Журнал Радио 11 номер 1971 год.

Журнал Радио 11 номер 1971 год. Еще раз об усилителе НЧ с динамической нагрузкой Л. МАШКИНОВ

Усилители с динамической нагрузкой расширяют возможности радиоэлектронных схем и придают им зачастую новые полезные свойства.

В «Радио» 1967, ╧12, стр. 29 описывались усилители с динамической коллекторной нагрузкой, позволяющие понизить выходное сопротивление каскада и увеличить коэффициент усиления по мощности по сравнению с обычным реостатным усилителем с общей базой или эмиттером. Ниже рассматривается усилитель с динамической нагрузкой на р-n-р и n-р-n транзисторах с несколько иными характеристиками, а именно: высоким выходным сопротивлением (сотни килоом), линейной частотной характеристикой и широким динамическим диапазоном, а также большим коэффициентом усиления по напряжению.

На рис. 1 приведена исходная схема включения транзисторов, а на рис. 2 статические характеристики каскада. Из этих графиков видно, что рабочей точкой является точка пересечения характеристик транзисторов Т1 и T2. Если, например, зафиксировать Uб2, a Uб1 изменять, то рабочая точка будет перемещаться по характеристике транзистора Т2, причем из-за малых углов наклона пологих участков характеристик выходное напряжение изменяется в больших пределах. Котангенс угла наклона пологого участка характеристики к оси абсцисс характеризует динамическое сопротивление транзистора являющееся одним из параметров транзисторов и носящее название сопротивления коллекторного перехода. Обычно для маломощных транзисторов rк превышает 0,5 Мом. Выходное сопротивление описанного каскада равно примерно а коэффициент усиления по напряжению может превышать 10000. Аналогичного коэффициента усиления в обычном реостатном каскаде с общим эмиттером можно было бы добиться лишь при значительном увеличении напряжения питания, которое, однако, превышало бы допустимую для транзисторов величину.

Описанный простейший каскад трудно практически использовать из-за температурной нестабильности параметров транзисторов. Стабильность и линейность каскада можно повысить введением в него отрицательной обратной cвязи, включив, например, в цепи эмиттеров транзисторов T1, Т2 резисторы R31 и R32 (рис. 3). При таком включении каждый из транзисторов со стороны коллектора может рассматриваться как источник тока с внутренним сопротивлением, приблизительно равным сопротивлению коллекторного перехода, а весь каскад — как бы составленным из двух эмиттерных повторителей, объединенных коллекторами. В случае подачи входного напряжения только на транзистор Т2 (смещение на транзисторе Т1 фиксировано), можно приближенно записать:

где ΔUвх, ΔUвых, Δiк — приращения входного и выходного напряжений и тока коллектора соответственно; kп — коэффициент передачи эмиттерного повторителя, Rэ— сопротивление в цепи эмиттера повторителя. Коэффициент усиления каскада равен:

Это приближенное выражение верно при следующих принятых допущениях: rк для р-n-р и n-р-n транзисторов равны между собой, каждый из транзисторов с сопротивлением в цепи эмиттера может рассматриваться как повторитель, причем kп≈1 во всем диапазоне изменения напряжения на коллекторе повторителя. Следует заметить, что для большинства транзисторных повторителей kп=0,9—0,99 в широком диапазоне напряжений питания.

Коэффициент усиления можно удвоить при одновременной и противофазной подаче сигнала на входы обоих транзисторов T1 и Т2. Из-за высокого выходного сопротивления каскада с динамической нагрузкой полоса усиливаемых частот ограничена частотой примерно 30 кгц, выше которой коэффициент усиления плавно уменьшается (практически до нуля при 200—300 кгц).

В описанном каскаде за cчет отрицательной обратной связи обеспечивается высокая линейность динамической характеристики. При использовании транзисторов со статическим коэффициентом усиления более 100 нелинейность ее не превышает 1%.

Дальнейшее улучшение линейности можно обеспечить за счет применения составных транзисторов (рис. 4). Такое включение транзисторов увеличивает коэффициент передачи, поэтому даже при применении транзисторов с малым коэффициентом усиления (меньше 30), kп приближается к 1.

Все предыдущее рассмотрение усилителя велось без учета внешней нагрузки. Для максимального использования усилительных свойств каскада сопротивление нагрузки должно превышать его выходное сопротивление, поэтому для согласования с нагрузкой выгодно применять эмиттерный повторитель. На рис. 5 приведена практическая схема предварительного усилителя низкой частоты с регулируемой полосой пропускания, в которой используется каскад с динамической нагрузкой на транзисторах Т1, Т2. С выхода согласующего эмиттерного повторителя на транзисторе Т3 через резисторы R5, R6 подается напряжение отрицательной обратной связи на базы транзисторов Т1, Т2, а с помощью цепочек R3, С1 и R4, С2 производится соответственно подъем (R4) или завал (R3) верхних частот на ±12 дб. Коэффициент передачи усилителя равен 70, амплитуда выходного напряжения — 8в, полоса пропускаемых частот 0—20 кгц. Частотная характеристика усилителя (рис. 5) приведена на рис. 6.

В качестве примера на рис. 7 приведена схема стабилизатора с регулируемым напряжением на выходе. В цепи усиления обратной связи применен каскад с динамической нагрузкой на транзисторах T2, Т5. Выходное напряжение можно регулировать путем изменения сопротивления резистора R7. Конденсатор С1 служит для снижения пульсаций на выходе стабилизатора. Устройство содержит систему защиты от перегрузок по выходному току, аналогичную описанной в «Радио» ╧ 9 за 1969 г. на стр. 35. Коэффициент стабилизации около 300, величина пульсаций на выходе не более 1 мв при пульсациях на входе 1 в.Московская обл.

Вернуться к содержанию журнала "Радио" 11 номер 1971 год







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.