CC BY
17
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
Том 194 1972
О ВОЗМОЖНОСТИ ЧАСТОТНОЙ АВТОКОРРЕКЦИИ В ДВУХКАСКАДНОМ УСИЛИТЕЛЕ НА ТРАНЗИСТОРАХ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ
М. С. РОЙТМАН, В. М. СЕРГЕЕВ
(Представлена научно-техническим семинаром кафедры радиотехники)
В [1] двухкаскадный усилитель на транзисторах, приведенный на рис. 1, рекомендуется в качестве функционального узла при построении измерительных усилителей (ИУ) с большим коэффициентом усиления.
Одним из важнейших требований, предъявляемых к ИУ, являются малые частотные искажения в широком диапазоне частот. Известные методы расчета величины конденсаторов в цепи эмиттера реостатного каскада [2, 3, 4] приводят при указанных требованиях к значительным величинам последних (порядка нескольких сот микрофарад) даже при учете глубокой отрицательной связи (ООС). Кроме того, расчетные формулы, приведенные в [2, 3, 4], выводятся для одиночного каскада и не учитывают взаимного влияния указанных цепочек в многокаскадном усилителе.
В то же время при качественном анализе действия цепочек ^ Э1 — Сэ, и Эа— СЭ2 рассматриваемого усилителя видно, что в то время, когда за счет влияния ¿?Э1—С91 коэффициент усиления первого каскада стремится уменьшиться, увеличение входного сопротивления
второго каскада из-за действия цепочки Я — СЭз производит обратный эффект в первом каскаде. Отсюда следует вывод, что при определенном подборе постоянных времени обеих цепочек можно добиться оптимальной коррекции частотной характеристики первого каскада. Тогда частотные искажения, допустимые для такого функционального узла, будут полностью приходиться на один конденсатор СЭ2, что обусловит его меньшую величину. Покажем это путем анализа.
'Коэффициент усиления первого каскада <на нижних частотах определится как Г5]
¿„Д12
Рис.
где
+ (1 + Р»)^я] ЦЛК1;
/?ВХ2 — входное сопротивление второго каскада на средних частотах; — коэффициент усиления по току транзистора Т; Д,Д12 и Д22 — определитель и алгебраические дополнения матрицы сопротивления для схемы рис. 2. При анализе усиления учтена местная обратная связь в первом каскаде за счет сопротивления /?0.
Матрица сопротивления Л для схемы рис. 2 имеет вид
Рис. 2
«о
Г О
-г.
я,
агк-
Яп - Л
7ъЛ Ло + Гэ + Гк(1 — а)
где а, гэ, гб, гк — параметры физической эквивалентной схемьГ триода для средних частот,
д = г (гк + гб) + гкгб (1 - а), г = гЭ1 + Гэ + /?0.
Д12 = _ (г + агк); Д22 - 2 + г6.
Принимая во внимание, что гк гб и агк > Z, можно записать
^ =__Д^к^н_
2И + + '"к + (1 — а)]
практически гк (1 — а) > Д,, тогда, пренебрегая первым слагаемым в знаменателе, получим
^-(1)
2 + г6( 1 - а) Записав для выражения (1)
7 . /?кЛ^..х, + 2,а(1 + 32)
¿> 1
где
7 __ АЭо ^ _ Р Г"
1 + /сот2
и приняв /?к, = (Т — 1) ЯВХа, окончательно получим
а#к, (/?8 + ¡<тяЯях.) (1 + ¡апг)
где
= + Я* 0 + Р,); ы = '•к. + Я*:
(&= + /"»»К«.) + /ц^)
г г» + /?о + г6 (1 - а); г1 = Я9, + г,; ^ = /?Э1С»,.
Коэффициент усиления для средних частот К0 может быть получен из (1) подстановкой вместо
и + ио.
т
С учетом сказан.юго получим
. (3>
Гъ
Коэффициент частотных искажений на нижней частоте рабочего диапазона шп определится как
VI Кч = ^г* ~ + /Ч ('СаТ^вх/д + ^Гд/?!) ^
— ^т^з^Лв^Га + /юн (/?ВХаг2 + ^ 11 г
Если выполняется условие
= (5)
то выражение (4) можно представить в виде
= (6) 1 + ]шВ
где А, В — отношение мнимой части к действительной числителя и знаменателя соответственно.
Частотная характеристика вида (6) может быть оптимизирована по Брауде при условии
А = В. (7)
Таким образом, для оптимальной коррекции необходимо выполнение условий (5) и (7).
Раскроем эти условия.
В работе [1] приводится оптимальный с точки зрения получения максимальной глубины ООС расчет рассматриваемого двухкаскадного усилителя. В результате приведенного там расчета однозначно определяются все элементы усилителя, кроме величины сопротивления /?Э1; Воспользуемся равенством (5) для определения его величины. Легко показать, что требование (5) выполняется при
Равенство (7) можно представить в виде
*2Т#В Л (9)
При осуществлении указанной коррекции частотные искажения будут вноситься только эмиттерной цепочкой выходного каскада. Модуль коэффициента частотных искажений, обусловленный этой цепочкой, равен модулю возвратной разности ООС за счет .
¡Используя упрощенный метод определения возвратной разности К приведенной в [I], можно записать
Жэ=/7 = ! + (Ю)
Следует учесть, что коэффициент М Эз и коэффициент частотных искажений, заданный на весь усилитель связаны известным соотношением
Мэ,= 1 + (ЛГ0- 1)-.Р0,
где ^о — возвратное отношение для всего усилителя за счет сопротивления Яо. Величина может быть подсчитана по формуле, приведенной в [1], после очевидных преобразований из (10) можно получить необходимое значение постоянной времени цепочки Яэ2—СЭз
_ у 82 - М12
(И)
^у М1~ 1
где
, /?эа(-1.+ Р»),
подставив (11) в (9), получим формулу для определения необходимой емкости конденсатора СЭд ! 1
с, = т > (12)
- у М1 - 1 '
ЛИТЕРАТУРА
1. М. С. Р о и т г.( з и, В. М. Сергеев. Декадный измерительный усилитель. Известия ТПИ, т. 171, 1968.
2. Г. С. Ц ы к и и. Электронные усилители. Связьиздат, 1965.
3. А. В. Ц ы к и н а. Проектирование транзисторных усилителей. «Связь», 1965.
4. Г. Р. Ш п. Расчет транзисторных цепей. «Связь», 1963.
5. И. П. С и г о р с к и й. Расчет электронных схем. Связьиздат, 1963.
ЗАМЕЧЕННЫЕ ОПЕЧАТКИ
Страница Строка Напечатано Следует читать
3* 3 18 сверху 7 снизу 10 Мгц и до 5-Ю-4— —5-10"3 % 2 10 Мгц до 5-1(Г~4— -5- Ю-3 3
3 7 снизу 3 2 '
.16 4 снизу Сборник трудов ТИРиЭТа (в печати ) Известия ТПИ, т. 171, 1968
30 5 сверху Т ПТ2
31 5 сверху гя =
34—35 во всех случаях д/ V . '
