъобразно е двете части на Re да са в отношение 1:10.
Може да се приемат стандартнее стойности /?^=330 2 и
=33 Q.
За Rp се получава
=/?г-41-=33 ±~-=132 а
За да има резерв, приема се по-малката стандартна стойност
Rfi = 120 2.
5.3. ИЗСЛЕДВАНЕ НА УСТОЙЧИВОСТТА
Под устойчивост на усилвател с обратна връзка се раз-
бира способностям му да работа, без да се самовъзбужда.
Опасността от самовъзбуждане е толкова по-голяма, колкото по-
вече стьпала са обхванати от веригата на обратната връзка. Ко-
гато се увеличи броят на стъпалата, ъглите на дефазиране може
да превърнат обратната връзка в положите лна. Причина за само-
възбуждане са често и трансформаторите Те се отнасят при ви-
соки честоти като вериги с разпределени параметри и променят
фазата многократно.
Устойчинсстта на усилвателите за сигнали със звукови честоти
се проверява най-често, като се построй диаграмата на Най-
куист. Тя представлява затворена линия, която се описва от
6 Ръководство.. .
81
върха на вектора (фиг. 5.4). В случая диаграмата се отнася
за честотно независима обратна връзка. Вдясно от диаграмата е
изобразена окръжност с радиус единица. Центърът на окръж-
ността е с координата (1; /0). Онази част от диаграмата, конто
се намира вътре в окръж-
ността, съответствува на по-
ложителна обратна връзка.
Усилвателят е устой-
чив, ако диаграмата на Наи-
ку ист не обхваща точката
с координата (/, /о).
Построяването на диагра-
мата става по следния начин.
Най-напред се определя стой-
ността на произведението
за средни честоти (800-7-1000
Hz). Коефициентът на усил-
ване Kq се отнася за стъпа-
лата, конто са обхванати от
обратната връзка, но преди
нейното въвеждане. Той може да се представи като произве-
дение от коефициентите на усилване на отделяйте стъпала
Aq— Aoi • Аоа • • • Аол»
(5.18)
Върху абсцисната ос наляво от началото на координатната
система се нанася големината на р/С0. За тази цел се избира под-
ходящ мащаб.
След това за различии честоти, като се започне от (1ч-5) Hz
и се стигне до 1 MHz и повече, се нанасят в същия мащаб го-
лемините на при съответните ъгли. Построенията за ниските
честоти, както е показано на
фиг. 5.5, се правят надолу от
лявата част на абсцисната ос,
а за високите честоти—на-
горе в противоположна по-
сока. Явно е, че за всяка от
избраните честоти трябва да
се изчислят общият коефи-
циент на усилването и об-
щият ъгъл на дефазирането:
Фиг. 5.5 • • • Кп;
Ф = ... (5.19)
Изследването на устойчивостта ще бъде илюстрирано с кон-
кретен пример.
82
Задача 5.2. Да се построй диаграмата на Найкуист и се
провери устойчив ли е усилвателят, чиято схема е дадена на
фиг. 5.5, ако р = 0,1; /Co = 40; /СОпр = 5; Локр = 8. За предкрайното
= 153 Q; Zlnp=0,5 Н; ДГ1 =120 kHz,
стъпало са получени /?еквпр
а за крайното — /?екв кр=
= 10 Q; £1кР=30 mH;
JsTm =40 kHz. Влиянието
на * Се и Ls в случая е
незначително и се прене-
брегва.
На фиг. 5.6 е дадена
координатнааа система и
е избран мащабът, като са
отбелязани първоначално
точката с координата (1,/0)
и = 0,1 .40=4. Отсеч-
ката, заключена между на-
чалото на координатната
система и точката (1; /0), се
нанася четири пъти в р/С0.
Общият коефициент на усилване е произведение от коефи-
циентите на усилване на предкрайното и крайното стъпало
А>АГПР
Акр,
а общият ъгъл на дефазиране — сума от ъглите на дефазиране
конто внасят междустъпалните връзки на двете стъпала
ф = фпр + фкр.
Определянето на /<пр, KKfh фпр и <рКр става по формулите:
а) за ниски честоти
(5.20)
(5.21)
(5.22)
(5.23)
83
В дадените формули трябва да се заместят данните за съот-
ветното стъпало. Приблизителните резултати от изчисленията са
подредени в табл. 5.1. По-голяма точност не е необходима. След
построяването на диаграмата (фиг. 5.6) се вижда, че тя не об-
хваща точката с координати (1; /0). Следователно усилзателят
няма да се самовъзбужда. Освен това той е далеч от състояние-
то на неустойчивост.
Таблица 5.1
/ Hz 5 20 50 100 300 3.10® 2).1ь« 100.10» 50\1ь» 2.1 С»
*пр 0,5 1,9 3,6 4,6 4,9 5 4,9 3,9 1,2 0,3
*кр 0,8 2,8 5,5 7,1 7,9 8 7,1 3,0 0,6 0,2
к 0,4 5,3 19,8 32,6 38,7 40 34,8 11,7 0,72 0,06
0,04 0,53 1,98 3,26 3,87 4 3,48 1,17 0,07 ^0
^пр® 84 67 44 23 11 0 —11 — 39 — 76 - 87
ФкрО 84 69 47 28 9 0 -28 — 68 — 86 — 88
168 136 91 51 20 0 -39 —107 — 162 -175
5.4. ОСИГУРЯВАНЕ НА УСТОЙЧИВОСТТА
В много случаи се налага използуването на дълбока отрица-
телна обратна връзка и на обратна връзка, която обхваща по-
вече стъгала. С това се създава опасност от самовъзбуждане,
тъй каю диаграмата на Найкуист е близко до точката с коорди-
нати (1;/0). В това отношение е необходим определен запас, защото
съществуват причини, който може да изменят усилването на за-
творената верига или стойността на общия ъгъл на дефазира-
не от двете вериги ср^ (на обратната връзка и стъпалата, об-
хванати от нея). Запасът е свързан с допустимите отклонения
на параметрите на усилвателните елементи и останалите радио-
детайли. По отношение на усилването (запас по модул rri) се
предвиждат 3 dB на стъпало, а по отношение на дефазирането
(запас по фаза 0) —10° на стъпало (т — п 3 dB; 0 = л.1Оу).
На фиг. 5.7 е защрихована областта на запаса. Допуска се
диаграмата на Найкуист да тангира към границите на защрихо-
ваната облает, определена от правите, конто сключват ъгъл 0 с
абсцисната ос и окръжността с диаметър Х/т (тук т се изразя-
ва с число, а не в децибели). Запасът се намалява с навлизането
на диаграмата в защрихованата облает.
84
Едностъпалният усилвател (л==1) с резисторно-кондензаторна
връзка не може да се самовъзбуди, защото измененията на ъг-
лите при ниски и високи честоти не превишават ±90° и обрат-
ната връзка запазва отрицателния си характер.
Измененията на фазовите ъгли в двустъпалния усилвател (л =
= 2) с резисторно-кондензаторна връзка имат теоретична граница
±180°, а практически по-малка стойност. Запасъг намалява зна-
чително и ако усилването е голямо, някои допълнителни измене-
ния може да нарушат устойчивостта.
В тристъпалния усилвател (п=3) от същия тип фазовите ъг-
ли се изменят до ±270°. При обща честотно независима отри-
цательна обратна връзка към тези изменения се прибавят 180°. За
изменения на честота от 0 до со фазовата характеристика заема
участък от —90° до 4- 450° (фиг. 5.8 а). Честотите, при конто
фазовата характеристика преминава през 360 и 0°, се наричат
критична, и /2кр. Ако за тези честоти усилването на затворе-
ната верига на обратната връзка е по-голямо или равно на
единица, възниква самовъзбуждане. На фиг. 5.8 б този фактор е
изразен в децибели.
Между честотната и фазовата характеристика на апериодич-
ните стъпала съществува взаимна еднозначна зависимост. Фазо-
вият ъгъл зависи от стръмността на честотната хзрактеристка
в съответната честотна облает. За едностъпалния усилвател тези
данни са 90° и 6 dB/oct, а за двустъпалния—180° и 12 dB/oct.
Явно е, че при запас от 30°, т. е. при ъгъл 150°, наклонът на
85
честотната характеристика трябва да бъде 10 dB/oct. На фиг
5.9 е показана най-благоприятната зависимост на и фйд- от
честотата. По абсцисната ос е нанесена честотата в логаритми-
чен мащаб, а по ординатните оси на двете координатни системи
съответно в децибели и ъгълът в градуси. Запасите по
модул и по фаза са означени с т и 0. Тези характеристики се на-
ричат оптимални и позволяват въвеждането на дълбока отрица-
телна обратна връзка. Действителните характеристики се отлича-
ват значително от тях. Реализирането на оптимални характери-
стики става с помощта на коригиращи вериги, конто се включват
в никоя от междустъпалните връзки или във веригата на обрат-
ната връзка.
Характеристиките рЛГ и се определят, като се прекъсне
затворената верига на обратната връзка (фиг. 5.10). Към левите
изводи се включва генератор с напрежение Uit към десните —
волтметър, с който се измерва напрежението £/2, а входът на
усилвателя се натоварва с вътрешната проводимост на източника
на сигнала Yc. Този опит може да бъде и теоретичен. С иапре-
женията б7х и t/a се определя
|₽K|eV. (5-24)
Получените по този начин характеристики се коригнрат с по-
мощта на коригиращи вериги, за да се доближат максимално до
оптималните.
86
Устойчивостта се подобрява, ако отделните стъпала са с раз-
личии гранични честоти. Различието трябва да е значително (де-
сетки пъти). Този начин е удобен например, когато крайното
стъпало е с трансформаторна връзка, а предшествуващото—с
резисторпокондензаторна.
В съвременните интегрални схеми се из-
ползуват голям брой усилвателни елементи.
По същество те са многостъпални усилватели.
Уравнение™ на честотната характеристика
може да се представи в следния вид:
№ -7Г-Т--------г’ (5.25)
където ft (Z=l, 2,п) са граничните честоти на отделните „стъ-
пала". Наличие™ на голям брой полюси и голямата стойност на
усилването създават опасност от самовъзбуждане. По тази при-
чина се предвижда въвеждането на вериги за компенсация. Ком-
пенсирането се извършва най-често с помощта на прости филтри,
съставени от резистори и кондензатори.
На фиг. 5.11 е дадена схемата на интегриращ филтър за
компенсация. При използуването му в тристъпален усилвател тряб-
а граничните честоти на последимте две стъпала да се различа-
ат значително, т. е.
(SM)
В практическите реализации съпротивлението Rr се замества
от изходното съпротивление на някое от стъпалата. Капацитетът
на кондензатора и съпротивлението на резистора във веригата за
компенсация се определят с формулите
РАГаГ1-У272 ;
(5.27)
2я/1С ’
(5.28)
където
р е коефициентът на обратната връзка;
/Со — коефициентът на усилването за средни честоти на
„стъпалата", конто обхваща обратната връзка (трите стъпала),
но преди нейното въвеждане;
Л и А—граничните честоти на първото и второто „стъпало".
87
Компенсацията може да се осъществи и с помощта на ди-
ференциращ филтър (фиг. 5.12). Определянето на елемелтите ста-
ва по следния начин:
а) реализира се условието
б) за /?2 се приема съпротивлението на
част от схемата (например входното съ-
противление на някое от „стъпалата");
в) избира се спомагателната честота
^г) определят се стойностите на и С
сйфирмулите
= (5.29)
\ J2 /
с= 1
Тук А е граничната честота на второто „стъпало".
5 5. ПАРАМЕТРИ НА УСИЛВАТЕЛЯ С ОБРАТНА ВРЪЗКА
Параметрите на усилвателя се променят значително след въ-
веждането на обратна връзка. Възможно е промените, настъпили
вследствие на обратната връзка, да имат за резултат недопу-
стими стойности на някои показатели, като усилване, входно и
изходно съпротивление и пр. Ето защо, след като се изчисли ве-
ригата на обратната връзка, трябва да се изчислят стойностите
на коефициента на усилване, на входното и изходното съпротив-
ление и на честотната и фазовата характеристика.
В усилвателите за сигнали със звукови честоти се използуват
последователната и паралелната отрицателна обратна връзка по
напрежение. Тяхното влияние върху параметрите на усилвателя
се оценява с помощта на формулите:
/. За последователна отрицателна обратна връзка по
напрежение:
а) Коефициентът на усилване на усилвателя с обратна връз-
ка е
където
K=UKnIUn е коефициентът на усилване преди въвежда-
нето на обратната връзка;
/£/изх — коефициентът на обратната връзка.
Със знака (') ще се означават величините при наличие на обратна връзка.
88
б) За малки честотни Изкривявания и честотно независима
обратна връзка
Л4'= -V + 1;
Г
(5 32>
(5.33>
в) При честотно зависима обратна връзка К и ф' може да се
определят графично. За целта се използува поллрна координатна
система с център О (фиг. 5.13). С I и т са означени съответно
ходографите на векторите 2/Л и р. Около оста ОР е отбелязана
положителната и отрицателната посока на ъглите ф и фд . Спрямо
правата п, прекарана през върха на вектора р успоредно на оста
ОР. са означени положителната и отрицателната посока на
ъгъла фх.
Големината на вектора г/К' при избрания мащаб се определя
от разстоянието между върховете р и г//С Ъгълът ф' е заклю-
чен между правата п и вектора
За удобство обикновено се използува табл. 5.2.
Таблица 5.2
/ к чк ф ₽ ЧК К'
Описаното построение се извършва за избрани честоти от
честотния обхват, след което се построяват честотната и фазо-
вата характеристика на усилвателя при наличие на обратна
връзка.
В частния случай, когато обратната връзка е честотно неза-
89
висима (fy =-0), големината на р се напася в съответния мащаб
върху оста ОР наляво от т. О.
г) Входното съпротивление е
^12^21
^11(^22+ Ур )
(5.34)
където
/7И, Н2[ и Н22 са параметрите на усилвателя, разгледан
като четириполюсник преди въвежда-
нето на отрицателната обратна връзка;
— аналогичен параметър па веригата за
обратна връзка; за разгледаните схеми
на последователна отрицателна обратна
връзка на напрежение /7^12 == Р;
Ут—проводимостта на товара.
д) Изходната проводимост може да се определи с формулата
14-
^12 ^21
^*22 (^с 4-#и)
(5.35)
Тук Zc е еквивалентното съпротивление на източника на сиг-
нала.
2. За паралелна отрицателна обратна връзка по напре-
жение:
а) Коефициентът на усилване на тока при наличието на об-
ратна връзка е
>>2^1 ~ Г*
+ ГП(У22+УТ)
(5.36)
където
Ki е коефициентът на усилване на тока преди
въвеждането на обратната връзка; Кг —
— Азх/Axj
Уп, ^21 и ^22 са параметрите на усилвателя, разгледан ка-
то четириполюсник преди въвеждането
на обратната връзка;
Kfi2 — аналогичен параметър на веригата за об-
ратна връзка; за схемата на фиг. 4.5,
ако се пренебрегне Q, Уд12 = 1//?д;
Ут—проводимостта на товара.
б) Формулите (5.32) и (5.33) се използуват при същите ус-
ловия.
в) За да се отчете влиянието на проводимостта Ус =X/ZC,
трябва да се разгледа влиянието на обратната връзка върху
пълния коефициент на усилване Кп = :
90
= (5.37)
Р 1 + К„
където
X :
(5.38)
• _ Г12?' _
(У22-НУТ) (уи+гс)‘
(5.39)
При графичните построения стойностите за р и К се опреде-
лят съответно от (5.38) и 5.39).
г) Входната проводимост е
^.= Гп[1 + тЙДу]. (=40)
д) Изходната проводимост се определя с формулата
г--г41+^йД <5'4|>
За другите видове обратим връзки се използуват аналогиями
формули със съответните (Ои Z) параметри [37].
ГЛАВА 6
СПОМАГАТЕЛНИ ВЕРИГИ В УСИЛВАТЕЛИТЕ
6.1. ВЕРИГИ ЗА РЕГУЛИРАНЕ НА УСИЛВАНЕТО
Регулирането на усилването е необходимо, когато трябва да
се изменя големината на сигнала. Това се налага при смяна на
източниците, при различие на акустическите условия и други
случаи.
В радиотехническите устройства за звуковъзпроизвеждане се
йзползува предимно п гавното регулиране на усилването. В из-
мерителниге устройства се среща главно степенчатото регу-
лиране, и то при определени съотношения 3, 6, 10 и 20 dB.
Най-ргзпространеният регулатор е потенциометричният
(фиг. 6.1). Потенциометърът е безжичен и осигурява плавно изме-
нение на изходното напрежение. Той се включва пред входното
стъпало, когато сигналът е голям. Източници на сравнително го-
91
леми сигнали (около 0,5 4-1 V) са детекторът на радиоприемник,
пиезоелектрическият звукоотнемател и др. Това включване не е
целесъобразно, когато входът е много чувствителен (за фото-
клетка или висококачествен микрофон), тъй като движението на
Фиг. 6.1
ти. Изкривяванията са
плъзгача е съпроводено с шумове, конто
се усилват и имат много голяма стойност
на изхода на усилвателя. В този случай
са наложителни сериозни мерки против
смущенията.
Потенциометричният регулатор позво-
лява регулиране на усилването в много
широк обхват. Заедно с капацитета С*
той впася честотни и преходни изкри-
вявания в оэластта на високите често-
максимални за онова положение на плъз-
гача, при което изходното съпротивление на потенциометъра е
максимално. Капацитетът Со е сума от динамичния входен капа-
цитет на следващото стъпало и монтажния капацитет. При зада-
дени допуск ими честотни изкривявания МчР за горната гранична
честота /2 се определя съпротивлението на потенциометъра /?.
За целта се използува формулата
/1
у/иг
- 4-12?--------
(йзСд
<6Л>
Когато за източник на сигнала служи резисторно стъпало,
съпротивлението /?с се определя от изходното съпротивление на
транзистора /?/ и от съпротивлението на резистора в колектор-
на та верига /?с:
* <б-2>
За Л/2р се приема стойност от
0,2-т-0,3 dB, която се превръща в
число и след това се замества
във формулата (6.1).
Когато усилвателят е за зву-
ковъзпроизвеждане, характеристи-
Фиг- 6-2 ката на потенциометъра трябва да
е логаритмична.
При степенчатая регулатор потенциометърът е съставен от
определен брой последователно свързани резистори (фиг. 6.2).
J 1зчисляването на този вид регулатор се свежда до следното:
92
1. Определя се общото съпротивление на последователи© свър-
заниге резистори /? съобразно изискванията, конто налага връз-
ката между източниса на сигнала и стъпалото след регулатора.
2. Задават се затихванията за съответните положения на пре-
включвателя bu b2.
Съпротивлението на резистора Rr се определя с формулата
Ri=R~^Ri Ю 2и ). (6.3)
/=2 ' '
По същия начин за съпротивлението на резистора /?2 се по-
лучава
[ИВ]
₽,=/?— Я. 10 20 <6-4)
и най-после за съпротивлението на резистора
л— 1
Rn=R— 2 • (6.5)
/=1
Поради това, че човешкото ухо реагира различно на звукове-
те с еднакна интензивност и различна честота, се е наложило
създаването на компенсирания регулатор (фиг. 6.3). При малка
сила на звука усещането е най-слабо за ниските честоти. По та-
зи причина с помощта на кондензатора
гурява затихване в областта на сред-
ните и високите честоти. Изводът на
потенциометъра, към който се свърз-
ват и С, се прави обикновено при
стойност 0,2 R спрямо общия про-
водник. Юпацитетът на кондензатора
е няколко нанофарада, а съпротивле-
нието на резистора Rr— десетки ки-
С и резистора Rr се оси-
лоома. фиг 63
Регулирането на усилването може
да се осъществи чрез изменяне на режима или чрез отрпца-
телна обратна връзка.
6.2. УСТРОЙСТВА ЗА КОМУТАЦИЯ НА СИГНАЛИТЕ
Голяма част от усилвателите за звукспроизвеждане получават
сигнали от няколко източника: микрофон, грамофон, магнитофон
и радио. В най-простия случай превключването на източниците
става, както е показано па фиг. 6.4. Ако не се вземат мерки за
изравняване на постъпващите сигнали, усилвателят се претоварва.
Например, когато сигналът от радио!о е с по-голямо напрежение,
93
отколкото сигналы от грамофона, добавя се резисторы /?д. Съ-
противлението му се определя с формулата
(66)
където
£р е е. д. н. на радиоприемника (напрежението на из-
водите, от конто се взема сигналът при липса на
товар);
/?р — еквивалентното вътрешно съпротивление на вери-
гата, от която се получава сигналът;
/?—съпротивленито на потенциометъра;
UBT— необходимого входно напрежение за потенциоме-
търа (фиг. 6.4).
В уредбите за озвучаване обикновено се изисква смесване на
сигналите, с което се обогатява в художествено отношение пре-
даваната програма, например прочитане на текст на фона на под-
ходяща музика. На фиг. 6.5 е дадена схема за комутация с въз-
можност за смесване на сигналите от микрофона и грамофона.
Резисторите Rr и /?2 намаляват взаимного влияние между микров
фона и грамофона. Например, ако липсва /?2, при долно положе
ние на плъзгача на потенциометъра в грамофонната верига сиг-
налът от микрофона се отвежда към общия проводник. Резисто-
Фиг. 6.4
рите и /?9 трябва да са по възможност с големи съпротивления-
За база при сравняването се вземат съпротивленията на потен
циометрите.
94
6.3. ТОНКОРЕКТОРИ
Тонкоректорите са електрически вериги, с помощта на конто
се измени честотната характеристика на усилвателя. Това се на-
лага както от акустиката на залата, така и от субективния харак-
тер на слуховото възприятие. Изменението на честотната харак-
теристика създава подходяща темброва окраска на музикалните
творби и подобрява разбираемостта при възпроизвеждането на
говор. Необходимостта от „срязване* на високите честоти се на-
лага при износени грамофонни плочи и замърсени фонограми, за
да се отстранят шумовете. Коригиране на честотната характери-
стика се изисква и при използуването на някои източници на
сигнал, като пиезоелектрически звукоотнемател, магнитофонна
глава и др.
1. Изчисляване на прости тонкоректори. Най-простите тон-
коректори са съставени от последователно или паралелно свър-
зани резистор и кондензатор. Те се включват в междустъпална га
връзка. Стръмността на регулирането е 6 dB/oct. То става плав-
но, когато резисторът е променлив.
Тонкоректорът за високите честоти е показан на фиг. 6.6.
С /?с е означено еквивалентното изходно съпротивление на вери-
гата преди него, а с /?т — еквивалентното товарно съпротивление
след него. За изчисляване на елементите R и С са необходими
освен стойностите за /?с и /?т и спадането на усилването (на
честотната характеристика) т% при дадена честота /2 спрямо сред-
ните честоти. Тогава
r= <б-7>
/л2—1 4 '
Ако спадането е дадено в децибели, трябва да се изрази в
число и тогава да се замести във формулата (6.7).
На фиг. 6.7 е показана схема на тонкоректор за ниските че-
стоти. Съпротивленията /?с и /?т имат същото значение, както
при тонкоректора за високите честоти. Стойностите на елементи-
95
те ff и С се изчисляват при зададено спадане па усилването
за долната гранична честота спрямо средните честоти с фор-
мулите
/?=(/?с +/?т) (^1 О
(6-9)
с= rV^- (6-Ю)
04/? ]/т1 2
2, Изчисляване на комбиниран тонкоректор. Комбинираният
тонкоректор позволява регулиране на честотната характеристика
в областта на ниските и висо-
Фиг. 6.8
ките че< тоти. Веригата от ля-
вата страна на /?3 (фиг. 6.8) е
за ниските честоти, а от дясна-
та — за високите. С комбинира-
ния тонкоректор може да се
осигур! както спада, така и
подем на честотната характери-
стика.
Изчисляването на тонкорек-
тора може да стане с помощ-
та на табл. 6.1, 6.2 и номо-
грамите, дадени на фигурите
6.9, 6.10 и 6.11. Редът за изчи-
сляване се илюстрира с кон-
кретен Пример.
Задача 6.1. Да се изчисли комбиниран тонкоректор, с кой-
то да се осигуги спадане и подем на честотната характеристика
Фиг. 6.9
S6
Таблица 6.1
«lc6u,dB 17,8 23 26,5 29 31 32,6 34 35 36 37
Р 10 20 30 40 1 50 1 1 60 70 80 90 100
Таблица 6.21
/т?2’dB 4 7 9,3 И,2 113,6 и 115,2 16,2 17 17,8 18,7 19,3 19,8
о: 1 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
' 0 0,5 0,67 0,75 0,8 0,83 0,86 0.88 0,89 0,9 0,91 0,92 0,925 0,93
к» 0,5 0,33 0,25 0,2 0,17 0,14 0,12 0,11 0,1 0,09 0,08 0,075 0,07
съответно при / =40 Hz, лп( = ± 15 dB и при /2=15 kHz, /п2 =
= ±’5 dB спрямо средните честоти.
а. Избила се съпротивлението на потенциометрите 7?н и /?в
в граничите от 10 до 100 к2. В случая се приема = /?в =
= 47 к2.
б. От табл. 6.1 срещу стойността /«loom се отчита стойиостта
на р и чрез нея се определя R.2 (P = A*H /7?2). Величината /И10бщ
определя размаха на коригирането. В случая
0614=2/?!! = 30 dB.
в. За р се приема равна или по-голяма стойпост от отчетената
Приема се р=50. Тогава
ъ= -^=-VL-940 а
Избира се стандартна стойност /?2=1 kQ.
г. От номограмите на фиг. 6.9 за /П!=15 dB и р = 50 се от-
чита /п'2=16,3 dB.
д. От табл. 6.2 за /п'2 = 16,3 dB се отчита а = 8, ао=О,89 и
ЛГо=О,11. Тогава
7?1=а/?2=8.1.103 = 8 kQ.
Избира се стандартна стойност /^ = 8,2 kS2.
е. От номограмата па фиг. 6.10 за /?2=1 к2, /И! = 15 dB и
/] = 40 Hz се отчита С2 = 0,5 |iF. Приема се стандартната стой-
ност С2=0,47 pF. Капацитетът на кондензатора Сх е
С1.^ = »^^9„Р.
97
Приема се стандартната стойност Сх=56 nF.
ж. За съпротивлението на резистора /?3 се избира десет пъти
по-малка стойност от стойността на /?в:
kQ.
/?_ 47.10s
^з=”1(Р= 10
Фиг. 6.10
= 4,7
Фиг. 6.11
Получената стойност съвпада със стандартната.
з. От номограмата на фиг. 6.11 за /2 = 15 kHz, /«2=16,3 dB и
/?3=4,7 кй се отчита С4=0,02 pF. Избира се стандартната стой-
ност С4 = 0,022 pF.
Капацитетът на кондензатора С3 се изчислява по формулата
С3 = -£4-=-^£^2,75 nF.
Приема се стандартна стойност С3 = 2,7 nF.
Коефициентът ао = О,89 определя положението на плъзгачите
на потенциометрите, при което коефициентът на предаване на
делителите не зависи от честотата. При тази стойност може да
98
се избере потенциометър с обратна логаритмична характеристика,
за да се осигури плавно регулиране.
Коефициентът на предаване на тонкоректора за средните че-
стоти /<о=О,11 показва с колко трябва да се компенсира загуба-
та от усилването.
За правилното функциониране на тонкоректора е необходимо
той да се предшествува от усилвателно стъпало с малко изход-
но съпротивление и да се натоварва от усилвателно стъпало с
голямо входно съпротивление.
6.4. РАЗВЪРЗВАЩИ И ИЗГЛАЖДАЩИ ФИЛТРИ
Филтърните вериги предотвратяват паразитната връзка между
сгъпалата през източника за захрапване и проиикването на фон
от него поради недостатъчното изглаждане на изправеното на-
прежение. Развързващите и изглаждащите филтри се включват
най-често към захранващия проводник за колекторните вериги
(фиг. 6.12). Тяхното изчисляване се извършва последователно от
изхода към входа на усилвателя, за да се отчете взаимното влия-
ние между тях. Спазва се следната последователност:
1. Изчислява се съпротивлението на резистора /?ф, като се
задава падение на напрежениего върху него Д£/ф от 5 до 20%
от Ес и се вземат под внимание протичащите през него токове
/сь (фиг. 6.12).
Съпротивлението
/?Ф = 2^(/=1, 2,...). (6.11)
При ниски захранващи напрежения се приема Д£/ф = 14-2 V.
Колкото по-голяма е стойността на /?ф, толкова по-малки са
размерите и стойността на
филтъра, но консумацията на
енергия от източника се уве-
личава и понижава коефи-
циента на полезно действие
на усилвателя. По тази при-
чина се избира компромисно
решение, като се изхожда от
типа на усилвателя и изиск-
ванпята към него.
2. За определянето на ка-
пацитета на кондензатора Сф
се използува формулата
(6.12)
* ^вж п_______
(Квхп+/?Сп)’
99
където
{7Ф е смущаващото напрежение на изхода на източника
за захранване (изхода на филтъра на токоизправи-
тгля за захранване);
/?«хп — входното съпротивление, върху което въздействува
смущаващото напрежение:
/?вх П — /?ИЗХ Г, II II </?вх Г2Т (6.13)
/?изхл е изходното съпротивление на транзистора Т};
RB1Lrt—входното съпротизление на транзистора Г2;
<a = 2nf2 — долната гранична честота на сигнала при развър-
зващ филтър или честотата на фона — при изглаж-
дащ филтър;
А — отношение™ на паразитното напрежение и напре-
жението на сигнала; приема се стойност, по-малка
или равна на 0,1;
Uc — напрежението на сигнала на входа на транзи-
стора 7'2;
/?сп — горната част на съпротивлението на делителя за
смущаващото напрежение
Rcu-Rc\\Rv (6.14)
Останалите филтри и съответните им вериги се разглеждат
по същия начин.
ГЛАВА 7
ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ПРЕДВАРИТЕЛНИ УСИЛВАТЕЛНИ
СТЪПАЛА
7.1. ОБЩИ СВЕДЕНИЯ
Предварителните усилвателни стъпала в един усилвател усил-
ват преди всичко напрежението или тока на сигнала. Режимът на
работа се подбира така, че да се използува линейният участък
на характеристиката. Тъй като сигналът има относително малка
ст( йност, нелинейните изкривявания и коефициентът на полезно
действие не се вземат под внимание. Много често се използува
местна отрицателна обратна връзка, с която се подобряват по-
казателите.
От предварителните стъпала обикновено се изисква:
а) да осигурят голямо усилване на тока или напрежението;
б) да имат равномерна честотна характеристика;
100
в) да са защитени от смущения;
г) да са с малки размери и маса и с ниска себестойност.
На тези изисквания отговорят най-добре съвременните линей-
ии интегрални схеми. Освен това те се отличават и с висока надежд-
ност. Независимо от това някои типове предварителни усилва-
телни стъпала имат съществено значение и се използуват широко
в практиката.
За предварителните усилвателни стъпала се подбират усилва-
телни елементи с голямо усилване и висока горна гранична че-
стота. Допустимата разсейвана мощност не се пренебрегва, нито
допустимого напрежение колектор — емитер или колектор—база, но
те може да създадат затруднение в извънредно редки случаи.
За входните стъпала в случаи на слаби сигнали се изискват
малкошумящи елементи.
Честотната и фазовата характеристика се определят преди
всичко от междустъпалната връзка. Широко разпространение
имат резисторно-кондензаторната и трансформаторната връзка.
Непосредствената връзка се използува главно в случайте на ед-
нотипни транзистори или при създаването на схеми със съставни
транзистори. Съществен момент при тях е осигуряването на ста-
билността на работната точка.
Начинът на включване на усилвателния елемент се опреде-
ля от предназначението на стъпалото. Най-голямо приложение
има схемата с общ емитер. Схемата с общ колектор позволява
по-добро съгласуване в някои случаи, тъй като има голямо вход-
но и малко изходно съпротивление.
За изчисляването на предварителните стъпала са необходими
данни, конто се определят от заданието или се получават при
ориентировъчното и пълното изчисляване на усилвателя. Към тях
спадат:
Afj —долната гранична честота и допустимите изкривява-
ния за не я;
/2, Af2 — горната гранична честота и допустимите изкривява-
ния за нея;
f7Bx сл или/вх сл, ₽вхсл, С.хсл, /?Всл —входни параметри на
следващото стъпало.
Може да са дадени още захранващото напрежение Ес. кое-
фициентът на усилване за средни честоти KQ съпротивлението
на източника на сигнала /?с и максималната температура на окол-
ната среда.
7.2. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА РЕЗИСТОРНО СТЪПАЛО
Схемата на стъпалото е показана на фиг. 7.1. За товар слу-
жи транзисторът Т2 заедно с /?1СЛ и /?2сл • Редът за изчисляване
е следният:
101
1. Избор на транзистор. Изборът на транзистор се эсновава
на две изисквания:
а. Транзисторът трябва да осигури необходимия ток на сигна-
ла за следващото стъпало. От това условие се определя токът в
работната точка.
Фиг. 7.1
^1сл ^2сл
^1сл “Ь ^2сл
Rb сл
(7.1)
(7.2)
Токът в работната точка трябва да е по-голям от входния ток
/со—1’5 /вх сл . (7.3)
Тази стойност следва да се провери и коригира, ако е необ-
ходимо, след като се установи каква е стойността на резистора
/?с, тъй като токът на сигнала в колекторната верига е
/с~=/.хсл + ^- • (7.4)
Окончателната стойност на /со трябва да удовлетворена усло-
вието
/со—1 >2 1со~ •
(7.5)
Ако за /со се получи стойност, по-малка от 1 mA, и не е по-
ставено условие за получаване на малки шумове и голямо входно
съпротивление, следва тази стойност да се закрыли на 1 mA.
б. Горната гранична честота на транзистора трябва да отго-
варя на изискването
/«>10/3SorB; So=-^~. (7.6)
и»
102
2. Определяне на Rc. Стойността на резистора /?ссе опреде-
ля по съображение да не се превишат допустимите честотни изкри-
вявания ЛТ2 за горната гранична честота /2
~о~ ~ Sc— 1 — —-—- —(£* сл +£вх сл), (7.7)
с < — - 1
У Ml 1
където
со=С„„„ + С„ 4-Сп£Л~СВХ сл~+ СсК0; (7.8)
Сизх 7т и См са съответно изходният капацитет на транзистора
7\ и монтажният капацитет,
gi е--------т---— > \J Я)
11 е В
1 1
gB сл — ~р » Явх сл — ~р * (7.10)
^Всл ХВ1 сл 4
При протичането на тока /со в Rc спада част от напрежение-
то Ес. За да не се губи голяма част от избира се такава
стандартна стойност на /?с, която да е по-малка от получената
чрез (7.7), но и спадът на напрежението в резистора Rc да не
превишава 0,5 Ес.
Ако е зададено усилването /<0, проводимостта трябва освен
на (7.7) да отговаря и на условието
gc — (Sf ~I~Sb сл +£вх сл) 9 (7.11)
където
So=-^<. (7.12)
"11 е
Двете ограничения (7.7) и (7.11) налагат щателен избор на
транзистора.
3. Определяне съпропгпвленията на резисторите Re, R} и
/?2. Първо се определя допустимата стойност на коефициента на
нестабилност
______________________________
. . max ~~ ^21^ min
Л СО Л21£шах + Л21£Ш1п
(7.13)
103
Допустимого изменение Д/Со се задава в границите (0,1—0,2) /со.
При много малки сигнали и ако другите условия позволяват,
може да се приеме 0 2 /со.
Изменението на обратния колекторен ток се определя, като
се вземе под внимание, че на всеки 10°С 1СЮ се удвоява.
В (7.13) A2iFmax и A2iFniin са съответно максималната и мини-
малната стойност на статичния коефициент на усилването на тока
за избрания транзистор, конто се отчитат от справочника. Ако
не се държи на замяната на транзисторите, вторият член в зна-
менателя на (7.13) се приема равен на нула.
Изчисляването на веригата за фиксиране и стабилизация на
работната точка става по едно от следните две съображения:
а. Спадането на напрежението в резистора Re да не превиша-
ва определена стойност. В такива случаи се използува формулата
(0,1+0.3) Е
Re =-------у------
Со
(7-14)
Тогава
където
Rb^Re (5—1),
(7.15)
П ___ /?2
ri + r2 '
Съпротивленията на резисторите /?а и Rt са
£с/?в
_ RjRg
Ro-KB ‘
(7.16)
(7.17)
Стойността UBq се отнася за работната точка и се отчита от
характеристиките на транзистора , дадени в справочника, a /BQ=
=Ше min*
б. Съпротивлението на делителя RB за променлив ток-(за сиг-
нала) трябва да е т пъти по-голямо от входното съпротивление
на транзистора /?вх. Приема се
/?д=т/?вх. (7.18)
След това се определя
_ /?_ т
~ S=T <7Л9>
Съпротивленията на резисторите се определят пак с форму-
лите (7.16) и (7.17), като за RB се замества стойността от (7.18).
104
4. Определяне на входная сигнал и усилването. Необходи-
мият входен ток се изчислява за случая, когато транзисторът е с
минимално усилване (Л21е = A2]em:n). Изхожда се от зависимостта
между колекторния ток и тока във веригата на базата
Ах = 4г = А /у~- • (7-20)
21е tn In
Необходимого входно напрежение е произведение на входния
ток и входното съпротивление на транзистора
(7.21)
Проверява се усилването
= (7.22)
мвх
5. Изчисляване капацитета на кондензаторите. Конденза-
торите Ср и Се внасят честотни изкривявания при ниски честоти.
Преди изчисляването им трябва да се разпределят зададените
изкривявания между двете вериги. За емитерната верига обик-
новено се предвиждат по-големи изкривявания. Ако стойността
на Afx е изразена в децибели, трябва
Afi [dB] = A41p[dB]+/W^ [dB],
а ако е в отношение:
Af1 = Al1p/Wif.
Тук М]р и Mie са изкривяванията, предвидени съответно за
Ср и Се-
Капацитетът на разделителния кондензатор е
Ср >-------t-- (7.23)
У /К|1р
В последната формула о)1 = 2т:/1 и
(724>
гу __ сл ^вх сл
в ~ ^л^АГсл •
За изчисляването на Се се използува формулата
105
к ьдето
1+/га1 е
AJC+A11 е
(7.26)
6. Изчисляване на честотната и фазовата характеристика.
Извършва се с помощта на формулите:
а) за ниски честоти
Л4Н—Л4Нр ^ие» (7.27)
където
М — — 1 ; (7.28)
"Р Г /1 \2
V1+(•. J
= Ср (^?с + ’ (7.29)
М -J 1+(%.Те)2 (7.30)
Нв Уа+^е^Г + ^н^е)2’
Се /?е; (7.31)
1 wu — д г г tor 1 д rotor н е е . (7.32)
%-arctg | arctg 1+s^ + (<% -
б) за високи честоти
М — 1 ; (7.33)
/гЛв у • ]/*+(“» ’в)
Фа =—arctg(w, Та); (7-34)
_ (gj +£с+£дсл) г+сс +£»х <л . (7.35)
сл £вх сл
т — S°rB (7.36)
Сс= Сс $0 гв‘ (7.37)
Неточността не е голяма, ако се използуват формулите
(7.38)
106
<р. = — arctg-y-----arctg (шв C0/?0); (7.39)
's
Ko ~ ~£~, +g +£o +£ \1ЛЧ
si ‘Sc'bB сл ‘ бвх сл
Формулите (7.27) — (7.41) следва да се използуват и при из-
следването на устойчивостта. Стс йностите на А/, и Ма за гранич-
ните честоти и /2 обикновено не се различават от зададените.
Задача 7.1. Да се изчисли резисторпо стъпало при следни-
те изходни данни: /1 = 80 Hz; А = 8000 Hz; Af1=/W2 = — 1 dB; Ес=>
= 9 V; /?я « = 40 kQ; Rn сл = 8 kQ; UB1L ся = 0,8 V; С,х сл=3500 pF;
/?с=2,2 kQ; Уокр шах= 35°С.
1. Избор на транзистор. Съгласно (7.1) и (7.3)
/ _ ся . U*x сл _ п-8 । 0 8 — 012 10-3 А-
1п " “ R„ сл + RB сл “ 8.1и3 + 40.103 -U.12.1U А,
/со>1,5 /вх сл=1,5.0,12.10-8=0,18.10-3 А.
Приема се /со=1 mA.
При това положение отпада необходимостта от допълнителни-
те пресмятания с формулите (7.4) и (7.5).
Изискването за тока /сп и (7.6) се удовлетворяват от тран-
зистора SF.T353. Избраната стойност за /со отговаря на типовия
режим, даден в справочника. Освен това
/в -2 MHz>10 ftS0 rs=208 kHz.
2. Определяне на Rq. Използуват се формулите (7.7) — (7.10).
Приема се Сол*СВх « = 3500 pF.
Изчислява се
gi =**•- =‘|010"- =26.3.io-»s.
На — 1 dB съответствува Л42 = 0,89. Тогава
1 ®2 Со „ t„ ч 2я . 8000.3503. Ю_12
-р- -- — (gi + gbcn+ gn сл) =--, - -----------
с '
* У ода-1
- (26,3.10-е + + -8^^175.10-6 S.
107
Съпротивлението /?с трябва да отговаря на условието
Rc <-----—5,7 kQ.
с 1 5. Ю-6
Тъй като спадането на напрежението превишава 0,5 Ес, прие-
ма се /?с=4,7 kQ.
3. Определяне на Re, R\ и R2. С помощта на формулите
(7.13) — (7.17) се получава
(0,1 4-0,3) 02 9
Re = V= -^^4- = 1,8 kQ.
7С0 1 • Ю-3
Получената стойност съвпада със стандартната.
При определянето на 5 се допуска, че транзисторите са под-
брани и различието между Л2]етах и Азе min е незначително. При
А/со=®>^ /со И 7"п тах^35°С, Д/^д)=15 цА,
S < > - 0J '°~3,- ~ 6.66.
4/сво 0,015.10-3
Приема се 5=6.
Спомагателната величина
Rb^Re (5—1)= 1,8.103 (6 — l)=9kQ.
Съпротивлението на резистора /?2 е
__________________________EcRb__________
2 Ес “ ^вэ ~ К в jbo ~ Re jeo
9.9.103
-------------------------.---------------11,6 ьа
9—0,14—9.103.0,011.10“3-1,8.103.1. 10“3
Токът
/во =
. /<?0 - = ' ’°—«^0,011. IO"9 А.
Л21е min
Приема се стандартната стойност /?2=12 kQ.
Тогава
п ^2 RB
Избира се стандартна стойност /?г = 39 kQ. Предпочита се по-
голяма стойност, тъй като и за /?2 беше направено същото.
4. Определяне на входния сигнал и усилването. Използуват
се формулите (7.20) — (7.22)
/вх = /в = /с~ = -°>2_?-1П~3_==4,84.10-в А;
108
t/.x^/.iAne-=4,84.10-6.2,3.103 = 11,1.10-3 V;
__ ^НЗХ_____^BX СЛ __ 0.8 _
^ВХ ^ВХ 1 1,1 . It* I
5. Начисление на капацитета на кондензаторите. Може да
се приеме Л4)р= —0,4 dB и Л41е= —0,6 dB. Сумата им е —1 dB.
Капацитетът на разделителния кондензатор се изчислява с по-
мощта на формулите (7.23) и (7.24). Първо се определят стой-
ностите на R'c и
RC~~P— ~ = ^2;
«с
п,_ ^сл^вхсл __ 40.103 8.103 _
Кв~ ^м+^вхсл 40.103t8.103 -tw к^-
Като се взеие под внимание, че на —0,4 dB съответствува
числото 0,955, за Ср се получава
-------------------------------= 0,552 pF.
2я. 80. (4,7.103 + 6,67.10s)
Приема се стандартна стойност Ср—1 pF.
Чрез формула (7.26) се определя
. 1+А« е
’e~*c+AlU
1+80
2,2.10s + 2.5. ЮЗ
= 18.10-3 pjj
и след това се изчислява капацитетът
_ 1
~ 2я. 80.1,8.1и3
109
Избира се стандартната стойност Cf =100 pF.
Ако необходимою усилване е по-малко от полученото в
т. 4, може да се шунтира само част от емитерното съпротивле-
ние и нейната стойност да се използува при изчисляването на Се-
Нешунтираната част на Re създава последователна отрицателна
обратна връзка по ток. Съответните пресмятания са дадени в
гл. 6. Освен че се намаляв1 усилването, увеличава се входното
съпротивление и необходимою входно напрежение.
Изчисляване на честотната и фазовата характеристика в слу-
чая не се изисква.
7.3. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА УСИЛВАТЕЛНОТО СТЪПАЛО
С ТРАНСФОРМАТОРИА ВРЪЗКА
Схемата на усилвателното стъпало с трансформаториа връзка
е показана на фиг. 7.2. За товар служи входното съпротивление
на следва [цото стъпало.
От съществеко значение за предварителните стъпала с транс-
формат орна връзка са размерите и масата. По тази причина
най-напред се избира подходящ трансформатор, поради което ин-
дуктивността на първичната намотка е известна. Обикновено
се започва с избор на ядрото (на подходящ пакет); след това се
определя общото сечение на намотките и около 75% от него се
заделя за първичната намотка па трансформатора. Броят на на-
вивките на първичната намотка се получава от сфективното се-
чение и диаметъра на проводника с изолацията. С оглед на ме-
ханичната якост диамегърът на проводника не може да бъде по-
малък от 0,05 mm (без емайловата изолация). Тези давки вече са
достатъчни, за да се определят активното съпротивление и ин-
дуктивността Ц на първичната намотка. Формулите и методиката
за пресмятането са дадени в литературата за оразмеряване на
нискочестотни трансф* рматори [47]. Възможни са и някои откло-
110
нения при изчисляване на отделните величиии. Например може да
се извърши първо изчисляване на електрическите параметри на
трансформатора и след това да се оразмери.
Методиката, конто се разглежда тук, се базира на предвари-
телното избиране на трансформатор с минималки размери и маса.
Тя се илюстрира с конкретен пример.
Задача 7.2. Да се изчислл предварително усилвателно стъ-
пало с трансформаторна връзка, ако са даденк ^ = 100 Hz: /2 =
= 8 kHz; —2 dB; М2= — 1 dB; Fc -9 V; Сл = 2 kQ: UBI сл —
= 0,6 V; C„ сл=2000 pF; /?с = 10 kQ; A, = 12 H; ГОкРтах = 30°С.
/. Избор на транзистор. Избира се маломощен транзистор.
Той трябва да осигури необходимата входна мощнсст за след-
ващото стъпало и да може да усилва сигналите в честотния об-
хват от 100 Hz до 8 kHz.
Входната мощност на следващото стъпало е
• л
Р«“=^в5=°’18Л,Н W-
Получената мощност с много малка и независимо от загуби-
те в трансформатора може да се осигури от маломощен тран-
зистор.
Граничната честота на транзистора /в трябва да отговаря на
условието (7.6), т. е.
> 10 fzSo гв.
Подходящ е траизисторът SF.T351. За типовия режим, да-
ден в справочника, 10/2 гв = 132 kHz, a fa =1,2 MHz.
2. Определяне електрическите параметра на трансформа-
тора. Индуктивността £1 е известна. Активного съпротивление
на първичната намотка може да е известно или да се определи
чрез броя на навивките и диаметъра на проводника. Възможно е
и определянето му чрез товарното съпротивление за променлив
ток в колекторната верига и коефициента на полезно действие
на трансформатора. В този случай, първо, се разпределят изкри-
вяванията Afp За трансформатора е редно да се предвиди по-
голяма стойност. Приема се Л?1тр = —1,4 dB. Останалата част е за
изчисляването на копдензатора в емитерната верига, т. е. Л41е =
= —0,6 dB.
За товарно съпротивление служи входното съпротивление на
следващия транзистор — /?т —Rn сл = 2 kQ.
От табл. 3.1 се приема ijTp = 0,7, тъй като няма указание ка-
къв е усилвателят.
Товарното съпротивление за променлив ток R?~ при схемата
с общ емитер, като се пренебрегне шунтиращото влияние на вът-
решн то съпротивление на транзистора, се определя с формулата
- 1 2тс 100.12 ~ 1 = 4,65 kQ.
Ill
За да има резерв, приема се R{^ 4 kQ.
Проводною отношение е
I Rr Io юз
п \-------7Г~ ~ 0,845.
\ Чтр Рт~ У 0,7 . 4 . к*
Активните съпротивления па първичната и вторичпага намот-
ка на трансформатора са
Г1 ™ О;
Г, = = .^^^30 а.
~ '/jp * • V»!
Индуктивността Ls може да се изчисли, като се вземат под
внимание допустимите честотни изкривявания Л12 за горната гра-
нична честота /2 (в случая тсварът е активен):
/ <r R‘ +‘?т~ ж /_1_ _ , _ 90.1Г?+4.103 /~ - _
s~ <°2 V М2 2 Л. 8000 у 0,892 ~ 1 “ ’
В горния израз стойността на Rt се получава по формулата
Ri hnt~rB 1.1С3-55
Rt = 90 kQ.
Коефициентът на разсейването
g = ф- = = 0,079 > 0,01
lz
има голяма стойност, поради което трансформаторът може да
се реализира лесно.
3. Определяне на съпротивленията Re, R^ и R2. Първо се
определя токът за работната точка по формулата
/<?0 =’)Чтр ^со ~ 0,2.0,7.6 “ 0,214 ША‘
В направеното начисление са приети съответно коефициентът
на полезно действие на стъпалото ч = 0>2 и напрежението колек-
тор— емитер за работната точка Uco=6 V, както е дадено в спра-
вочника за типовия режим.
Следователно може да се приеме /со=1 mA.
Съпротивлението на резистора Re е
(О.О5.О,3)£с=_о^еа
/со 1.10-3
112
Тъй като спадането на напрежението в гх и Re трябва да е
общо около 3 V, може да се приеме Re—2,2 kQ.
Тогава напрежението Uco е
^Со=^с-^о(П + Л£) = 9-1. 10-3(600+2200) = 6,2 V.
Получената стойност на UCd е близка до приетата за типо-
вия режим.
Както при изчисляването на резисторното стъпало, приемат се
A/CJ=0,l/CJ=0,l mA; Д/сво«й15 рА и
Съпротивлението RB е
Rb^Re(S-1)=2,2.103(6—1) = 11 kQ.
За съпротивлението на резистора /?а се получава
_________Ес Rg______
2 ЬС~‘в JB0 ~UB3
9—11.103.0,03. 10-3- 0,14—2,2.103.1.10-3 ’
Приема се стандартна стойност /?! = 15 kQ.
Уточняването на 1В), UBJ и 1еэ става, както в примера с ре-
зисторното стъпало.
Получените стойности за RB и /?2 позволяват да се определи
съпротивлението на резистора Rx
D _ RiRB _ ,5’ 108 11 • 103
°l = Rz~Ra ~ 15.10s—11. lus
D
41,3 kQ.
Приема се стандартна стойност /?> =39 kQ.
4. Определяне на усилването. Използува се формулата
nSoR.R'. 0,845.30.10—3.90.1G3.2,8.103
IS_______и х т _ _________________________’________со
л° К,- т Хт~ 90. lcs-t-4.10s ’
където
/>_,. зо
^=-^7=Т71из=30-10-ЗА/^
R' = ^-= -^Д=2,8.103 2.
0,64oJ
S Ръководство,«(
113
5. Изчисляване на капацитета Се- Извършва се с помощта
на формулата______________________________
СЕ>—V
Ш1^Е
( 1+5. IO"3.2,2. 103)2 --0^2
където
2к . 100.2,2. 103
1
0,932 ~1
•22 pF,
Най-близката стандартна стойност на капацитета на конден-
затора Се е 20 pF. За да се разполага с резерв, приема се Се --=
= 50 pF. С това няма да се увеличат много размерите, масата и
себестойността на усилвателя.
Когато трансформаторы е входен, налага се често да се оси-
гури оптимално вътрешно съпротивление на източника па сигна-
ла ^?copt> за Аа се получат минимални шумове от входното стъ-
пало. Ако са известии входното съпротивление на транзистора
/?вх и действителното вътрешно съпротивление на източника на
сигнала /?с, преводното отношение на трасформатора се определя
с формулата
/ 1 *^тр
I р _---------------р
< / СОР* Чтр ВХ
(7.42>
7.4. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ЕМИТЕРЕН ПОВТОРИТЕЛ
Емитерният повторится се използува преди всичко като съ-
гласуващо устройство. Той се включва там, където се изисква го-
лямо входно и малко изходно съпротивление. Това са случайте,
когато източникът на сигнала има голямо вътрешно съпротивле-
ние, междустъпалните връзки съдържат тонкоректори и др.
Принципната схема на емитерния повторител е показана па
фиг. 7.3. Капацитетът СТ се определя от изходния капацитет на
транзистора, входния капацитет на следващото стъпало и мои.
114
тажпия капацитет. Най-често Ст^СВХсл. За товар може да слу-
жи входното съпротивление на следващото стъпало /?т=Лвхсл«
Редът за изчисляване е следният:
/. Избор на транзистор. Транзисторът трябва да има голям
коефициент на усилване А21 е-
Това е от значение за получа-
вапето на голямо входно съ-
противление, малък входен ка-
пацитет и малко изходно съпро-
тивление. Тъй като емитерният
повторител се включва обикно-
вено към входа на усилвателя,
транзисторът трябва да има ма-
лък коефициент на шума. Това
изискване важи при малки вход-
ни сигнали.
2. Определяне на режима.
За тока и напрежението в работната точка се избират малки
стойности. С това се допринася за памаляване на шумовете и
за осигуряване на голямо входно съпротивление. Обикновено се
избират /Со«1 mA и £7С0 = (2-нЗ) V. Прекомерното намаляване на
/со е причина за бързото спадане па й21 е и за нестабилна ра-
бота на стъпалотс.
3. Определяне на съпротивлението за постоянен ток в еми-
терната верига. Използува се формулата
Re =
СО
(7-43)
където Ес е напрежението на захранващия източник или на изхо-
да на филтъра във веригата за захранването,
Захранването трябва да се осъществи с добре филтрирано
напрежение. Филтърът предотвратява паразитната връзка между
емитерния повторител и останалите стъпала на усилвателя. При
по-малка стойност на капацитета на филтърния кондензатор се
получава влошаване на усилването в областта на ниските че-
стоти.
4. Изчисляване на коефициента на усилване. Коефициентът
на усилване на напрежението е близък до единица и зависи от
Л21 е и от товарното съпротивление за променлив ток
(7.44)
F _ 0 + ^21
АИ.+(1+А»1е)/?е~ '
(7-45)
115
С цел да се осигури резерв може да се замести минимална-
та стойност на Аа. е, дадена в справочника за транзистори.
Необходимого входно напрежение е
= • (7.46)
А0
5. Изчисляване на входната и изходната верига. Входното
съпротивление на транзистора при включването му по схема с
общ колек гор е
7?вх = е + (1 +А21 е) • (7.47)
Съпротивленията на резисторите /?, и /?2 се определят с ог-
лед на допустимата нестабилносг на работната точка. Първо се
определя МСВУ След това с помощта на (7.13) се намира допу-
стимата стойност на коефициента на нестабилност 5 и със (7.14) —
(7.17) — съпротивленията R} и /?2.
Входното съпротивление на повторителя е
/?вх повт =-Б ’ (7.48)
^вх-Ь^
където за /?вх се замества получената стойност чрез (7.47),а за RB—
изчйслената стойност за избраните стандартни резистори по фор-
мулата
о __ /?2
Изходното съпротивление за схемата с общ колектор е
/?изх'
9
(7.49)
където Rc е вътрешното съпротивление на източника на сигнала-
Изходното съпротивление на повторителя се определя, като
се вземе под внимание шунтиращото действие на резистора Re,
т. е.
п __ ^изх &Е
<\ИЗХ ПОВТ - о I J
Аизх • 'jF
(7.50)
За определяне на входния капацитет на повторителя се из-
ползува изразьт
(7-51)
6. Изчисляване на Ср. Капацитетът на раздепителния конден-
затор се изчислява, като се вземат под внимание допустимите
1.16
честотни изкривявания Aflp за долната гранична честота w1=2k/1
по формулата
Ср --------------!—• (7-52)
( ^изх повт ~ 1
* ™1р
7.5. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ТРАНЗИСТОРНИ УСИЛВАТЕЛНИ СТЪПАЛА
С ПОВИШЕНО ВХОДНО СЪПРОТИВЛЕНИЕ
Най-голямо разпространение има схемата, показана на фиг. 7.4
Тя съответствува на емитерен повторител, в конто чрез допъл-
нителните елементи /?3 и Сб се намалява във висока степей шун-
тиращото действие на делителя /?2 върху входното съпротив-
ление на транзистора.
Изчисляването на това стъпало се характеризира със следни-
те особености:
1. При избора на захранващото напрежение Ес се приема по-
голяма стойност, за да се получи по-голяма стойност на съпро-
тивлението в емитерната верига /?£. В същото време не трябва
да се нарушава условието Ec-<z0,8 Uce max- Токът в работната
точка /со трябва да е малък. При това условие се използува
кривината на входната характеристика и се получава голямо вход-
но съпротивление.
2. Изчисляването на веригата за стабилизация на работната
точка се извършва, както при емитерния повторител с тази раз-
лика, че съпротивлението RB
включва съпротивленията на
резисторите /?2 и /?з:
(7.53)
За да не шунтира входното
сълротизление на транзистора
й11е, съпротивлението на рези-
стора /?3 трябва да отговаря на
условието
Фиг. 7.4
/?3=(34-10)АПе. (7.54)
При това трябва да се съблюдава условието
Rs<Rb >
117
и то в такава степей, че еквивалентното съпротивление па делителя
да не се получи много малко, тъй като от (7.53) следва
Ако за /?3 се получи по-малка стойнсст от указаната в (7.54),
трябва да се избере по-високо захранващо напрежение Ес, а от-
там и по-голяма стойност на Re, след което изчисляването се
повтаря.
Полученият резултат за RB от (7.55) се използува за опреде-
ляне на и /?2:
Ъ--------------------------. (7.56)
<7-57)
Неправилният избор на /?3, а оттам и на RB може да има за
последица получаването на малки стойности за Rx и Т?2. В такъв
случай консумацията на делителя е значителна. Това може да се
случи рядко. С неколкократни пресмятания се намира най-благо-
приятното решение.
3. Съпротивлението за променлив ток в емитерната верига е
/?£- = /?£|| /?т (7.58)
То е от значение за определяне коефициента на усилване на
напрежението Ко с помощта на (7.45).
4. При така оразмерената входна верига входното съпротивле-
ние на емитерния повторител се изчислява по формулата
/?ВХ ПОВТ | К ' ' *59)
По-точен е изразът
h Р 1
/?,хпо.т= -А- (7.60)
Л11е+К3 1-Л0
Освен това последният израз може да се използува, ако не е
спазено условието (7.54) поради изтъкнатите в т. 2 причини.
5. Блокиращият кондензатор Сб трябва да е пренебрежимо
малко съпротивление за сигнала с долната гранична честота в
сравнение с
(7.61)
6. Изчисляването на емитерния повторител с повишено входи®1
съпротивление може да се извърши, като не се спазва строго
1)8
изискването за стабилността на работната точка и в края се да-
де количествен оценка за 5 с помощта на формулите
' <7-62>
Ед на проверка на S е желателна и в предния вариант, тъй
като окръгляванията до съответните стандартни стойности и при-
ближенията може да се отразят забележимо.
Схемата с повишено входно съпротивление на фиг. 7.4 може
да се изпълни не само като емитерен повторител, но и при то-
вар в колекторната верига.
Намаляването на влиянието на делителя се реализира и в
двустъпални усилватели, като се свърже „десният" извод на кон-
дензатора Сб към изхода на усилвателя.
За повишаване на входното съпротивление често се използу-
ват схеми със съставни транзистсри (фиг. 7.5). Емитерният ток
на транзистора 7\ управлява транзистора Т2. Общият коефици-
ент на усилване на тока е
Агы,» (7.63)
където Агит, и A2ier2 се отнасят съответно за първия и за вто-
рия транзистор. Ето защо входното съпротивление е
/?вх^^21е RE=tl2UTx h2UT2 Re . (7*64)
Тъй като коефициентите и h^eT2 са много по-големи от
единица и Re е няколко килоома, за входното съпротивление се
получава стойност няколко мегаома. В този случай се проявява
шунтиращото влияние на съпротивлението колектор — база Цсв.
Неговото веутрализиране се постига с помощга на резистора R
и кондензатора С, Означените на схемата поляритети на напре-
женията поясняват измененията на сигнала в разлйчните участъ-
119
ци. При липса на резистора /? и кондензатора С съпротивлението*
RCB е подложено на цялото входно напрежение. След въвежда-
нето на неутрализацията в краищата на RCB действува разликата
между входното и изходното напрежение, която е незначителна.
Благодарение на това се намалява значително и влиянието на ка-
пацитета колектор — база.
Задача 7.3. Да се изчисли емитерен повторител с повише-
но входно съпротивление (фиг. 7.4) при следните изходни данни:
Л = 40 Hz; /2= 15 kHz; dB;
UT =0,3 V; /?т =1 kQ; £с=12 V; Гокртах=30°С.
1. Избор на транзистор. Подходящ е транзисторът SF.T353.
Ако имаше сведения, че се отнася за входно стъпало, коего ще
усилва малък сигнал, следва да се избере транзистор с малък
коефициент на шума.
2. Определяне на режима. За осигуряване на стабилна ра-
бота се приема за тока при липса на сигнал /со=1 mA. Напре-
жението на сигнала върху товара е малко, поради което може
да се приеме i/co = 3 V. Токът при липса на сигнал е около три
пъти по-голям от тока на сигнала в товара. По тази причина не
могат да се очакват големи нелинейни изкривявания.
3. Определяне на съпротивлението за постоянен ток в
емитерната верига Re. Постоянного напрежение върху съпро-
тивлението Re е разлика от напреженията Ес и t/co, а токът
през него Ieq^Ic^ тъй като усилването е голямо. Ето защо
Re = Л~."со.= 12~3 =9 к2.
'со 1. Ю”3
Приема се стандартна стойност /?г=8,2 kQ. С това се осигу-
рява резерв по отношение на напрежението. Вече V, а
при /?£- = 10 kQ напрежението f/C0=2 V и може да се навлезе в
началния участък на изходните характеристики, където нелиней-
ността им се проявява силно.
4. Изчисляване на Rv R2 и Rq. Коефициентът на нестабил-
ност се определя при допустимо изменение на тока за р^ботна-
та точка до 10 %, т. е. Д/сэ = 0,1 /со==О,1 mA. Токът /СЯ0=15 рА
се отчита от справочника. При нарастване на температурата с
10°С той се удвоява, което означава, че неговото изменение е
Д7сво=15 рА. Тогава
Д'со _ £ гг
S~ л1св0~ 0,015 ~6>66-
Приема се 5=6 и с това се осигурява малък резерв.
Изчислява се спомагателната величина R'3
/?;=Я₽(5-1)-8,2.109(6-1)=41 k2.
120
За да се намали влиянието на делителя върху входното съ-
противление на стъпалото, избира се
/?з=(3-5-10) Лце.
От каталога се отчита /гПе=2,3 kQ и за коефициента се при-
ема междинната стойност 5. Тогава
/?8=5А11е=5.2,3.103=11,5 kQ.
Приема се стандартна стойност /?3 = 12 kQ.
Тук съпротивлението R'B е
Ето защо
₽й=/?д-₽з=41-12 = 29 kQ.
Получената стойност за Рв се използува при определянето на
съпротивленията на резисторитг и /?2
Ес Rp
/?2 . .
&С ~ ^ВО~^ЕО ^Е ЬО ^В
12.29.103
108 kQ.
12-0,14-1. 10—3.Ь,2. Ю3—0,011.10-3.41.103
Тук Ubo се отчита от характеристиките или се приема от 0,1
0,3 V за германиеви транзистори и от 0,5 до 0,7 V — за силициеви
транзистори.
Токът 1во се определя чрез зависимостта
1. Ю"3
——«0,011 mA.
Г 2С0
/во= -Т-----
21е min
Подходяща стандартна стойност за /?2 е ПО kQ.
Съпротивлението на резистора може да се изчисли с по-
мощта на формулата
р — 1 IQj 29 _ ^39 4 kQ
Приема се стандартна стойност /^ = 39 kQ.
5. Определяне стойностите на С6 и Ср. Кондензаторите
трябва да са пренебрежимо малки съпротивления за сигнали с
най-ниската честота. Ето защо
С6 >-Ц£ = , з =(0,6854-1,37) pF.
Приема се стандартна стойност Gs =pF.
121
Капацитетът на разделителния кондензатор се определя с по-
мощта на формулата
1
р—
( ^изх повт
ч 1
=------------------^6,14 |1F.
2л. 40 (27,4+ Ю00) Ц-1
В последната формула на—1 d3 отговаря числото 0,891.
Изходното съпротивление на транзистора при схема с общ
колектор е
М,ЗХ~ 1+АЛе
Ако съпротивлението на източника на сигнала /?с е много по-
голямо (пиезоелектрически звукоотнемател), то Този слу-
чай може да се смята за благоприятен. Най-тежък е случаят, ко-
гато /?е = 0. Тогава
р ____ __ 2,3-10» ^.оол q
Ктя 1+A2ie J+80 u
Изходното съпротивление на повторителя е
„ _r^re _ 284.8,2.10» _97 . Q
/<изх повт - RKn+RE - 284+8,2.10» ~Л “•
Избира се близката стандартна стойност за разделителния
кондензатор Сс=10 nF- С това се осигурява резерв. Вижда се,
че другата стандартна стойност 5 nF е критична.
6. Определяне на усилването, входното съпротивление и
входното напрежение. Усилването се определя по формулата
_ (1+A21e)^£~
К0~ ft
(1+80+865 ____„ q7
ije4^*T'‘2je; 2,3.1С»+(1+Ь0). 865 ’
Тук съпротивлението RE~ е
р___________Rb Rb__________________8,2.1.29 --Q8651cQ*
---RE Rr +RE RB +tf, RB 8,2.1 +8,2.29+ 1.29 ~V,OOU
Входното напрежение трябва да бъде
~0'31 V-
122
Входното съпротивление на повторителя, като се вземе под
внимание и влиянието на делителя, е
А11е^
П _ _____________"Не ^3 2,3.12 _ 1 _
“ (Хи+^п-^’^хгаят-Г64'5 ка
7.6. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ДВУСТЪПАЛЕН УСИЛВАТЕЛ
С НЕПОСРЕДСТВЕНА ВРЪЗКА
Двустъпалният усилвател с непосредствена връзка се реализи-
ра много често по cxef ата, дадена на фиг. 7.6. Стабилността на
режимите на двата транзистора се осигурява от местните обрат-
ки връзки и общата обратна връзка с помощта па резистора RB.
Изчисляването на схемата се извършва в следния ред [48]:
1. Избор на транзистори. Избират се обикновено еднакви
транзистори, за конто f7crmai>l,2 Ес.
2. Изчисляване на режимите и резисторите. Избират се
токовете и напреженията в работните точки на двата транзистора
/con, 1<ятъ Ucart, Ucon- За втория транзистор може да се из-
бере по-голям ток.
Определя се стойността на RB по съображения да не шунти-
ра входа на Тр.
/?*=(! =5) к\\т\. (7.65)
След това се определят съпротивленията на резисторите Re\
и Re* За целта се установява разлика Ес—(JJaTi+Ucori) и се
разпределя между тях.
Ако се избере стойността на Rcz, то Re\ се изчислява по фор-
мулата
RtJ = UcOTl + UcOT2 ^^С2 lC0T2) , ,7 gg.
^£0 7Т
123
където 1eqt\ е емитерният ток за работната точка на транзисто-
pa Tv
За изчисляването на останалите резистори се използуват фор-
мулите
/?С1 = ^СО Тч + ^СЧ ^СОТЧ ^со л
&Е1 IeOTi+Rb IbOTI
^сотч
Ucot\—Rb Ibqti
JEQT2
(7.67>
(7.68>
(7.69}
При голямо усилване на тока (А2 е^>1) емитерният и колек-
торният ток за работната точка са равни (Iev^c^-
3. Изчисляване на капацитета на кондензаторите Се\ и
Сеч- Капацитетът на съответния кондензатор се изчислява, като
се вземат под внимание допустимите честотни изкривявания за
долната гранична честота. Използуват се формулите
^21е7,
(7.70}
1 / &ЕЧ ^ЕЧ \ / 1
^ПеГД В ^ЕЧ^^ЕЧ/ 1 ^1е
(7.71>
Q Л21е
*^о = h
"lie
Тъй като кондензаторът Сеч влияе по-силно на честотната
характеристика, той има по-голям капацитет. Понякога се включ-
ва допълнително шунтпращ кондензатор паралелно на резистора
(СЕ2 на ФИГ- 7-6)-
7.7. ПРЕДВАРИТЕЛНИ УСИЛВАТЕЛНИ СТЪПАЛА
С ПОЛЕВИ ТРАНЗИСТОРИ
Полезите транзистори намират зяачително място при реализи-
рането на предварителни усилвателни стъпала. Чрез тях се съз-
дават усилватели с голямо входно съпротивление, тъй като прак-
тически работят без входен ток. Параметрите им имат големи
производствени толеранси и се злияят значително от температу-
рата.
124
На фиг. 7.7 е показана принципната схема на усилвателното
стъпало с резисторно-кондензаторна връзка. Предназначението на
елементите е същото, както и в случая на използуването на
биполярни транзистори. Фиксирането на работната горка става с
Фиг. 7.8
помощта на автоматично преднапрежение, което се създава чрез
резистора във веригата на сорса Rs- Във веригата на гейта мо-
же да се включи само резисторът fa Стабилизирането на работ-
ната точка е възможно при големи стойности на Rd- За да не се
запуши транзист орът, въвежда се допълнителен изгочник за за-
хранване във веригата на гейта или делител, както е показано на
фиг. 7.7.
Реализирането на голямо входно съпротивление се постига
чрез сорсов повторится или униполярен повторится (фиг. 7.8).
При означените на схемата примерни данни входното съпротивле-
ние на повторителя е няколко мегаома.
Ако се допусне, че то
и — и
__ вх вх
УвХ“ /?3
а входното съпротивление
(1+4).
(7.72)
(7.73)
При /?, = 2 kQ, /?2=18 kQ и /?3 = 1 MQ за входното съпро-
тивление се получат а /?вх=10 MQ.
Съществен недостатък на разгледаната схема е зависимостта
на входното съпротивление от честотата.
Изчисляването на стъпалото с резисторно-кондензаторна връз-
ка (фиг. 7.7) се отличава от аналогичного стъпало с биполярен
транзистор главно но следното:
1. Изчисляване на режима. Режимът се подбира, като се из-
ползуват статичните характеристики на транзистора.
125
Токът във веригата на дрейна за работната точка се избира
в граничите
/ло=(0,7 4-0,8) lD max» (7.74)
където Id шах с токът във веригата из дрейна, когзто напреже*
нието на гейта е нуля {Uq =0).
Напрежението на гейта при липса на сигнал е
Ugo =(0,1 -0,15) UQ, (7.75)
където Uq е напрежението на гейта, при което токът във вери-
гата на сорса е нула, т. е. транзисторът е запушен. Това напре-
жение се нарича още прагово или напрежение на отсечката.
Усилвателните свойства на полевия транзистор се проявяват
по-добре, ако напрежението на дрейна отговаря на условието
£/do^(4-5) V. (7.7б>
Веригата за фиксиране и стабилизация на работната точка се
изчислява в следната последователност:
а. Определя се коефициентът на нестабилност
А/
5=^- . (7.77)
D шах
Изменение™ Д/до се задава, както при биполярните транзи-
стори, а изменение™ Д/д max се изчислява с помощта на форму-
лата
Д/дмах =/до(Тспр) . (7.78)
където
/ло(Т'спр) е токът за работната точка при температура
/сир, за която са дадени данни в справочника;
Т — температурата на зададения температурен об-
хват, при която се получава максимално из-
менение на тока във веригата на дрейна.
б. Изчислява се спадането на напрежението върху резистора
и се проверява дали може да се реализира
mj-—4s52- • <7-79>
в. Определят се съпротивленията на резисторите /?д, /?х и /?2
Rs ° У . (7.80)
'до
Избира се /?2 съгласно условието
°0a‘G0
126
където So е стръмността на изходния ток (във веригата на дрей-
на), а изменение™ A/qo се изчислява подобно на Д/сво за бипо
лярните транзистори.
Съпротивлението на резистора Rx е
(Е \
(7.82)
2. Изчисляване на С$. Изхожда се пак от допустимите че-
стотни изкривявания за тазп верига при долната гранична
честота
CS >-----. (7.83)
\11Г2~Х
\MIS
Ако в схемата на фиг. 7.7 се постави МОП-транзистор, за из-
числяване на режима може да се използува методиката, дадеиа
в [16]. Тя се с вежда до следното:
а. Определя се коефициентът на нестабилност
<7М>
к' (7.85)
б. Съпротивлението на резистора Rs ще бъде
(7.85)
в. Определя се спомагателната величина
F0=t/oo+/Do/?5 (7.87)
и напрежението на източника за захранване
E=Uds -\-Ido(Rs +Rd\
г. Избира се стойността на /?3. Решението е компромисно,
тъй като пря малка стойност се намалява входното съпротивле-
ние на стъпалото, а при голяма — влошава се надеждността,
създават се технологични трудности при реализиране в микро-
схемите и при пикови напрежения на входа разделителният кон-
дензатор се зарежда и нарушава режима на работа.
Съпротивлението /?3 по определение е аналогично на Rb за
бинолярните транзистори
(7.88)
127
Съпротивленията на резисторите /?х и /?а се определят с фор-
мулите
Я1 = -Л- ^з; (7.89)
lq
(7-90>
7.8. ВХОДНИ СТЪПАЛА
Входните стъпала се свързват с източника на сигнала и оси-
гуряват неговото първоначално усилване. KoiaTo сигналите са сла-
€и (от микрофон, фотоклетки и др.), възникват някои доиълнител-
ни трудности. Те се свеждат главно до осигуряването на подхо-
дяща честотна характеристика и до съгласуването на входа с
източника на сигнала. Понякога се налага съответно симетриране
по отношение на източника на сигнала или на входа на усилва-
теля.
Осигуряването на подходяща честотна характеристика се
свежда до подходящ подбор на реактивните елементи. Наличие-
то на входен трансформатор внася усложнение при решаването
на задачата.
Често се налага коригиране па честотната характеристика,
например, когато източникът на сигнала е магнитофонна глава.
За да не става това безразборно, въведени са снециални стан-
дарт и.
Свързването на източника на сигнала с входното стъпало за
виси от параметрите им. Различните източници, както е посочено
в табл. 3.2, се характеризират главно с две величини: амплитуда
на елекгродвижещото напрежение Ест и вътрешно съпротив-
ление Rc . Всеки от посочените източници има свои особености.
Напри иер електродинамичният микрофон и възпроизвеждащата
магнитофонна глава имат малко вътрешно съпротивление и оси
гуряват малки изходни напрежения. Големи изходни напрежения
се получават от пиезоелектрическия звукоотнимател и детектори-
те на радиоприемниците, вътрешното съпротивление на конто е
около 100 и повече килоома. Линиите се устройват обикновень
с вълново съпротивление 6С0 Q.
При свързването на усилвателя с източника на сигнала се
вземат под внимание три съображения:
,1. Осигуряване на максимално отдаване на енергия от източ-
ника на входа на усилвателя. Това условие се постига посредст-
вом съгласуване. Съгласуването е от съществено значение за
стъпалата с биполярни транзистори, тъй като входният ток има
значителна стсйшст. При полевые транзистори, интегралните схе-
ми и лампите входното съпротивление е много голямо, входният
128
ток е пренеорежимо малък и съгласуването е необходимо, когато
входният сигнал постъпза по линия, за да се избегне отражението.
2. Свежданс до минимум влошаването на отношението сиг-
нал/шум. Този проблем е от съществено значение при малки
входни сигн ли, тъй каго мощност-
та им е съизмерима с мощност-
та на шума.
3. Връзката между източника
на сигнала и усилвателя да не
нарушала режима на входното
стъпало. За тази цел се използува
разделителен кондензатор. Вхс д-
пият трансформатор освен други-
те функции (съгласуване и симет-
риране) предотнратява галванич-
ната връзка между източника и
Фиг. 7.9
входната верига,
Най-често се срсщат следните схемни решения:
1. Henojf едствена връмса между източника и входа (фиг. 7.9).
Удобни за такава врьзка са пиезоелектрическите звукоотне-
матели. Резисторът RA с с голямо съпротивление (няколко сто-
тици килоома) и осигурява голямо входно съпротивление на вход-
ното стъпало.
2. Кондензаторна връзка. На фиг. 7.10 е показана схемата
на включване на възпроизвеждаща магнитофонна глава към вхо-
да на усилзателя. Разделителният кондензатор Ср не допуска про-
тичанею на постоянен ток през магпигофонната глава, тъй като
може да се наруши работата на стъпалото и на главата.
Фиг. 7.10
Фиг. 7.11
Този вид връзка се използува между детектора и нискоче-
стотния >силв-тел в радиопригмнициге и в други случаи.
3. Трансформаториа връзка. На фиг. 7.11 е показано свърз-
ването на хмикрофон. Трансформаторът позволява съгласуване.
9 Ръкоподство. . .
129
Средният извод от първичната намотка служи за защита от
смущения. Когато проводниците, който свързват микрофона с
първичната намотка на трансформатора, са дълги, в тях се ин-
дуктират смущаващи напре кения. Токовете на смущенията про-
тичат през половинките на първичната намотка към общия про-
водник и създават магнитни потоци с противоположни посоки,
чиито ефект във вюричната намотка на трансформатора е ни-
щожен и се дължи на асиметрията. Когато микрофонът е кон-
дензаторен, предусилвателят се вгражда към него. Усиленият
сигнал се предава към усилвателя с кабел, който може да бъде
и по-дълъг без опасност от значителни смущения. Защитенсст от
смущения се създава и с подходящо екраниране на трансформа-
тора, входното стъпало и свързващите проводници.
Трансформаторът се използува и за свързване на усилвателя
със симетрична линия. В някои случаи се прави обратното — аси-
метричен източник се свързва със симетричен вход на двутактен
усилвател.
Когато не е нужно съгласуване, преводното отношение на
трансформатора е единица.
Входното стъпало определя в много висока степей шумовете
и смущенията в усилвателя, а от тях зависи дииамичният му обхват.
Първата задача във връзка с намаляването на шумовете е
подборът на усилвателния елемент. Подходящи транзистори са
тези, конто имат малък коефициент на шума. За лампите се
дава обикновено шумовото съпротивление.
Шумовете зависят много от режима на транзистора. С оглед
получаването на малки шумове се препоръчва микрорежим, при
който колекторният ток е около 0,25 до 0,5 mA, а напрежението
колектор — емитер от 1 до 2 V. От друга страна, намаляването на
шумовете изисква стабилност на режима, а това е трудно при
посочените стойности на тока и напрежението.
В областта на ниските честоти минимумът на коефициента на
шума се получава, когато /?с е няколко стотици ома. Възмож-
ност за получаване на минимални шумове при голямо усилване
на мощността предлага схемата с общ емитер. Тъй като нейното
входно съпротивление е от същия порядък, явно е, че при мини-
мални шумове се осигурява и съгласуване.
Има случаи, когато съпротивлението на източника на сигнала
е по-малко от /?с opt за получаването на минимални шумове. При
невъзможност или нецелесъобразност да се използува съгласуващ
трансформатор прилага се паралелно свързване на п транзистора
по схема с общ емитер. Средноквадратичната стойност на сиг-
нала се увеличава п пъти, а средноквадратичната стойност на
шумовия ток — ул пъти, тъй като между шумовите генератори
в еквивалентните схеми на транзисторите няма корелационна връз-
ка. Благодарение на това отношението между мощностите на сиг-
нала и шума се увеличава п пъти.
130
Шумове внасят и останалите радиодетайли. В резисторите
възникват топлинни шумове, а в кондензаторите се пораждат шу-
1<ове от непостоянството на утечните токове. Това налага под-
бор и на тези елементи.
ГЛАВА 8
ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ШИРОКОЛЕНТОВИ УСИЛВАТЕЛИ
8. 1. ОРИЕНТИРОВЪЧНО ИЗЧИСЛЯВАНЕ
Ориснтировъчното изчисляване обхваща уточняване на струк-
турата на усилвателя, броя на стъпалата и техния вид.
За предпочитане е стъпалата да са от един и същ вид. В по-
следно време се дава предпочитание на безиндуктивните корек-
нии на честотната характеристика.
Структурата на усилвателя зависи в голяма степей от източ-
ника на сигнала и товара. Когато съпротивлението на източника
на сигнала е до няколко килоома, входното стъпало се реализи-
ра по схема с общ емитер и ако то е над 10 kQ — по схема с
общ колектор.
Първо се изчислява крайното (изходното) стъпало, а след това
броят на предварителните стъпала и поотделно всяко от тях.
Крайното стъпало е по схема с общ емитер, когато товарното
съпротивление е по-голямо от 300 до 500 Q. При по-малко товар-
но съпротивление е за предпочитане схемата с общ колектор. В
такъв случай не се получава усилване на папрежението.
Товарното съпротивление се състои вай-често от активна и
капацитивна съставяща.
При изчисляването се изхожда от следните зададени величини:
Л и /2 — долната и горната гранична честота, при конто
усилването спада с 3 dB;
Un т, иш т — амплитудите на входното и изходното напре-
жение или коефициентът на усилване при
средни честоти Л”о;
/?т, Ст—товарното съпротивление и товарният капаци-
тет;
/?с — съпротивлението на източника на сигнала;
ДГ—изменението на температурата на околпата
среда или максималната температура на окол-
ната среда 7окр max-
Ориентировъчният избор на транзисторите се прави съгласно
условието
А >(3-5-4)/,. (8.1)
131
където fa е горната гранична честота, при която h2ie спада с 3 dB.
Когато преобладава капацитивното товарно съпротивление,
крайното стъпало трябва да е емитерен повторител.
Режимът на крайното стъпало трябва да осигурява необходи-
мите амплитуди на тока и напрежението на сигнала при допусти*
мите нелинейни изкривявания да не се превишават допустимте
стойности на колекторния ток, колекторното напрежение и раз-
сейваната мосцност. Ориентировъчният брой на стъпалата в
зависимост от усилването /<0 се определя с помощта на табл. 8.1,
Таблица 8.1
*0 10+10» 10s+10» 10»+ 10* 10* +10»
Ni 1+2 2+3 3+4 4+5
Общият брой на стъпалата .V включва и стъпалата за
конто /Со<1 (емитерни повторители):
+ (8.2)
Окончателното уточняване се извършва в процеса на пълното
електрическо изчисляване.
При отчитане на параметрите на транзисторите трябва да се
държи сметка за влиянието на режима. Ако той се отличава от
посочения в справочника, параметрите се преизчисляват за ново-
избранна режим:
50(Ы = ~ Sq(W
2С01
Явх(/сЭ2) = -7--£вх(/со1);
7С01
gi (/со2)=-/^“ gi (/coi);
т(7со2)®г—т (Zcoi);
7С01
(8.3)
т _______
Сс (Ucw) == Сс (t/coi) 1/ 7;-01
1 иС02
За дифузните плоскостни транзистори /п«2, а за дрейфовите
т^З.
132
Когато честотните изкривявания Мг и Л42 се отличават от
3 dB и са фиксирани за някаква честота Дф/i и /2Ф/2, честоти-
те А и /2, за конто честотните изкривявания са 3 dB, се опреде-
лят с формулите
_L-1
А1?
(8Л)
(8-5)
./-L.-1
V ^2
Тсзи формули се използуват и при разпределянето на иэкри-
вяванията между отделните стъпала, тъй като позволяват нами-
рането на граничните честоти, при конто честотните изкривявания
са 3 dB.
Как го е известно, за един многостъпален усилвател честотни-
те изкривявания М„ и М9 са произведения от изкривяванията на
отделните стъпала. Произволенията се заменят със суми, когато
изкривяванията се изразяват в децибели.
Необходимата честотна лента на отделното стъпало в много-
стъпалг.ите усилватели, съставеви от N еднотипни стъпала, се
разширява съгласно зависимостта
JV__
V2 -1
(8.6)
Проектираието на многостъпален широколентов усилвател с
олтимална структура и оптимални параметри е задачата, която
още няма единствено и достатъчно строго решение.
8. 2. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА КРАЙНО ШИРОКОЛЕНТОЕО УСИЛВАТЕЛНО
СТЪПАЛО С ЕМИТЕРНА КОРЕКЦИЯ
Схемата па стъпалото е показана на фиг. 8.1. Отличието от
схемата на нискочестотното усилвателно стъпало с резисторно-
кондензаторна връзка (фиг. 7.1) се състои в товара и допълни-
телните елементи в емитерната верига Се к и /?ек, с помощта на
конто се осъществява корекцията на честотната характеристика
в областта на високите честоти. Тук не се изключва възможност-
та да се използува кондензаторът Се и резисторът Re освен за
стабилизация на работната точка и за коригриране на честотната
характеристика. Благодарение на това се намалява количеството
на радиодетайлите. Веднага трябва да се отбележи, че това йко-
иомично решение не е възможно всякога.
133
Редът за изчисляване на съпалото е следният:
/. Избор на транзистор. Както беше вече пзтъкнато, трап-
зисторът трябва да отговаря па условието (8.1):
/в>(3^4)/2.
Фиг. 8.1
Освен това той трябва да позволява получаването на необхо-
димата амплитуда на тока и напрежението. Това може да се про-
вери ориентировъчно, като се използуват характеристиките, да-
дени в справочника.
2. Определяне на режима. Режимът се подбира с цел да се
използуват линейните участъци от характеристиките на транзи-
стора и да се получи необходимата стойност на тока и папреже-
нието на изходния сигнал.
* Ако установеният режим се отличава от посочения в спра-
вочника, за който са дадени параметрите, трябва да се изпърши
преизчисляването им с помощта на формулите (8.3).
3. Определяне параметрите на обратната връзка. Първо
се определя площта на усилването на транзистора (качественият
фактор):
2x^(1+Vs) ’
където
Сс = Сс + Ст ; гв=гв •
Площта на усилването на стъпалото без корекция е
Пу =77(1—2ят/Д (8.8)
134
където
(8.9)
т е времеконстантата на транзистора;
/а — горната гранична честота за крайното стъпало:
в .
Гв—разпределеното активно съпротивление на базата на
транзистора, дадено в справочника.
Необходимая площ на усилването, която трябва да осигури
стъпалото, е
^7необх —Koffy (8.10)
където Kq е необходимият коефициент на усилване, който тряб-
ва да се реализира с помощта на крайното стъпало.
Ако е спазено условието
Пу >^?необх > (8.11)
стъпалото може да се реализира без корекции и обратно, ако
Лу ^/7необх >
(8.12)
въвежда се корекция.
Площта на усилването на стъпалото с корекция Z7' се из-
числява с формулата
<8ЛЗ)
Функцнята Л?ор) се опреде-
ли, като се използува графиката
на фиг. 8.2. Задават се стойно-
сти на £ов във възходящ ред и
се отчнтат стойностите на F(₽ов),
докато се изпълни условието
fioS
Фиг. 8.2
/7у>/7Необ1 •
(8-14)
Последимте стойности на
₽ов и ^(З.).), конто удволетво-
ряваг (8.14), се използуват при
следващите изчисления.
4. Изчисляване на съпро-
тивлението на резистора в
колектэрната верига. Изхожда се от необходимото усилване,
което трябва да осигури крайното стъпало:
(8.15)
*0
135
Допуска се, че товарното съиро пшление /<т е много голямог
в противен случай ефикасността на корекцпята е незадоволителна.
Желателно е да се провери дали при изчислената стойност на
съпротивлението Rc се получава изходният ток и изходното
напрежение на сигнала.
5. Изчисляване на веригата за корекция. Съпротивлението
на резистора faK се изчислява с формулата
(8.1 О
°0
За определянето на капацитета на кондензатора Сек е необ-
ходима оптималната стойност на коефициента на корекция:
1 ] (8-,7>
1 ' гОв L J L 1 ров J
Капацитетът на кондензатора Сек се определя с формулата
СЕк=-^~- (8.18)
6. Изчисляване на веригата за стабилизация на работната
точка. Изчисляването се извършва с псмощта на приводе ните
формули за усилвателното стъпало с резисторно-кондензаторна
връзка. Възможно е получената стойност на съпротивлението
fan да удовлетворява одновременно и изискването за стабилност
на работната точка. По този начин се съкращава броят на дс-
тайлите.
7. Изчисляване капацитета на кондензап'орите С? и Се,
Предполага се, че допустимите честотни изкривявания са разпре-
делени, както в гл. 3, т. 3.3. При допустимите честотни изкри-
вявания 7И1р за долната гранична честота на целия усилвател
<о=2 капацитетът на разделителния кондензатор е
Ср>-----------1----. (8.19)
«!(₽<. +₽т) /_1 _1
V Ч
За определянето на капацитета СЕ се използуват формулите
(7.25) и (7.26), като за съпротивлението Яс се приема ориенти-
ровъчна стойност. Това изчисление може да се извърши, след
като стане известна стойността на съпротивлението в колектор-
ната верига Яспр на предшествуващото стъпало, тъй като
Яс ^Rc пР | Ш,- (8.20)
Ако предшествуващото стъпало е емитерон повторител, в из-
раза за Яс вместо Яспр се замества изходното съпротивление на
повторителя.
136
В края на изчисляването може да се проверн колко пъти се
е разширила честотната лента на коригираното стъпало в срав-
нение със стъпалото без корекция:
Яразш = (1+M^(W- (8.21)
Тази оценка може да се даде още при установяването на р0»
и F (ров) в т. 3.
Задача 8.1. Да се начисли широколентово усилвателно стъ-
пало с емитерна корекция при следните изходни данни: А'о=2О;
m=l,2 V; Л = 40 Hz; /2=3 MHz; М^М2=—3 dB; /?т =
~ 0,1 М2; Токр max ~ 30°С.
Приема се схемата на фиг. 8.1.
1. Избор на транзистор. Горната гранична честота на стъ-
палото не е мною висока. Като се изходи от условието (8.1), се
установява, че транзисторът SF.T308 удовлетворява това изиск-
вапе. От друга страна, товарното съпротивление е голямо и не-
обходиммт изходен ток моя:? да се осигури. Данните от спра-
вочника за транзистора SF.T308 при /с = 1 niA и £7C=6V са:
А =13 MHz; r5 = 100; Cc = 9pF; ^=480 p.S; A2ie - 70.
За изчисляването са необходим!! величините 50 и т. Те се
ределят с формулите
с А21е
°~г + 1
gb'
В
2. Определяне на режима. Амплитудата на изходния
-----—:------<^32 . 1 О”3
100+ —L_
480.10-6
32. IO-3. 100 c
. .-^0,04 |iS.
on-
ток
» ^Atsxm 1,2 ,,, .
Изходното напрежение и изхолният ток са малки и позвсля-
ват използуването на типовия режим. Ето защо приемат се
f/co=6 V и /со“1 mA.
Оптималната стойност на колекторния ток с цел да се полу-
чи най-широка честотна лента се подбира в граничите от 0,5 ; о
1 mA. При ток /со=1 mA режимът е по-стабилен, отколкото за
долната гранична стойност на тока — 0,5 mA.
3. Определяне параметрите на обратната връзка. Изпол-
зуват се формулите от (8.7) до (8.14) л графиката на фиг. 8.2.
Тъй като Ст = 0, то г'в~гв и С'с=Сс.
137
Площта на усилване на транзистора е
/7=_____------—________32 je..3______«*135 MHz
2xCc(l+VS) 2х.9.10—12(1+32.10~3 ЛОО) ’
а за площта на усилването на стъпалото без корекция се по-
лучава
Пу = П(1 — 2 пт/2) -135.10fi( 1—2.0,04.10~6.3.10«)«*33,2 MHz.
Необходимата площ на усилването ще бъде
/7необх = K0f2=20.3.10е = 60 MHz.
Вижда се, че /7необх>/7у, следователи© трябва да се въведе
корекция.
Площта на усилването на стъпалото с корекция П'у се опре-
деля с формулата (8.13). Тъй като трябва да се получи 77'>
> П„ео6х, задават се стойности на ров и от графиката на фиг. 8.2
се отчита А(ров), докато площта на усилването /7' се получи по-
голяма от необходимата /7несбх- Например при роя=0,3 се отчита
/7(ров)=1>2и условието се удовлетворява:
rrr- f/kw--135.106 /1>2. 2к. 0,04 Ю-6.3.106)
L ‘“ов J \ /
=62 МНг>/7несбх =60 MHz.
Приема се рй0 — 0,3 и /7(ров) = 1,2.
4. Изчисляване
торната верига.
съпротивлението
на съпротивлението на резистора в колек-
С помощта на формула (8.15) се изчислява
^ofl+Ро.) 20(1+0.3) О1П о
Приема се стандартна стойност /?с=820 Q.
<5. Изчисляване на веригата за корекция. Съпротивлението
на резистора Re* е
5о 32.10 3
Приема се стандартна стойност Re«--10 2.
Оптималната стойност на коефициента на корекция се опре-
деля с формулата (8.17):
1 Г 32.10~3.820 1Г./2(1+0,
*+0,4L 2x0,04 Ю-**. 135.10«JL\ 0,3 J
138
-^10 nF.
Тогава капацитетът на ксригиращия кондензатор е
Г а. ”n₽‘ ’ - ?>65 • °’04 • ,0' "
Получената стойност за капацитета Сек съвпада със стандарт
ната 10 nF.
6. Изчисляване на веригата за стабилизация на рабстна-
та точка. Първо се избира напрежението на гахранвааия из-
точник. Като се вземе под внимание, че Z7co=6 V и падението
на напрежението върху резистора Rc е около 1 V, то за да има
резерв за емитерна стабилизация на работната точка, се приема
Ес =9 V.
Падението на напрежението върху резистора Re е
Д£/с =Ес—иСь — 1Со (/?c+/?£k)=S-6-1 . 10-3.830«2,2 V.
Тогава резисторът R^ трябва да има съпротивление
Д1Л» 9 9
Re = -- = 2200 S.
^Со 1. Ю“"
Получената стойност съвпада със стандартвата 2200 Q. Рези-
сторът Rek също взема участие в стабилизацията на работната
точка, но в случая съпротивлението му е много малко и се пре-
небрегва при по-нататъшните начисления.
Допуска се температурата на прехода да се повиши до 35°С
като при това изменението на сбратния колекторен ток е Д/сво=’
= 10 рА. Задава се допустимо изменение на колекторния ток в
работната точка до 10% от /Со» т. е. Д/Сэ^0,1 /со-0,1 mA." Ако
се предвидя замяна на транзистора при Агатах—180 и Z?2iemin =
= 40, за коефициента на нестабилност на работната точка се
получава
0,1. 10“3
5= -----------------—------=------------------------«ДЗ.
в1СБо+/Со .г1-ст” . 2|гти 10. ю-6+ 1. ю~3
^21 emax ^21 emin 1°^ * 40
Изчислява се спомагателната величина
Rв = Re ($— 1) - 2200 (3,3— 1 )«s5 kQ.
Съпротивлението на резистора /?2 ще бъде
п =__________с ‘"в _____ а . . io-_______—______—39
2 = Ес - и во— ‘ео^Е — ‘<в <,о ~ 9-0,15—2,2- 5.10». 25. 10-6
Приема се стандартна стойност /?2 = 6,8 kQ.
Пояснения за определянето на величините Ub0, /во, 1ео са да-
дени в гл. 7.
139
За съпротивлението на резистора /?х се получава
1 Л г—Нв 6,6 . 1с8—5.10»
Избира се стандартна стойност /?t = 18 kQ.
7. Изчисляване на капацитетите на кондензаторите Ср и
Се- Разпределят се изкривяванията. като за Ср се предвижда
Afip= — 1 dB, а за Се съответно Afje=—2 dB. Във формулите
Л/ip и Л/ie се заместват с числени стойности, а не в децибели.
Калацитетът на разделитсяния кондензатор е
1
к/ 1 — 1 2ж40 (800+1. ИЛ) J___1
^M2ip \0,692
«0,078 pF.
Приема се станаартната стойност С,* = 0,1 pF.
Капапитетът на кондензатора Се може да се определи по-
точно, след като се начисли предшествуващото стъпало, за да
се уточни съпротивлението на еквивалентния източник на сигнала.
Ориентировъчното изчисляване може да се направи, като се
допуске, че съпротивлението на резистора в колекторчата верига
на пред!Еествуващия транзистор е еднакво с /?е . Пресмята се
пързо стръмността
^21е
с *'^11е
___70___
800+2200
«23 mA/V,
къдеТо съгласно уравн. (8.20) /?с ^Rcnp=Rc^800 Q» а
hv.c^rB +
С пел да се съкратят
телзата формула
= 100+----—r-«2200 Q.
480.10-6
изчисленията се използува
приблизи-
1+23.10—.2.2.10» 1ПО с
-------------------------«122 pF.
2* 40.2,2.1С» - .-1
\ 0,792
За да се разполага с резерв, приема се стандартната стойност
Се =20) pF.
С едно ново разпредслевпе на изкривяванията не се постига
намаление на капацитета Се под 100 pF.
140
8. 8. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ПРЕДВАРИТЕЛЮ ШИРОКОЛЕНТОВО
УСИЛВАТЕЛНО СТЪПАЛО С ЕМИ1ЕРНА КОРЕКЦИЯ
Схемата на предварнтелното широколентово стъпало се от-
личава от показаната на фиг. 8.1 по това, че вместо товара Ст
и /?т е включено следващото стъпало.
Тъй като в практиката най-често се срещат предварителни
усилватели с еднакви стъпала, тук е приведен редът за изчисля-
ване на предварително широколентово усилвателно стъпало с сми-
терна корекция, което работи в последователност от еднакви
стъпала. В този случай е известен коефициентът на усилване К&
конто трябва да осигури едно стъпало.
L Избор на тринзистср. Изпслзува се формула (8.1) Из-
искванията за допустимите стойности на тока и напрежението
обикновено се спазват, тъй като сигналът е слаб.
2. Определяне на режим а. Може да се избере типовият режим
от справочника, но с цел да се използува транзисторът по-пъл-
ноценно по отношение на площта на усилване се определя оп-
тималната стойност на колекторния ток
/со°₽‘ = х ^Сс + ЧГ + ^всс/2 ’ (8,22)
където 1с е колекторният ток за типов! я режим. След това се
преизчисляват параметрите на транзистора за оптималния ток,
като се използуват формулите (8.3).
3. Определяне параметрите на обратната връзка. Постъп-
ва се, както в примера с крайното стъпало, по се използуват
формулите, конто се отнасят за предварнтелното стъпало в по-
сле а овател ноет от еднакви стъпала.
Най-напред се изчислява площта на усилването (качественият
фактор) на транзистора
<8'23>
Площта на усилването па стъпалото без корекция е
/7уп=/7п (1—2тг/4т). (8.24)
Необходимата площ на усилването, която трябва да ссигури
стъпалото, се определя с формулата (8.10/
Па необх =
Корекцията е необходима, когато П„ необх ^/7уп. Ако не е спа-
зено това условие, стъпалото може да работи без корекция.
След това се изчислява площта на усилването на стъпалото
с корекция, като се използуват формулите (8.13), (8.14) и ггафи-
ката на фиг. 8.2. Заменят се съответно П с Пп, ГГ с П'уа и
/7необх с Лпнесбх. ПоСЛеДНИТв СТОЙНОСТИ Ров и Л[..Х конто удов-
141
летворяват условието (8.14), се използуват при следващите на-
числения.
4. Изчисляване съпротивлението на резистора в колектор-
ната верига. Като се вземе под внимание усилването, което
трябва да осигури одно стъпало при наличието на обратна
връзка /С', съпротивлението Rc се изчислява с формулата
~ — gc S у ° v (gv* сл +gB сл)» (8.25)
Ас /C0U4-?ob)
където gtxca=^-r— е входната проводимост на следващото
Л11сл
стъпало;
£есл — проводимостта на делителя за стабилиза-
ция на следващото стъпало:
1 ___*1сл "Ь^2сл
За последсвателгост от еднакви стъпала gBT car=gn=-7~!—t a
"lie
g6CA=gB-
5. Изчисляване на веригата за корекция. Съпротивлението
на резистора Re* е
(8.27)
00
където
п _
Rc+RB
(8.28)
Съпротивлението Re* е обикновено няколко десетки ома.
След това се определя коефициентът на товара d и оптимал-
ната стойност на коефициента на корекция nopt-
rB,+[‘c+rZf^C (»+^а)]₽о .
“ ГВ Ч1+£вх/?о) ’
__ л Г» М1+₽о»^ < 1.
Яор‘~2+^-|У—J
(8.29)
(8.30)
С помощта на получената
цитетът на кондензатора
стойност за «opt се изчислява капа-
Сек
”oPt'
#Ек
(8.31)
Останалите начисления са същите, както при крайното стъпа-
ло с емитерна корекция. Изчислявалето на едно стъпало от пред-
142
варителния усилвател е достатъчно, тъй като последователността
се състои от еднакви стъпала.
Входните данни на стъпалото, което стой след входното, са
необходима за изчисляването на последнего.
8.4. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА КРАЙНО ШИРОКОЛЕНТОВО УСИЛВАТЕЛНО
СТЪПАЛО С ПАРАЛЕЛНА ВИСОКОЧЕСТОТНА ИНДУКТИВНА КОРЕКЦИЯ
Схемата на стъпалото е показана на фиг. 8Д Много чести
са случайте, когато стъпалото работа при капацитивен товар. Ко*
ригирането на честотната характеристика е ефикасно, когато то-
варното съпротивление е много
по-голямо от съпротивлението във
веригата на колектора.
Редът за изчисляване на стъ-
налото е следният:
1. Избор на транзистор. Съ-
ображенията са същите, както в
случая на крайно широколентово
усилвателно стъпало с емитерна
корекция. Транзисторът трябва да
може да осигури неебходимия ток
и съответното напрежение за то-
вара. Горната гранична честота-
на транзистора трябва да удовлет-
ворява условието
Л^(3-4)А.
2. Определяне на режима. Работната точка се разполага та-
ка, че да се осигури токът и напрежението на изходния сигнал
при минимални нелинейни изкривявания. Това означава да се за-
емат линейните участъци от характеристиките на транзистора.
При малък изходен ток може да се използува последовател-
ност от еднакви стъпала. За да се получи най голяма площ на
усилването, изходният ток трябва да е оптимален:
/с . Сг +Сс / I богП Сс \
JCO^—S^ Сс \V1+^7F,eT+cc~ J ( 2)
където токът 1с се отнася за типовия режим от справочника,
за който са дадени параметрите на транзистора. При чисто акти-
вен товар се полага СТ —0.
Когато токът в работната точка /со се различава от тока за
типовия режим 1с, прави се преизчисляване на параметрите на
транзистора, като се използуват формулите (8.3).
143
3. Определяне коефициента на корекция. Първо се изчисля-
ва площта па усилване (качественият фактор) на транзистора
<8'33>
При активен товар Ст =0.
Необходимата площ на усилването, която трябва да осигури
стъпалото, се определя с формулата
Пяео6^КЛ (8.34)
При /7И4Обх>/7 трябва да се използува корекция. Ако това
условие е спазено, изчисляват се
^5 их3=2^2т. (8?5)
След това от графиките на фиг. 8.4 се отчита коефициентът
на корекция за изчислените стойности по (8.35). На фигурата са
нанесени две ограничителни криви: горната е с прекъсната линия
и отговаря на стойностите на характеристиките, при конто се
получава подем на честотната характеристика с 10% (М= 1,1), а
долната, отбелязана с плътна линия, съответствува на оптимална-
та честотна характеристика (/Wopt). За нея коефициентът на ко-
рекция има оптимална стойност m=mopt. Стойностите на т>
конто са близки до оптималната, показват, че транзисторът и
режимът са избрани правилно.
4. Изчисляване съпротивлението на резистора във веригата
на колектора. Изчисляването се извършва, като се изхожда от
необходимого усилване /Со:
(8.36)
144
5. Изчисляване на индуктивността за корекция. Използува
се формулата
L=mzRc. (8.37)
6. Други изчисления. Другите начисления включват определя-
нето на резисторите за фиксиране и стабилизация на работната
точка и на капацитетите Ср и Се. Тези изчисления са същите,
както в зад 8.1.
Задача 8.2. Да се изчисли крайно широколентово усилва-
телно стъпало с паралелна високочестотна индуктивна корекция
при следните изходни данни: Ко = 30« £/„„m=0,9 V; /) = 40 Hz;
/1=4 MHz; М^М2--------3 dB; /?т =0,15 М2; Ст =20 pF; ТОкРтах=
=30°С.
Схемата на стъпалото съвпада с показаната на фиг. 8.3.
1. Избор на транзистор. Изходното напрежение и изход-
ният ток са малки. Подходящ е транзисторът SF.T308. За типо-
вия режим /с = 1гпА и £7C=6V данните са посочени в задача
8.1, а именно:
/в = 13 MHz; гя = 100 2; Сс=9 pF; &>480 pS; А21е=70;
50«=»32 mA/V; т^0,04 ps.
2. Определяне на режима. Колекторният ток, при който се
получава най-голяма площ на усилването, е
7 —
* СО opt — С г
иогв
1,103 (20 4-9)10-12
32.10“ 3.1UO 9.10“12
W32.10~3 , 100 9- 10 ~12
1+ 2я . 4. 106.0,04.10~6 (20+9;.10~12
— 1 0,4 mA.
Получената стойност на тока е по-малка от 1 mA. Не е целе-
съобразно да се приеме, тъй каго стъпалото с паралелна високо-
честотна индуктивна корекция се влияе много от изменението на
параметрите на транзистора и нестабилността на режима. Ето
защо трябва да се приеме типовият режим: 7^,= 1 mA, 77СО = 6 V.
3. Определяне коефициента на корекция. Използуват <. е фор-
мулите (823), (8.34) и (8.35) и графиките на фиг. 8.4 за изчисля-
ване площта на усилването
/7 —----------__________—
2я|Ст +Сс(1+50га)]
39 10~3
----- ----io-;----------------ч----а 88,5 MHz.
2я [20.10~12+9.10~12 ( 1+32 . 10~3 . 100)]
Ю Ръководство. . .
145
Необходимата площ на усилването
Л„еоб1=Ло/2-30.4.10с = 120 MHz.
Тъй като /7Неовх=120 MHz>77=88,5 MHz, трябва да се въве-
де корекция.
Определя се отношението
^необх _ 120.10® ___ . п/.
~П~ ~ *88,5.10® ~ ’°
и величината
х=2к/2 т=2л. 4.10е. 0,04.10-««1.
От графиките на фиг. 8.4 се отчита съответно m^mOf\ = 1,5*
Тази стойност е равна на оптималната, поради което няма да има
подем на честотната характеристика.
4. Изчисляване съпротивлението на резистора във веригата
на колектора. С помощта на формулата (8.36) се получава
Приема се стандартната стойност /?с=1 k2. С това се оси-
гурява известен резерв по отношение на усилването.
5. Изчисляване на индуктивността за корекция. Изчисля-
ването се исвършва с формулата (8.37)
L = т т /?с = 1,5.0,04.10-6.1 .103 - 60 pH.
Както беше изтъкнато, другите изчисления не носят елемент
на новост и няма да се извършат.
8.5. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ПРЕДВАРИТЕЛНО ШИРОКОЛЕНТОВО
УСИЛВАТЕЛНО СТЪПАЛО С ПАРАЛЕЛНА ВИСОКОЧЕСТОТНА
ИНДУКТИВНА КОРЕКЦИЯ
Схемата на стъпалото се отличава от показаната на фиг. 8.3
по това, че за товар служи следващото стъпало.
Редът за изчисляване на една последователност от еднакви
стъпала е следният:
1. Избор на транзистор. Изисква сегорната гранична често-
та /в да удовлетворява условието (8.1).
2. Определяне на режима. Използува се типовият режим или
с помошта на формула (8.22) се определя оптималната стойност
на колекторния ток.
3. Определяне съпротивлението на резистора в колектор-
ната верига. Изхожда се от необходимого усилване, което тряб-
ва да оси1 у ж стъпалото /<0. Съпротивлението
* = ; . (8.38)
146
Тук се предполага, че шуцтиращото влияние на делителя е
пренебэежимо малко (£ex>»gs).
4. Определяне коефициента на корекция. Най-напред се из-
числяват спомагателните величини d и I. За изчисляването на d
се използува формулата (8.29) при условие, че RO=RC.
Величината I характеризира степента на компенсация на вход*
ната проводимост и се определя с формулата
1 + Sbi RC
(8.39)
Оптималната стойност на коефициента на корекцията е
[V1+(-ет)’-ст -'] • <8-4°>
5. Изчисляване на индуктивността за корекция. Използува
се формулата (8.37), като за т се замества стойността, получена
с помощта на (8.40).
в. Други изчисления. За тях важат указанията, дадени в зад.
8.1 и в т. 8.4.
8.6. НИСКОЧЕСТОТНА КОРЕКЦИЯ
Схемата на стъпалото с нискочестотна корекция е показана
на фиг. 8.5. К >ригирането на честотната характеристика в област-
та на ниските честоти се осъществява с резистора и кон-
дензатора Сф.
Изчисляването на веригата за корекция и на кондензатора Ср
става по следния начин:
1. По зададено спадане на напрежението Д£7Ф в резистора
7?Ф и тока през него /ф се определя съпротивлението на резистора
Д£/.
/?Ф=-Л- <8Л1>
7Ф
Обикновено At/ф = 1 —2 V.
2. Изчислява се оптималната стойност на отношението
///opt = НЧ + (1 +а)2- (1 + ab)* - ab, (8.42)
\ Р /Opt
където
Тф = Сф /?ф; (8.43)
тр=Ср(/?с-Ь7?т); (8.44)
а = ; (8.45)
с
147
Ь~ Rc+R, •
(8.46)
Когато товарното съпротивление е много по-голямо от съпро-
тивлението на резистора Rc (/?т >> /?с), и за изчисляването на
mOpt се използува опростената формула
Wopt У(1+а;2— 1 .
(8.47)
3. Определя се времеконстантата
тр=-------- _ , (8.48)
където fx е долната гранична честота, a Afj — зададените честот-
ни изкривявания за нея. Ако j е в децибели, следва да се пре-
върне в число.
Капацитетът на кондензатора
• _ р
/?С + ЯТ
(8.49)
4. Определя се времеконстантата Тф и капацитетът на конден-
затора Сф:
Фиг. 8.5
Тф=/пОр1Тр; (8.50)
СФ = ->. (8.51)
По-пълни сведения за из-
чпсляването на веригата за
нискочестотната корекция и
останалите вериги, конто
влияят на честотната характе-
ристика в областта на ни-
ските честоти, са дадени в
[14, 38].
148
ГЛАВА 9
ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ИМПУЛСНИ УСИЛВАТЕЛИ
9.1. ОБЩИ СВЕДЕНИЯ
Изчисляването на импулсните усилватели не се отличава мно-
го от изчисляването на широколентовите усилватели. Тук се взе-
мат под внимание преходните изкривявания, тъй като сигналите
са импулсни. Най-често се среща пра-
воъгълният импулс (фиг. 9.1 а). Него-
вото усилване е съпроводено с из-
менение на формата му (фиг. 9.1 б).
Изкривяванията, свързани с това, се
наричат преходни изкривявания. Тях-
ната оценка става с помощта на
преходната характеристика, която
се определя чрез зависимостта на
изходното напрежение нИзх (0 от вре-
мето при изменение на входното на-
прежение йи(/) със скок. По-чес го
се използува нормираната преход-
на характеристика h (/)• Показа-
ната на фиг. 9.1 б характеристика е
Фиг. 9.1
нормирана само по ординатната ос
чрез разделяне на моментното изходно напрежение с изходното
напрежение в установен режим. На фигурата са означени съот-
ветно:
Ги — продължителността на импулса;
/у — времето за установяване на импулса; отчита се между
иивата 0,1 и 0,9;
— закъснението на импулса; отчита се на ниво 0,5;
3 — отскокът на импулса;
Д — спадането на плоската част на импулса.
В схемно отношение импулсните усилватели не се отличават
от широколентовите.
За изчисляването на импулсните усилватели обикновено се за-
дават величините:
/?т, Ст — съпротивлението и капацитетът на товара;
/?с — съпротивлението на източника на сигнала;
С7В1, t/изх— входното и изходното напрежение на импулса или
коефициентът на усилване с една от двете величини;
Ги — продължителността на импулса, формата и някои
други характерни величини (напр. коефициентът на
запълване при поредица от импулси);
/у, 5, Д — времето за установяване, отскокът и спадането в
плоската част на импулса;
149
Ес e захранващото напрежение;
ГОкр max — максималната температура на околната среда.
Общото време на установяване на импулса /у се разиределя
между отделяйте стъпала, като се вземе под внимание следното:
1. При малък отскок (до 3—4%) общото време за установя-
ване на импулса е свързано със съответните времена на отдел-
яйте стъпала (1 = 1, 2,..., п) посредством зависимостта
+ + (9.1)
2. За получаване на максимален коефициент на усилване тряб-
ва да се изберат приблизително еднакви стойности за отделяйте
времена
/у1 /у2 5=^ •.. tyn. (9*2)
Допуска се различие за отделяй стъпала до 20 — 30%.
От условието (9.2) следва, че времето за установяване на им-
пулса в отделното стъпало е
(М)
Спадането на плоската част на импулса Д за целия усилвател
е сума от съответните спадания в отделяйте стъпала:
Д=Д1 + Д2+ ... +£а. (9.4)
Посочената зависимост се отнася за стойности на Д<^ 10%.
Спадането на плоската част на импулса в отделното стъпало е
сума от спаданията, предизвикани от съответните вериги към
него (емитерна, междустъпална и др.).
Филтърната верига, обратно, може да осигури известно ком-
пенсиране на спадането на плоската част на импулса.
Подобна формула на (9.1) може да се използува и за общия
отскок на импулса, но при условие, че отскоците от отделните
стъпала са до 5% и времената за установяване са близки по
стойност
8 = ^+81+... . (9.5)
Общият коефициент на усилване е произведение от коефи-
циентите на усилаане на отделните стъпала:
К0=К01.К^...КОП. (9.6)
При изразяване в децибела произведението в дясната част на
(9.6) се заменя със сума.
150
9.2. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА КРАЙНО УСИЛВАТЕЛНО СТЪПАЛО
ЗА ИМПУЛСГИ СИГНАЛИ С ЕМИТЕРНА КОРЕКЦИЯ
Схемата на стъпалото не се отличава от схемата на широко-
лентовото крайно стъпало (фиг. 8.1). То трябва да осигури за
товара необходимите стойности на тока и напрежението, конто
съответствуват на поредицата от импулси.
Редът за изчисляване е следният:
1. Избор на транзистор. Горна га гранична честота на тран-
зистора трябва да отговаря на условието
(9-7)
У
където ty е времето за установяване на импулса на целия усил-
вател.
Ако е известна честотата /т, при която A2ie=L то А се оп-
ределя чрез простото съотношение
f.-mf,, (9.8)
където zn=l,2 за бездрейфовите транзистори и zn=l,6 за дрей-
фовите транзистори.
Много често в справочниците се дава честотата /тах (означава
се още с /х). За тази честота коефициентът на усилване на мощ-
ността е равен на единица. Граничната честота /в може да се
определи с формулата
А«8кгэСс/’.ж‘ (9-9)
Освен посоченото изкригяване транзисторът трябва да има
максимално допустимо напрежение и максимално допустим ток,
конто да позволяват получаването на необходимите изходни им-
пулси на напрежението и тока.
Максималното допустимо напрежение колектор — емитер на
транзистора Z7c£max трябва да е по-голямо от напрежението на
източника за захранване
i/c^max>Fc- (9.10)
Напрежението на източника за захранване трябва да отговаря
на условието
Fc>(2-4) t/из,. (9.11)
Малките стойности важат за дирекгно включване на товара
вместо резистора Rc. В този случай товарного съпротивление
трябва да допуска протичането на постоянен ток.
2. Определяне съпротивлението на резистора в колектор-
ната верига. Най-напред се определя еквивалентното товарно
съпротивление
151
_
Rc +
Rc
2*fT Cc
(9.12)
Оттук за Rc се получава
» _
(9.13)
При непосредствено включване на товара /?с=/?т.
3. Определяне на режима. При положителни еднополярни
изходни импулси токът, койго съответствува на работната точка
/со, е малък (фиг. 9.2). Най-напред се определя напрежението при
липса на сигнал
^>со—^изх mln- (9-14)
Напрежението «Ст11| се избира така, че да се изключат от
работната облает з^кривените участъци на характеристиките. Пре-
поръчва се приемането на по-големи стойности с цел да се оси-
гури резерв от 2 до 5 V.
Определянето на тока /со става по следния начин. Избира се
напрежение на базата, с което да се избегне кривината на вход-
ната характеристика (фиг. 9.2). Обикновено 1/вэ =(0,1-ь0,3) V. От-
читат се съответно 1во и /со. След това се прекарва товарната
права за постоянен ток /?=. Тя минава през работната точка О
и точката, която съответствува на напрежението Ес и отговаря
на съ 1ротивлението
R~=Rc+Re +Яф - ф-. (9.15)
с
152
Токът 1С се отчита от графичните построения.
Построява се товарната права за променлив ток и се
проверява получават ли се изходното напрежение и изходният ток:
(9.16>
При двуполярни импулси работната точка се разполага в сре-
дата на работната облает на характеристиките (фиг. 9.3). На-
прежението в работната точка се определя с уравнението
f9.14). Токът /со трябва да удовлетворява условието
/со >(1,1 -1,2)-^-. (9.17)
И в двата случая следва да се преизчислят параметрите на
транзистора за получения режим. За целта се използуват форму-
лите (8.3). За /С)1 се използува стойността на колекторния ток, за
която са дадени параметрите, а за /С02 съответно:
а) за еднополярни импулси
/ __ Ато^^Стах .
'СО 2~ 2 ’
б) за двуполярни импулси
^CO2 = Zco-
Размахът на тока трябва да отговаря на необходимото из-
ходно напрежение. Това е условието за определяне на IB тах и
/в min- С помощта на графични построения върху входната ха-
рактеристика се отчитат съответно стойностите на UBq, t/в max и
t/в mln •
153
4. Изчисляване на веригата за стабилизация на работна-
та точка. Определя се напрежението
MJ=Ec-Uco-Rclc<). (9.18)
Получената стойност се раздели между /?ф и Re- Обикновено
за Д£/ф се приема (1—2) V. Останалата част от Д£/ е за MJe-
Ако липсва филтър и нискочестотна корекция, цялата стойност
на Д£7 се използува за определянето на съпротивлението Re-
При наличие на филтър
ДС/ р
Re=~t^- (9.19)
сэ
По-нататък изчисляването се провежда с помощта на форму-
лите (7.13), (7.15), (7.16) и (7.17).
5. Изчисляване на веригата за високочестотна корекция.
Като се изходи от зададения коефициент на усилване за крайното
стъпало АГокр, определя се необходимата стойност на съпротив-
лението за корекция
Rc^ 1
Re* S -----------, (9.20)
Докр do
където 50 е стръмността на изходния тск на транзистора за ре-
жима от т. 3.
Времеконстантата на веригата за корекция се означава с
T£k = /?fk Сек, на транзистора с т и на товара с тт =Rc~CT.
Избира се ориентировъчно
т4 = 2ч-3.
Определят се времеконстантите:
= О г в) CqRc^\
- _ . 1 Л . re*
2 t 1 -t- <$0 REk \ r в
4---- (1+^0 Rek)
и
_.//'! 1 \ тт / Rek \
T« ~ \ ( г + i+5o Rek) + , ^1+ Гв + •
По определение
(9.21)
(9.22)
(9.23)
(9.24)
(9.25)
При чисто активен товар тт =0.
154
С помощта на т2, т3 и т4 се определят величините
(9.26)
При b<z2 от графиките на фиг. 9.4 и 9.5 се отчитат за полу-
чените стойности на а и b съответните стойности на отскока 5 и
нормираното време х.
Когато Ь>2, нормираното време се определя с формулата
х = 2,2 ]/ А2-а2-2 . (9.27)
Времето за установяване на фронта на импулса в крайното
стъпало е
ty кр — х т3 т. (9.28)
Ако отчетената стойност за 8 от графиката на фиг. 9.4 или
стойността на /укр, получена чрез (9.28), се окаже по-голяма от
зададената, следва да се преизчислят данните при друга стойност
на т4 (9 21). С помощта на последователни приближения може да
се пос1игне удовлетворяване на заданието.
Като се използува най-подходящата стойност на величината
т4 (9.21) изчислява се капацитетът на кондензатора във веригата
за корекция
СЕ^^-. (9.29)
кЕк
6. Изчисляване на кондензаторите Ср, Се и Сф. Капаците-
тите на кондензаторите Ср, Се и Сф се определят, като се вземе
155
под внимание, че спадането на плоската част на импулса в стъ-
палото се разпределя по следния начин:
Д = Др+Де — Дф. (9.30)
Както се вижда, филтърната верига осигурява компенсиране
на спадането на огтаналите вериги.
За изчисляването на капацитетите се използуват формулите
Т
С =:
Р
Се = ; (9.32)
е
Сф =-----. (9.33)
'ф'Ц'+яг)
Последните две формули са валидни, ако са изпълнени съот*
ветно условията
/?£ > ~~2С~ и Яф > 2Сф ’ (9.34)
93. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ПРЕДВАРИТЕЛЕН УСИЛВАТЕЛНИ СТЪПАЛА
ЗА ИМПУЛСНИ СИГНАЛИ С ЕМИГЕРНА КОРЕКЦИЯ
Схемата на междинното стъпало се отличава от показаната на
фиг. 8.1 по това, че за товар служи следващото стъпало (дели-
телят, входното съпротивление и входният капацитет на следва-
щото стъпало). Източник на сигнала е предшествуващото стъпало.
Изчисляването на предварителните стъпала се започва също с
избор на транзистор. Както беше отбелязано в т. 9.1, за предпо-
читане е отделните стъпала да са еднакви или еднотипни.
7. Избор на транзистор. Изхожда се от условието (9.7).
Ако избраният транзистор за крайното стъпало е подходящ, из-
ползува се и за предварителните стъпала.
2. Определяне на режима. Тъй като сигналът не е много
голям, може да се приеме типовият режим, посочен в справоч-
ника. Необходимо е да се провери дали ще се използуват линей-
ните участъци от характеристиките. В това отношение са полез-
ни в известна степей съображенията, посочени при избора на ре-
жима на крайното стъпало.
Отклонението от типовия режим изисква преизчисляване на
параметрите на транзистора (8.3).
156
Съпротивлението, което определя товарната права за посто-
янен ток, е
Er —Ura
R== Rc+Re +Яф = , • (9.35)
Jco
3. Изчисляване на веригата за стабилизация на работна-
та точка. Може да се избере
Re = (0,2-т-0,3)/?=. (9.36)
Останалата част от съпротивлението /?= е за Rc и /?ф. По-
голяма стойност на Re осигурява по-стабилен режим на стъпа-
лото.
Изчисляването на останалите елементи се извършва с форму-
лите (7.13), (7.15), (7.16) и (7.17).
За изчисляването по-нататък е необходима стойността на R3.
4. Изчисляване на входната верига. Определя се еквивалент-
ното съпротивление
където
gz е вътрешната проводимост на източника на сигнала
(ft=i//?c);
Явх — входната проводимост на транзистора (£-вх = х/Л11е);
gB—проводимостта на делителя (gB = 1/^)-
Коефициентът на предаване на входната верига е
Ло вх~ gc Ro • (9.38)
Приема се ориентировъчно усилването на първото стъпало
/foi^l0 и се определя времето за установяване във входната
верига
/у ВХ = 2,2/?О Гт fg’c+S’B + / -] + Сс/<С011 • (9.39)
L \ в / J
5. Определяне броя на предварителните стъпала. Най-на-
пред се изчислява времето за установяване на импулса и усилва-
нето на предварителните стъпала:
; (9.40)
/Спр= -к--$(9.41)
Ао кр л о вх
Определя се спомагателната величина
(9.42)
'а
157
където
Т=2тг/в гвСс +2 ]/2п/а гиСс -gn гв- (9.43)-
Върху координатните оси на фиг. 9.6 се отбелязват стойно-
стите на Копр и на отношението 1упр/В. От получените точки се
издигат перпендикуляри и се определя пресечната им точка. Тн
обикновено е разположена между две съседни прави, конто съ-
ответствуват на N=k и Л7=/г-(-1. За броя на стъпалата се при-
ема числото A-f-1.
Ориентировъчната стойност на коефициета на усилване. и на
времето за установяване на импулса в отделното стъпало е
Koi=\jKonp ' (9.44)
= (9.45)
6. Допълнителни изчисления за отделното стъпало. Тези
изчисления не се отличават много от изчисленията за крайното
стъпало.
Следва остатъкът от съпротивлението /?=, определено с (9.35)
и (9.36), да се разпредели между резисторите /?с и /?ф. Напри-
мер може да се приеме
Кс= (0,3 4-0,5)/?.;
(9.46)
/?ф=(0,14-0,3)/?=.
158
Общата сума на съпротивленията /?с, Re и А*ф трябва да е
равна на в прсиивен случай се нарушава избраният режим.
Необходимого съпротивление на резистора REk се определя,
като се ьземе под внимание зададеното усилване Ао/ за отдел-
ното стъпало (9.44)
Р 5о ~Ло/(^вх+^с+й''>)
Приема се т4 — 2-5-3 и се определят
О —________________J________________.
g»x+g(;+gB + REk ( gf^E ) (5о + ^вх)
Т1 = (1 +»$о гв) Сс Ro",
Sn СС Ro
Т - О С о
6 gtx+gB+Sc
Ti / R Fit \
'са=—+Ro(.gc+gB)\l 4—~—]+ —h
х \ гв / кв
+Т* R0{g^Jrgc-ygB)+^-‘,
(9.47>
(9.48)
(9.49)
(9.50)
(9.51)
*з = + <952>
Изчисляването по-нататък продължава с определянето на ве-
личините а и b чрез (9.26) по същия начин, както при изчисля-
ването на крайното стъпало до определянето на капацитета Сёк
с помощта на (9.29).
Изчисляването на капацитета Се се извършва с формулата
(9.32).
За определянето на капацитетите Ср и Сф при условията (9.34)
се използуват изразите
където
Т
г __________Л_________;
Ср~ /о 1 \
Др[ • ]
у Sb * ^вх J
Q
ЛФ [1 ( £вх+£в)]
1+(^0+^вх)^К
(9.53)
(9.54)
(9.55)
Величините Sot gs и gBT в последните формули се отнасят за
следващия транзистор.
159
ГЛАВА 10
УСИЛВАТЕЛИ С ИНТЕГРАЛНИ СХЕМИ
10.1 . ОБЩИ СВЕДЕНИЯ
Усилвателите с интегрални схеми имат редица предимства
пред усилвателите, реализирани с дискретни елементи. Проявяване-
то на някои от тях става при определени условия и не може да
се смята за общовалидно.
Интегралните схеми имат малки размера и маса. Това зави-
ся преди всичко от степента на интеграция. В усилвателното
устройство има и външни елементи от дискретен тип. Ето защо
неговите размери и масата му зависят и от тях.
Броят на елементите в 1 ст3 от обема на интегралната схема
характеризира плътността на монтажа.
Надеждността на интегралните схеми е по-висока. В един
корпус се съдържат обикновено десегки транзистори, а техноло-
гичните процеси и конструктивниге решения са аналогични с те-
зи за дискретните транзистори. Опитът показва, че интензивността
на отказите на интегралните схеми е поне с един порядък по-
малка от тази на дискретните транзистори.
Себестойността на интегралните схеми не е много по-висока
от себестойността на дискретните транзистори. Поевтиняването
на усилвателя идва от използуването на малък брой елементи.
При дискретно изпълнение вместо една интегрална схема са нужни
няколко транзистора, значителен брой резистори и кондензатори.
Понякога характеристики те на интегралните схеми са по-
добри, тъй като в тях се съдържат множество вериги за обрат-
ни връзки.
Сыцествуват много разновидности от интегрални схеми с раз-
лично предназначение — например за нискочестотния усилвател на
радиоприемник или на телевизионен приемник. Тяхното оразме-
ряване е направено с тази цел още преди производство™ им.
Его защо използуването на известните видове интегрални схеми
може понякога и да не осигури необходимее характеристики на
усилвател с друго предназначение.
Ориенгировъчното пресмятане на усилвател с интегрални схе-
ми трьбва да се б^зира на данните от каталозите, където са по-
сочени усилването, честотните свойства и дру1И съществени па-
раметри на произвежданите от фирмите интегрални схеми. Мощните
схеми осигуряват обикновено усилване от 20 до 40 dB, а опера-
ционните усилватели — повече от 40 dB. В последний случай е от
значение честотната лента, тъй като при голямо усилване и ши-
рока честотна лента се застрашава устойчивостта на олерацион-
ния усилвател. Този въпрос в същност засяга вернгите за корек-
ция, с конто се променя честотната характеристика.
160
Съществен момент от схемотехническа гледча точка е изиск-
ването за усилване и на постояннотокови сигнали. Това е свър-
зано с използуването на галванични връзки между стъпалата и на ве-
рига за регулиране на нивото на постоянного изходно напреже-
ние. Разделянею на стъпалата с разделителни кондензатори е
допустимо при усилването на променливотокови сигнали.
Препоръчаните стойности в каталозите за захршването и
външните елементи правят излишни много от ишисленията на
усилвателите с дискретни елементи. Независимо от това в реди-
ца конкретни случаи се налага да се иззършат елементарни пре-
смятания, конто са свързани с рационалното използуване на ин-
тегралните схеми.
10.2 . ИНТЕГРАЛНИ СХЕМИ НА МОЩНИ НИСКОЧЕСТОТНИ
УСИЛВАТЕЛИ
Интегралните схеми от този тип са изградени от безтранс-
форматорни усилватели с непосредствена връзка. Входните стъ-
пала са диференциални усилватели или стъпала с няколко тран-
зистора, обхванати от обща обратна връзка за стабилизиране на
режима. Корпусите са пригодени за монтиране на радиатори или
се произвеждат заедно с тях.
Интегралната схема 1УС02Б е родно производство. С нея се
осигуряза изходна мощност 1,5 W при товарно съпротивление
8 2 и нелинейни изкривявания около 3%. Захранването се осъ-
ществява от изгочник с 12 V напрежение. Необходимого вход-
но нагрзжение е 0,25 V, т. е. усилването е над 20 dB. Входного
съпротивление е 500 kQ и позволяза включването на източници
с голямо вътрешно съпротивление.
С помощта на интегралната схема А205К може да се получи
изходна мощност до 5 W. Усилването е 40 dB и изкривявания-
та не превишазат 107о- Честотната лента е от 50 Hz до 17 kHz,
а отношението сигнал/ш*м — над 60 dB.
На фиг. 10.1 е показано включването на външните елементи
към изводите на интегралната схема А205К. Захранването се
осъшествява от един източник, чието максимално напрежение
е 20 V.
Входният сигнал постъпва чрез веригата С2, /?2 към извода
10. Другата верига С\, /?ь включена към извода 8, осъществява
отрицателната обратна връзка между изхода и входа на усил-
вателя. За тази цел се използува и един от вътрешните рези-
стори, който не е показан на фиг. 10.1.
Кондензаторите С3 и С4 са филтърни. Необходимо е С3 да се
включи близко до интегралната схема, а не в източника за за-
хранване.
Елементите С6, С7, С8 и /?4 са против самовъзбуждане.
11 Ръководство. . .
161
Резисторы /?8 и кондензаторът С6 служат за връзка между
крайното и предкрайното стъпало (bootstrap), поради което отпа-
да необходимостта от източник с по-високо захранващо напреже-
ние за последното.
Фиг. 10.1
Изходната мощност на интегралните схеми РА246 и ТВА800
е също така 5 W.
С помощта на интегралната схема ТСА940 може да се осъ-
ществи 10 W изходна мощност при нелинейни изкривявания под
1%. Захранващото напрежение е 20 V, а товарното съпротивле-
ние— 4 2. Честотната лепта при неравномерност — 3 dB е от
40 Hz до 20 kHz. Голям е коефициентът на полезно действие —
65%
162
От интегралната схема TDA2020 се получава 20 W изходна
мощност при нелинейни изкривявания 1 %. Честотната характери-
стика е с неравномерност — 3 dB от 10 Hz до 160 kHz. Опти-
малното товарно съпротивление е 8 2. При 4 2 се получава по-
мадка мощност на усиления сигнал.
На фиг. 10.2 е показано свързвапето на интегралната схема
KD2131. Нейната изходна мощност е до 50 W при нелинейни из-
кривявания 0,1%. Честотната лента е от 30 Hz до 20 kHz. За
захранване се използуват два изiочника.
Приведените данни показват големите възможности, конто
разкриват интегралните схеми.
10.3 . ЗАХРАНВАНЕ НА ИНТЕГРАЛНИТЕ СХЕМИ
При съставяне на схемите на усилвателните устройства тряб-
ва да се обръща много сериозно внимание на захранването.
Това означава:
а) да се внимава какви и колко източника за захранване ще
се използуват;
б) да се съблюдава общият проводник на всяка от схемите;
ако се обърка захранването, може общият проводник на някоя
от интегралните схеми да е с различен потенциал и от това да
се появят нежелани последний;
в) филтърните кондензатори се включват непосредствен© към
изводите за захранване на интегралната схема.
За захранване на операционните усилватели се използуват
обикновено два източника — например +6 V и —6 V, +9 V и
—9 V или 4-18 V и —18 V. Общата им точка е и общ провод-
ник на схемата. Двете напреже-
ния може и да не са симетрич-
ни. На фиг. 10.3 е показано за-
хранването на операционния
усилвател рА702; използуват се
два източника: £‘1=-f-14 V и
Е2=>—6 V. Изводът 1 е заземен
по подобие на общия про-
водник на двата източника за
захранване. От друга страна,
той е свързан вътре в интег-
ралната схема с подходяща точ-
ка, която може да се смята за
неутрална. В същност общият
проводник има условен нулев
потенциал. Тази особеност е
ренциалните усилватели, който
операционни усилватели.
свързана преди всичко с дифе-
се използуват за изграждане на
163
Капацитетите на кондензаторите Сг и С2 имат стойност от
0,001 до 0,1 pF.
Захранването на операциопния усилвател може да се осъще-
стви и от един източник (фиг. 10 4). В този случай трябва за-
Фиг. 10.4
хранващото напрежение Е да е сума от абсолютните стойности
на двете захранващи напрежения Ех и £2:
(10.1)
Операционният усилвател, показан на фиг. 10 4, се захранва
нормално от два източника, чиито напрежения са еднаквч по го-
лемина и с противоположен поляритет. При такова захранване
изводът т се свързва с общия проводник, но в дадената схема
той е свързан с общата точка па двата стабилитрона.
Резисторите R} и /?2 определят усилването. Тяхното изчисля-
ване ще бъде пояснено по-нататък.
Стсйността на Т?4 е от 50 до 100 kQ. С него се намалява
влиянието на делителя върху входа на усилвателя.
Чрез резистора /?3 се намалява грешката от разбалансиране-
то. Негсвото ориетировъчно пресмятане става с помощта на фор-
мулата
*з~^Ь (’0-2)
Ксндензатсрът С, е филтърен, а С2 — разделителен. Стойност-
та на първия е около 0,05 — 0,1 pF, а па втория се определя от
164
допустимите честотни изкривявания. Те няма да са по-големи от
1 dB, ако се използува формулата
<1аз>
където
е долната гранична честота па сигнала;
/?с— вътрешното съпротивление на източника на сигнала.
Съпротивлението на резистора се определя чрез зависи-
мостта
_(E-U„a6)*
^5—------------
стабдоп
(Ю.4)
Тук t/стаб е общото стабилизирано напрежение от двата стаби-
литрона,
а Рстабдоп—долустимата разсейвана мощност от тях.
Явно е, че трябва E>UQ1^
Захранването на операционния усилвател от един източник
може да се осъществи и с резисторен делител вместо със ста-
билитрони.
10.4 . ПРЕДВАРИТЕЛНИ УСИЛВАТЕЛИ С ИНТЕГРАЛНИ СХЕМИ
Предварителни усилватели могат да се реализират с помощта
на интегрални схеми, съставени от няколко транзистора и съот-
ветен брой резистори, или като се използува подходящ операцио-
нен усилвател.
На фиг. 10 5 е показана интегралната схема К1УС221, произ-
ведена в СССР. Елементите, конто се съдържат в нея, са загра-
дени с прекъсната линия. Това са двата транзистора и седемте
резистора към тях. Допълнителните елементи (външниге) са пока-
зани извън прекъснатата линия и са означени с букви. Техните
стойности могат да се изчислят, като се използуват съответни
формули от другите глави или с помощта на следните опросте-
ли зависимости:
(Ю.5)
71"ф
(10.6
Капацитетите на разделителните кондензатори С2 и С3 се
пресмятат с (10.3).
Интегралната схема К1УС221 усилва при показаното свързва-
не над 100 пъти. Горната гранична честота е над 100 kHz, а
входното съпротивление — по-голямо от 2 kQ.
165
Българските интегрални схеми 1УС01А и 1УС01Г съдържат
по три транзистора с пепосредствена връзка.
Някои интегрални схема се изпълняваг и под формата на ди-
ференциални усилватели.
Фиг. 10.5
Широки възможности за приложение имат операционните
усилватели.
За идеалния операционен усилвател е характерно следното:
а) усилването без въишна обратна връзка е безкрайно голямо;
б) входното съпротивление е безкрайно голямо;
в) исходного съпротивление е безкрайно малко;
г) честотната лента е широка;
д) параметрите са стабилни.
Реалният операционен усилвател има качества, конто прили-
чат на изброените, но усилването, входното и изходното съпро-
тивление имат крайни стойности. Усилването е обикновено де-
сетки хиляди пъти.
Усилването, което трябва да се осигури от предварителния
усилвател Кп?, dB, е разлика от общото усилване dB и усил-
ването на крайпия усилвател
tfnp [dB] = /<общ [dB]—/Скр [dB], (10.7)
Ако трябва да се реализира предварителен усилвател за схе-
мата на фиг. 10.1, вземат се под внимание Un и /вх за крайний
усилвател. Явно е, че необходимого усилване на предварителния
усилвател е
АГп₽=-^-> (Ю.8)
С
където Uc е напрежението от източника на сигнала.
166
Изборът на интегралната схема се прави така, че да има ре-
зерв от усилване, ток и честотна лента. След това усилването
се намалява до иеобходимата стойност с помощта на отрицател-
на обратна връзка.
В схемата на фиг. 10.5 съществува възможност за въвеждане
на локални обратни връзки, като се избегне включването на
кондензатори в емитерните вериги на транзисторите (изводите 3
и 11 и общия проводник). Още по-резултатна е една обща от-
рицателна обратна връзка посредством резистор, включен между
извода 8 или 9 и извода 3. Този резистор се свързва последовател-
но с разделителен кондензатор, за да не се наруши режимът.
Неговата стойност е
<10-9>
Тук Re е съпротивлението на резистора в емитерната верига на
първия транзистор, а К и К1 — съответно общите коефициепти
на усилване на схемата без и с отрицателна £ обратна връзка.
Капацитетът на разделителния кондензатор Cfi се определя с
формулата
(10.10)
С общата отрицателна обратна връзка се подобряват парамет-
рите на усилвателя. От особено значение е стабилизирането на
усилването.
10.5 . ИЗЧИСЛЕНИЯ ВЪВ ВРЪЗКА С ПРИЛОЖЕНИЕТО
НА ОПЕРАЦИОПЕН УСИЛВАТЕЛ
Във връзка с използуването на операциопен усилвател са не-
обходими някои елементарни начисления. Изходни данни са све-
денията за източника на сигнала и товара. За товар обикновено
служи друг усилвател. Необходимо е да се знае усилването, кое-
то трябва да се осигури, и честотната лента.
/. Избор на операциопен усилвател. Изборът се съобразява
с изброените преди това данни. Необходимо е да се поовери по
каталога какъв е запасът по фаза за горната гранична честота
на сигнала /2. На фиг. 10.6 е показано, че за честота /2 = 10 MHz
фазовият ъгъл <р«135°. Това означава, че се разполага със за-
пас ст 45°, тъй като при <р—180° обратната връзка става поло-
жите л на.
Като се вземат под внимание напрежението и токът на сигна-
ла в товара, проверява се дали избраният операциопен усилвател
може да ги осигури и при какво захранващо напрежение.
167
2. Изчисляване на елементите във веригата на обратна-
та връзка. На фиг. 10.7 е показано включването на вънггните
елементи към един операционен усилвател. С помощта на рези-
сторите и /?9 се създава дълбока отрицателна обратна връз-
ка. Техните стойности се определят по следния начин.
Съпротивлението на резистора Rr се избира по съображение
върху него да не се губи значителна част от входния сигнал
0.1 U
R^—j—— . (10.11)
увх max
В тази формула С7ВХ е входното напрежение, ксето постъпва
от източника на сигнала, a /вхтвх— максималната стойност на
входния ток, посочена в каталога (обикновено от 0,1 до 5 цА).
Съпротивлението Т?2 се изчислява, като се вземе под внимание
необходимата стойност на усилването след въвеждането на от-
рицателната обратна връзка К'-
R^K'Ri- (10.12)
168
3. Изчисляване на съпротивлението на резистора . Ре-
зисторът /?з компенсира влиянието на входния ток чрез зерига-
та на обратната връзка и с това запазва нивото на постоянното
изходно напрежеаие. Неговата стойност е
/?з • (10.13)
4. Входни величина. Проверява се входното напрежение да
не превишава допустимата стойност, дадена в каталога.
Входното съпротивление е
5. Изходни величина. Изходното напрежение не трябва да
превишава допустимата стойи >ст. В каталозиге се дава размахът.
Като се вземе под внимание усилването, и при положение, че
£/вх е изразено чрез ефективна стойност, за размаха се получава
47ОШ^1,41 Z(VBX.
(10.14)
Трябва получената стойност за Uom да е по малка или равна
на допустимата Uom max, която се дава в каталога
от max
(10.15)
Изходното съпротивление се намалява с дълбочината на об-
ратната връзка. Ето защо отчита се от каталога /?изх при липса
на обратна връзка и стойността след нейното въвеждане /?'зх се
определя по формулата
^изх
^1 д-
^1+ ^2
(10.16)
където К е усилването на операционния усилвател без обратна
връзка, отчетено също от каталога.
6. Верига за корекция. Елементите на веригите за корекция
се посочват в каталога. Обикновено се задават таблици или гра-
фики.
При липса на каталожни данни се препоръчва корекция чрез
изменение на входното съпротивление. За целта между двата
входа (фиг. 10.7) се включва верига от резистор и кондензатор,
показана с прекъсната линия. Стойностите на елементите могат
да се определят, като се използува идеализираната честотна
характеристика (фиг. 10.8) на усилвателя без обратна връзка.
Преходът между спадането 6 dB/oct и 12 dB/oct е т. А. От ней-
ната проекция върху абсцисната ос т. Д' се прекарва права под
наклон 6 dB/oct спрямо оста. След това се прекарва успоредна
права на абсцисната ос от точката, която съответствува на необ-
ходимого усилване. В случая е избрана стойността 30 dB. Двете
прави се пресичат в т. С. Другата характерна точка е В. От нея
започва спадането на характеристиката без обратна връзка и без
169
корекция. На двете точки съответствуват честотите fB и /с
Съпротивленията на резисторите Rx и /?3 са
(10.17)
Коефициентите на усилване в тази формула могат да се за-
местят и в децибели. С /?/ е означено входното съпротивление
на операционния усилвател, чиято стойност се отчита от каталога.
Елементите за корекция и Ск се определят с помощта на
формулите
0,16
(10.18)
(10.19)
Стойностите подлежат на уточняване при експерименталното
изследване. В случай че усилвателят се самовъзбужда, следва да
се увеличат стойностите на съпротивленията R{ и R3.
7. Друга изчисления. Към тях могат да се отнесат изчисленията,
свързани с определяне стойностите на разделителните коиденза-
тори.
За усилвателите със специално предназначение трябва да се
използува съответна литература за тяхното изчисляване.
С някои особености се отличава неинвертиращият усалва-
тел (фиг. 10.9 а). Източникът на сигнала е включен към неинвер-
тиращия вход. Основните зависимости за този усилвател са след-
ните:
170
Коефициент на усилване
Входно съпротивление
(4-+1).
Изходно съпротивление
(10.20)
(10.21)
(10.22)
В тези формули /<, /?вх и /?изх са съответно коефициентът на
усилване, входното и изходното съпротивление без обратна
връзка (отчетените от каталога).
Съпротивлението на резистора /?3 се определя с формула?
та (10.13).
Както се вижда от изразите (10.21) и (10.22), входното съ?
противление е много голямо, а изходното — много малко.
Като се премахне резисторът и /?2 се свърже по показания
начин на фиг. 10.9 б, се създавз схема на повторител. За нея
са хараюерни свойствата на емитерния повторител, тъй като чрез
Т?2 се връща цялото изходно напрежение на входа и се създава
много дълбока отрицателна обратна връзка. Коефициентът на
предаваие на напрежението е почти единица:
Фиг. 10.9
Съпротивленията на резисторите /?а и /?3 са еднакви по стой-
ност.
171
ПРИЛОЖЕНИЕ I
Таблица за отношенията и децибелите
Децибели Отношение на нзпрежения Отн' in* ние на мощности
усилване зап хване усилване затихване
0,1 1,01 0,989 1,02 0 977
0,2 1/2 0,977 1,05 0,955
0,3 1,03 0,966 1/7 0,933
0,4 1,05 0,9 5 1,10 0,912
0,5 1,06 0,944 1,12 0,891
0,6 1,07 0,933 1,15 0,871
0,7 1,08 0,923 1,17 0.851
0.8 1,10 0.912 1,20 0,832
0,9 1,11 0,902 1,21 0.813
1,0 1,12 О,Ъ91 1,26 0,794
1,1 1,13 0,881 1,29 0.776
1,2 1,15 0 871 1,32 0,759
1,3 1,16 0/61 i;35 0,741
1,4 1,17 0,851 1,38 0,724
1,5 1,19 0,841 1,41 0,708
1,6 1,20 0,832 1,44 0,692
1,7 1,22 0,822 1,48 0,676
1,8 1,23 0,813 1,51 0,661
1,9 1,24 0,803 1,55 0 646
2,0 1,26 0,794 1,58 0.631
2,2 1,29 0,776 1,66 0,603
2,4 1,32 0,759 1,74 0,575
2,6 1,35 0,741 1,82 0, 50
2,8 1,38 0,724 1,91 0,525
3,0 1,41 0,7и8 1,99 0,501
3,2 1,44 0,692 2,09 0,479
3,4 1,48 0.676 2,19 0,457
3,6 1,51 0,661 2,29 0,436
3,8 1,55 0,646 2,40 0,417
4,0 1,58 0,631 2,51 0,398
4,2 1,62 0,617 2,63 0,380
4,4 1.66 0,603 2,75 0,363
4,6 1,70 0,589 2,88 0,347
4,8 1,74 0 575 3,02 0,331
5,0 1,78 0,562 3,16 0,316
5,5 1,88 | 0.531 3,55 0,282
6,0 1,99 1 0,501 3,98 0,251
65 2,11 1 0,473 4,47 0,224
7,0 2,24 1 0,447 5,01 0,199
172
Продължение на п р и л о ж. I
Децибели Отношение на напрежения Отношение на мощности
усилване затихване усилване затихване
7,5 2,37 0,442 5,62 0,178
8,0 2,51 0,398 6,31 0,158
8.5 2,66 0,376 7,08 0,141
9.0 2,82 0,355 7,94 0,126
9,5 2,98 0,с35 8,91 0,112
10,0 3,16 0,316 10,00 0,100
ПРИЛОЖЕНИЕ II
Номинални стойности за станлартни резистори
Допустими отклонения от номиналните стойности
±5% % ±20 % ±5% ±10 % ±20 •/.
номинал»и съпротивления* Х10Л Q
1,0 1.0 1,0 36
1,1 3.9 3,9
1,2 1,2 4,3
1,3 4,7 4,7 4,7
1,5 1,5 1,5 5,1
1,6 5,6 5,6
1.8 1,8 6,2
2,0 6,8 6,8 6,8
2,2 2,2 2,2 7,5
2,4 8.2 8,2
2,7 2,7 9,1
30 10 10 10
3,3 3,3 3,3
♦ Стойността на п зависи от типа на резистора.
173
ПРИЛОЖЕНИЕ III
Номинални стойности за стандартни кондензатори
Допустими отклонения от номиналните стойкости
±2 •/. ±5 % ±ю •/. ±23*/. ± 5‘/. ±10 •/. ±20 % Общи за : ±5 •/.; ±ю ±20 •/.
номинални капацитети Х10" pF (л=1, 2, г) номинални капацитети, др
1,0 1,1 1,2 1,3 1,0 1,2 1,0 0,01 0,012 0,01 0,1 1,0 10
1,5 1,6 1,8 2,0 1,5 1,8 1 1,5 0.015 0,018 0.015 0,018 0,15 1,5 15
2,2 2,4 2.7 3,0 2,2 2,7 2,2 0,022 0,027 0,022 0,22 2,2 22
3,3 3,6 3,9 4,3 3,3 3,9 3,3 0,033 0,039 0,033 0,33 3,3 33
4,7 5,1 5,6 6,2 4,7 5,6 4,7 0,047 0,056 0,047 0,47 4,7 47
6,8 7,5 8,2 9,1 10 6,8 8,2 10 6,8 10 0,068 0,082 0,068 0,68 6,8 68 100
Забележка. Стандартните стойности за електролитните кондензатори
са: 1, 2, 5, 10. 20, 50. 100, 200, 500. 1000, 2000 и 5000 pF.
174
ЛИТЕРАТУРА
1. Агаханян, Т. М. Линейные импульсные усилители. „Связь*, М., 1970,
2. А л е к с е н к о, А. Г. Основы микросхемотехники. „Советское радио",
М., 1971.
3. Апериодические усилители на полупроводниковых приборах. Проектиро-
вание и расчет. Под ред. Р. А. Валитова и А. А. Куликовского. „Советское ра-
дио", М., 1968.
4. Артым, А. Д.Усилители с обратной связью. „Энергия", Л., 1969.
5. Баркан, В. Ф. и В. К. Жданов. Проектирование радиотехнических
устройств. „Оборонгиз", М, 1963.
6. Боде, Г. Теория цепей и проектирование усилителей с обратной связью
ГИИЛ, М, 1956.
7. Боянов. Й. и Ал. Атанасов. Върху някои транзисторни схеми с
температурка стабилизация на работната точка. Годишник на ВМЕИ „В. И. Ле-
нин*, С., т. XX, кн. 3, 1966.
8. Боянов, Й. и Ст. С той ч ев. Метод за определяне оптималните
параметри на драйверното стъпало за получаване на минимапни нелинейни из-
кривявания в еднотактните транзисторни усилватели на мощност в А режим.
С., .Електропромишленост и приборостроенев, № 9, 1969.
9. Боянов, Й. Теория на електронните схеми. „Техника*, София, 1974.
10. Будинский, Яр. Усилители низкой частоты на транзисторах. „Связь-
издат*, М., 1963.
11. Варшаве р, Б. А. Расчет и проектирование импульсных усилителей
«Высшая школа", М., 1967.
12. Василев, В. Б. Нискочестотен усилвател с повишени енергийни пока-
атели. Кандидат ска дисертация, 1973.
13. Василев, В. Б. Проектиране на нискочестотен усилвател на мощност
клас В—С. С., „Електропромишленост и приборостроене“,№ 6, 1971.
14. В о й ш в и л л о, Г. В. Конспект лекции по курсу усилительные устрой-
ства. ЛЭИС, Л., 1971.
15. Воробьев, Н. Н. Числа фибоаначчи. М., 1969.
16. Въ л ко в, С. А. Радиоелектронни устройства. София, ВМЕИ „В. И.
Ленин", 1964.
17. Въл чев. Ив. Ръководство за упражнения по нискочестотни усилвате-
ли. „Техника", София, 1961.
18. Г а н ч е в, И в. Нискочестотни усилватели. „Техника", София, 1965.
19. Герасимов, С. М, И. Н. Мигулин и В Н. Яковлев. Расчет
полупроводниковых усилителей и генераторов. Киев, ГИТЛ — УССР, 1961.
20. Г о з л и н г, В. Применение полевых транзисторов. Пер. с англ. „Энер-
гия", М.» 1970.
21. Горбань, Б. Г. Широкополосные усилители на транзисторах. М.»
МЭИ, 1967.
22. Двутактно усилвателно стъпало на мощност. Авторско свидетелство
№ 17249, 1971.
23. Злат аров, В. К. Електроннолампови усилватели и генератори. „Тех-
ника", София, 1968.
24. Злат а ров, В. и С. Мал я ков. Нискочестотни усилватели — ръко-
водство за лаборатории упражнения и курсов проект. „Техника", София, 1961.
25. К о р н о у х о в, П. В. Корректурующие цепи усилителей звуковой часто-
ты. „Техника", Киев, 1965.
175
26. Лурье, Б. Я. Проектирование транзисторных усилителей с глубгкой
обратной (вязью. „ вязь* М., 19(55.
27. Мал я ков, С л К. Някои спгимални съотношения при транзисюрните
RC-усилгателни стъпала клас .А* за твишени амплитуди. Кандидатски дисер-
тация, София, 1972.
28. Мамон кин, И. Г. Усилительные устройства. «Связь", М., 1966.
29. Ми гул ин, И Н и М. 3. Чаповский. Усилительные устройства
на транзисторах «Техника*, Киев, 1974.
30. Н а л и м о в, В. В. и Н. А. Чернова. Статистические методы плани-
рования экстремальных экспериментов. „Наука*, М., 1965.
31. Ненов, Г. Д. Нискочестстни усилватели. Ръководство за лаборатории
упражнения и курсов проект «Техника, София, 1969.
3?. Ненов, Г. Д. OnpeneiwHe на опгималното вътрешно съпротивление на
източни! а на сигнала за транзисторни усилвателни стъпала на мошност. «Елек-
тропромишленост и приб< pocipoene", АГ? 2, 1971.
33. Ненов, Г. Д. Оптимизация на усилвателни стъпала на мощност. Кан-
дидатска аисертация. 1969.
34. Ненов, Г. Д. Оптимална трансформаторна връзка в транзисторните
драйверни усилвателни стъпала. «Електропромишлеюст и приборостроене",
№ 8, 1970.
35. Ненов, Г. Д. Оптимизиране на транзисторни усилвателни сгъпата на
мощное г с помощта на симплексния метод за планиране на експеримента.
«Електропромишлечсст и приборостриене*, № 1, 1970.
36. Ненов, Г. Д. Режим на усилвателните стъпала на мошнсст при стати-
стически характер на сигнала. «Радио и тсевизия*, № 12, 1969.
ЗС Ненов, Г. Д. Усин ателни устройства. Техника. София, 1974.
38. П-юекгирование усилительных устройств на транзисторах. Под ред.
Г. В. Войшвилло. „Связь*, М., 1972.
39. Пустынский, И. Н. Транзисторные видеоусилители. «Сов. радио",
М., 19 3
40. Р и в к и н, Л. Расчет регуляторов тембра. «Радио", №1 М., 1969.
41 С и г о р с к и й, В. П и А. И. Петренко. Осноьы теории электрон-
ных схем. «Техника*, Киев, 1957.
42. Степаненко, И. П. Основы теории транзисторов и транзисторных
схем. „Энергия", М., 1967.
43. Терпугов, Н. В. Усилительные устройств (Широкополосные усили-
тели). Методические указания. ЛЭИС, Л., 1969.
44. Трохи мен ко, Я. К. Радиоприемные устройства на транзисторах.
«Техника*, Киев, 1966.
45. Хв ил ивиц кий, С. И. и Л. В. Мед я ко на. Расчет и проектиро-
вание усилителей низкой частоты. -Искусен о", М., 1958.
46. • ыкин, Г. С. Усилительные устройства. «Связь", М.. 1971.
47. Ц ы к и н а. А. В. Проектирование транзисторных усилителей низкой
частоты .Связь", М., 1967.
4*. Чаповский, М. 3. Улучшение качественных показателей транзистор-
ных у-'илителей «Связь*, М . 1968.
49. Чистяков, Н. Й. Транзисторные резонансные усилители. «Связь",
М., 1961.
50. Шафер, Л. В. Регулировка, испытания и проверочные расчеты тран-
зисторных усилителей. „Связь*, 1971.
51. Шинев, X р. Д. и В. Б. Василев. Ннскочестотен усилвател с пови-
шени енергийни показатели (усилвател клас В—С), «Електропромишленост и
приборе строене", № 5, 197в.
52 Blackman, R. В. Effect of Feedback on Impedance. BSTI, 1943, AT< 3.
53 Ce г m a k, J., J. Novratil. *1 ran^istorova tcchnika. SNTL Pra-
ha, И67.
54. Fleenor, E „Ь w-Nuise preamplifier uses field effect transistors",
Electronics 1993. vol. 36. A* 15.
55. Nalbleiter. Schiittx is ile. Siemens, 1965.
176
56. J о n e s, D w. V. And R. F. Shea. Transistor Audio Amplifiers,
John Wiley and Sons, New York, 1968.
57. Kammerlnher, J. Tranistoren. CFWV, 1965
58. Kuhne, F. R. Niederfrequenz-Verstarker mit Rohren und Transistoren
Fransis-Verlag, Munchen, 1970.
59. Lennartz, H und W. T a e g d r. Transistor-Schaltungstechnik.
60. VaniccTk, F., V. N о v a k, L, H u d e c. Resent pfiklady z Elek-
troniki I, Praha, CVUT, 1970.
61. Ленк, Дж. Руководство для пользователей операционных усилителей,
М., ,Связь-, 1978.
Ij Ръководство. . .
177
СЪДЪРЖАНИЕ
Предговор към второто издание....................................... 3
Глава 1
Лаборатории упражнения по усилвателни устройства
1.1. Общи указания за изпълнение на лабораторните упражнения по
усилвателни устройства.............................................. 5
1.2. Необходима измерителна апаратура за упражненията............... 6
1.3. Измерване и определяне на качествените показатели на нискочесто-
тен усилвател..................................•.................... 7
1.4. Изследване нестабилността на работната точка на транзисторни усил-
вателни стъпала.................................................... 12
1.5. Изследване на усилвателно стъпало с резисторно-кондензаторна
връзка.........................................................^ . 18
1.6. Изследване на двутактни стъпала на мощност................... 21
1.7. Изследване на усилватели с обратна връзка.................... 24
1.8. Изследване на широколентово усилвателно стъпало ............. 27
1.9. Изследване на усилватели с интегрални схеми.................. 30
Глава 2
Общи сведения за курсовия проект
2.1. Общи сведения за проектирането на усилвателни устройства .... 41
2.2. Съдържание и оформяване на проекта............................ 42
Глава 3
Ориентировъчно изчисляване на усилватели на сигнали
със звукови честоти
3.1. Общи сведения .... ......................................... 45
3.2. Определяне броя на стъпалата и съставяне на блоковата схема ... 46
3.3. Разпределяне на честотните изкривявания между отделните стъпала
и вериги........................................................... 49
Глава 4
Изчисляване на крайни усилвателни стъпала за сигнали
със звукови честоти
4.1. Изчисляване на транзисторно двутактно стъпало в режим клас В с
трансформаторна връзка ............................................ 52
4.2. Изчистяване на транзисторен безтрансформаторен усилвател. ... 63
4.3. Стъпала с паралелно свързани транзистори...................... 72
4.4. Особености на схемата с обща база и на схема с общ колектор . . 73
Глава 5
Изчисляване на веригата за отрицателна обратна връзка
5.1. Схеми на усилватели с обратна връзка.......................... 76
5.2. Изчисляване на веригата за обратна връзка..................... 7б
5.3. Изследване на устойчивостта................................... 81
5.4. Осигуряване на устойчивостта.................................. 84
5.5. Параметри на усилвателя с обратна • връзка.................... 88
178
Глава 6
Спомагателни вериги в усилвателите
6.1. Вериги за регулиране на усилването............................... 91
6.2. Устройства за комутация на сигналите............................. 93
6.3. Тонкоректори..................................................... 95
6.4. Развързващи и изглаждащи филтри.................................. 99
Г л а в а 7
Изчисляване на предварителни усилвателни стъпала
7.1: Общи сведения................................................... 100
7.2. Изчисляване на резисторно стъпало............................... 101
7.3. Изчисляване на усилвателно стъпало с трансформаториа връзка . . ПО
7.4. Изчисляване на емитерен повторител.............................. 114
7.5. Изчисляване на транзисторни усилвателни стъпала с повишено вход-
но съпротивление.................................................. 117
7.6. Изчисляване на двустъпален усилвател с непосредствена връзка . . 123
7.7. Предварителни усилвателни стъпала с полеви транзистори....... 124
7.8. Входни стъпала.................................................. 128
Глава 8
Изчисляване на широколентови усилватели
8.1. Ориентировъчно изчисляване...................................... 131
8.2. Изчисляване на крайно широколентово усилвателно стъпало с емитер-
на корекция . . . ................................................ 133
8.3. Изчисляване на предварително широколентово усилвателно стъпало с
емитерна корекция .............................................. 141
8.4. Изчисляване на крайно широколентово усилвателно стъпало с пара-
лелна високочестотна индуктивна корекция.......................... 143
8.5. Изчисляване на предварително широколентово усилвателно стъпало с
паралелна високочестотна индуктивна корекция . ................... 146
8.6. Нискочестотна корекция.......................................... 147
Глава 9
Изчисляване на импулсни усилватели
9.1. Общи сведения.................................................. 149
9.2. Изчисляване на крайно усилвателно стъпало за импулсни сигнали с
емитерна корекция . ..................•........................... 151
9.3. Изчисляване на предварителни усилвателни стъпала за импулсни сиг-
нали с емитерна корекция ......................................... 156
Глава 10
Усилватели с интегрални схеми
10.1. Общи сведения................................................. 160
10.2. Интегрални схеми на мощни нискоч<стотни усилватели............. 161
10.3. Захранване на интегралните схеми............................... 163
10.4. Предварителни усилватели с интегрални схели.................... 165
10.5. Начисления във връзка с приложението на операционен усилвател . 167
Приложение I. Таблица за отношенията и депибелите.................... 172
Приложение II. Номинални стойности за стандартни резистори . . . 173
Приложение III. Номинални стойности за стандартни кондензатори. 174
Литература........................................................... 175
179
РЪКОВОДСТВО
ЗА УПРАЖНЕНИЯ И КУРСОВ ПРОЕКТ
ПО УСИЛВАТЕЛНИ УСТРОЙСТВА
Автори: доц. к. т. н. инж. ГЕОРГИ ДИМИТРОВ НЕНОВ
к. т. н. инж. СЛАВЧО ДИМИТРОВ ЛИШКОВ
Рецензент доц. к. т. н. инж. Васил Борисов Василев
Второ издание
Научен редактор инж. Василия Петрова
Художник Петър Балкански Художник-редактор Вени Кантарджнева
Технически редактор Мими Георгиева Коректор Мерияна Тотева
Дадена за набор на 19. IX. 1979 г.
Подписана за печат на 31. I. 1980 г.
Излязла от печат на 20. II. 1980 г.
Код 03 — Издателски № 12068
т/УУ—/У-—ои
Формат 60x90/16
Печ. коли 11,25 Изд. коли 11,25 УИК 10,98
Тираж 3070 Цепа 0,66 лв.
Държав::о издателство „Техн и к а“ — София, бул. Руски № 6
Дьржавна печатница „Г. Д и м и т р о и“ - Шумен, дюр. Х- 3230