(10-88)

Необходимые параметры трансформатора и емкость разделительного конденсатора Ср определяются с помощью формул:

1г =

2сйп

Ria+nRB

Cp = -

TIRb

(10-89) (10-90)

(10-91)

(o2 Li Rla-{-nRB

отсутствие сопротивления нагрузки

Qh Rla

(i?h = oo )

Cp =

он Qb Ria

(10-92) (10-93) (10-94)

Если подъемы частотной характеристики нежелательны, то выбирают Qe = Qh=--

и по заданным коэффициентам искажений Мн на частоте Юн и на частоте Шв находят с помощью рис. 10-23 или по формулам

4 ,--

он = н У Лн-1;

0в = -

(10-95) (10-96)

необходимые значения резонансных частот, которые в данном случае апериодической цепи являются формальными расчетными характеристиками, позволяющими применять прежние формулы.

Подъем усиления в области низших частот отсутствует у усилителя по схеме на рис. 10-21, а, для которого необходимая индуктивность первичной обмотки рассчитывается по формуле

Li>

(10-97)

где Rin обозначает параллельное соединение внутреннего сопротивления лампы Ri и пересчитанного в первичную цепь сопротивления нагрузки Rn,

Rin-

nRRi

(10-98>

в усилителях с низкими значениями нижней граничной частоты (100 гц и менее) предпочитают применять трехэлектродные лампы с небольщим статическим коэффи* циентом усиления ([г50), причем внутренг.. нее сопротивление их также невелико. (/iCl 0-20 ком) и необходимая индукт. тивность первичной обмотки трансформатог. ра получается приемлемой.

В некоторых случаях сопротивление об-, мотки трансформатора Гу+пЧч может со-, ставлять заметную величину (10-20% величины Rt или га). Тогда для повыщения точности расчетов следует увеличить значения Riz (или Ri для схемы на рис. 10-21,fl) на удвоенную величину сопротивления про-, вода первичной обмотки (ri-bnV2~2ri).

Максимальный коэффициент усиления, при конечном фиксированном нагрузочном сопротивлении Rn достигается, когда коэффициент трансформации составляет

опт= . (10-99)

причем

Комакс -

2Попт J Rj

(10-lOOX.

И превыщает коэффициент усиления каска-

да с реостатно-емкостной связью в раз.

2Поп

Пример 4. Рассчитать ламповый каскад с трансформаторной связью для следующих данных: /н = 10б гц; /в =6ООО гц; Мп= УЖ Мв=0,7 (предусматривается подъем усиления в районе частоты /в на 3 дб); Ch=V =20 пф; сопротивление Rn отсутствует; Ко>100.

Рещение. На основании графика (рис. 10-23, fl) находим Qb = 1,3 и для отно. сительной верхней резонансной частоты

2Я.6 000

= 0,85,

откуда

fan -

6 000

0,85

; 7000 гц

[эти же цифры можно получать с помощью формул (10-85) и (10-87)]. Выберем лампу 6Н1П ([=35; Ri=7,6 ком), причем для получения заданного значения Ко на основании (10 62) потребуется коэффициент трансформации

ц 35 ,

Необходимая индуктивность первичной обмотки на основании (10-97)

7 600

и > -гт: = 12 гн,

2п-т

а индуктивность рассеяния согласно (10-93) 1,3-7 600

2jt-7 000

: 0,225 гн.

Для достижения резонанса на частоте 7 000 гц в соответствии с (10-80) емкость Сг должна составлять

Z,a2, 0,225(2-7 000)=

= 400-10-2 е6 = 400 Ибб.

В емкость Сг, помимо Си, входит собственная емкость вторичной обмотки трансформатора. Полученные значения Li, Ljn Сг не выдвигают сложных требовавший к конструкции трансформатора. Для реализации необходимого значения Сг, по-видимому, в процессе экспериментальной отработки усилителя- придется добавить специальный конденсатор в цепи вторичной обмотки трансформатора.

Нелинейные свойства усилителя с трансформаторной связью определяются теми же методами, что и усилителя с резистивно-емкостной связью (см. стр. 466).

В случае трансформаторно-емкостной связи (см. рис. 10-21,6) техника построения линий нагрузки для постоянного (PQ) и переменного (MN) токов ничем не отличается от описанной для усилителя с резистивно-емкостной связью (см. рис. 10-17), только в качестве сопротивления нагрузки Rh теперь выступает пересчитанное к первичной цепи сопротивление ivRn.

В случае же трансформаторной связи (см. рис. 10-21, fl) сопротивление постоянному току провода первичной обмотки ri получается весьма незначительным, и в отсутствие развязываюшей ячейки (/?ф. а=0) угол наклона ао линии нагрузки PQ для постоянного тока близок к 90° (рис. 10-24). Часто пренебрегают падением постоянного напряжения в обмотке трансформатора и считают, что начальная рабочая точка О лампы лежит на вертикали при t/aoEa-Линия нагрузки MN для переменного тока в общем случае проходит через начальную рабочую точку О под углом

tga = ----, (10-101)

nR ту

а в отсутствие нагрузочного сопротивления (R =oo) определяется сопротивлением потерь в сердечнике трансформатора и при высоком к. п. д. последнего занимает практически горизонтальное положение (рис. 10-24,6).

Расчет коэффициентов гармонических искажений, вносимых лампой, производится по формулам, приведенным на стр. 489.

В связи с тем что при трансформаторной связи t/ao близко к Еа, максимальная амплитуда напряжения на аноде лампы

может быть в 2-3 раза больще, чем при резистивно-емкостной или емкостно-трансформаторной связи. Максимальная амплитуда выходного напряжения при п<1 еще

в - раз больще амплитуды напряжения на п

аноде. Таким образом, протяженность линейного участка амплитудной характеристики трансформаторного усилителя может быть во много раз больше, чем резистив-ного.

Рис. 10-24. Семейство анодных характеристик с линиями нагрузки для каскада с трансформаторной связью.

а - прн конечных сопротивлениях нагрузки для постоянного (г) и переменного (Кд)тока; 6 - прн

Источником дополнительных нелинейных искажений в трансформаторных усилителях может быть ферромагнитный сердечник (при значительных индукциях).

Переходные характеристики трансформаторных усилителей в общем случае имеют сложную форму и могут выражаться функциями, содержащими несколько экспонент и затухающие члены [Л. 22].

Простейший вид переходной характеристики для вершины импульса получается при трансформаторной связи (см. рис. 10-21, а):

h* (t)=e

Ri nRu

(10-102) (10-103)

Ради увеличения постоянной времени Тн можно шунтировать первичную обмотку трансформатора сопротивлением Рш, причем вместо Rf в формулу (10-103) надо подставлять общее сопротивление параллельного соединения Ri и Рш- Однако эта мера снижает коэффициент усиления Ко-

Простейшее аналитическое выражение переходной характеристики для фронта получается в случае Qe=0,5:

h(t)= [l -(1-f-ШовОе

(10-104)

причем переходный процесс имеет апериодическую форму. Оптимальной для фронта часто считают переходную характеристику,

Рис. 10-25, Нормированные переходные характеристики трансформаторного усилителя для фронта импульса.

соответствующую Qb=0,7; при этом время нарастания до уровня 0,9 составляет:

-, (10-105)

и нарастание происходит с небольщим вы-бросом, около 5% (рис. 10-25).

Транзисторный усилитель с резистивно-емкостной связью

Резистивно-емкостный усилитель используется для усиления переменного тока низкой частоты. Эффективное усиление напряжения достигается при включении транзистора по схеме с общим эмиттером (рис. 10-26).

0-Еи

Рис. 10-26. Принципиальная схема транзисторного усилителя с резистивно-емкостной связью.

Сопротивления и Rs служат для

создания выбранного режима питания транзистора и осуществляют стабилизацию его рабочей точки. Расчет этих сопротивлений и другие варианты схем питания транзистора рассмотрены в § 9-7.

При малом напряжении усиливаемого сигнала на входе каскада (до 10 мв) постоянный ток эмиттера выбирают в пределах 0,3-1 ма (меньщее значение соответст-

вует низкошумящим входным каскадам высокочувствительных усилителей, например микрофонных). При сигналах на входе, превышающих 10 мв, для предотвращения заметных нелинейных искажений необходимо применять отрицательную обратную связь (см. § 10-5). При возбуждении кас- , када от высокоомного источника сигнала (Rt >i?Bx) ДЛЯ обеспечения линейности необходимо выбирать постоянный ток эмиттера так, чтобы он превышал амплитуду входного тока по крайней мере в Р раз. Напряжение источника коллекторного питания обычно выбирается в пределах 4- 15 в, но при малом напряжении выходного сигнала (до десятых долей вольта) в низ-кошумяшж или высокоэкономичных каскадах может быть снижено до 1,5-2 в.

Если каскад с резистивно-емкостной связью не является оконечным и в качестве сопротивления нагрузки Ra выступает входное сопротивление аналогичного следующего каскада, то коэффициент усиления каскада по напряжению не превосходит величины коэффициента усиления по току р примененного транзистора, а коэффициент усиления по мощности не более чем Р. Если же сопротивление Rh существенно превышает входное сопротивление каскада (в оконечном каскаде, при работе на лам новый усилитель или эмиттерный повторитель, см. стр. 508), то коэффициент усиления по напряжению может достигать нескольких сотен н даже тысяч едини;; Каждый каскад изменяет на обратную тполяр-ность напряжения усиливаемых сигналов.

Расчет характеристик усилителя может быть осуществлен двумя методами: на основе теории линейных четырехполюсников или с помощью эквивалентных схем транзистора. Первый метод отличается возможностью получения точных результатов и представляет известный интерес при расчете многокаскадных усилителей как цепочечных соединений четырехполюсников. Метод, опирающийся на эквивалентные схемы транзисторов, дает более простой способ вычисления частотных характеристик, но менее удобен при расчете многокаскадных схем.

Расчет характеристик усилителя с помощью параметров четырехполюсника, эквивалентного транзистору. Эквивалентная схема транзисторного усилителя с резистивно-емкостной связью в общем случае имеет вид, показанный на рис. 10-27, а, где транзистор заменен эквивалентным четырехполюсником.

Для расчетов методами теории линейных четырехполюсников предшествующие транзистору цепи заменяются эквивалентным генератором, а цепь нагрузки - эквивалентным двухполюсником (рис. 10-27,6). При этом параметры Ет.а и Zr.a определяются с помощью теоремы об эквивалентном генераторе (стр. 453), а сопротивление 2н.э находится как общее сопротивление цепи нагрузки транзистора. Так, для схемы на рис. 10-27, а