Динамо-машины  Статические характеристики элементов 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 [ 85 ] 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127

Поскольку

laquo;ы. = (289)

дальнейшее построение искомой статической характеристики усилителя Uebix = / (eJ не представляло бы затруднений, если бы можно было непосредственно пользоваться очевидным выражением

Us = Ug, + U,. (290)

Однако эмиттерная цепь потребляет от источника сигнала значительный ток, вызывая падение напряжения на внутреннем (выходном) сопротивлении источника сигнала г . Это явление усугубляется нелинейностью входного сопротивления транзистора. Поэтому обычно удобнее пользоваться не величиной входного напряжения Ug, а величиной э. д. с. источника сигнала Ед и величиной э. д. с. источника напряжения смещения Ем, т. е. применять выражение

Es = Eg, + Есм. (291)

Лишь в случае, когда Гд gt; г (внутреннее сопротивление источника Ем полагается достаточно малым во всех случаях), соотношения (290) и (291) будут практически одинаковыми. В общем случае и для входной цепи приходится решать задачу о распределении напряжений между последовательно включенными нелинейным входным сопротивлением транзистора и сопротивлением источника сигнала г. На рис. 157 выполнено построение, которое позволило определить величину тока коллектора а следовательно, и величину выходного напряжения Ug = IkRh соответствующего некоторому значению входной э. д. с. Ед при наличии источника смещения с э. д. с. Ем- Передвигая линию сопротивления источника сигнала соответственно меняющейся величине входной э. д. с, можно построить зависимость сУых = = ф {Ед, либо зависимость Ug - f Фвх), так как на основании выполненных построений входное напряжение, соответствующее входной э. д. с. Ед,

Uex, = - (292)

Используя графический метод расчета, легко уяснить эффективность отмеченного в п. 2, гл. II режима переключения. Для этого рассмотрим три положения рабочей точки на нагрузочной характеристике (точки /, , / на рис. 156).

Положение, определяемое точкой / и называемое состоянием отсечки, характеризуется тем, что хотя напряжение Ug велико (приблизительно равняется напряжению ), ток в цепи коллектора мал, поэтому мощность, рассеиваемая триодом Р-р, также мала. Положение, определяемое точкой / (состояние насыщения),

также характеризуется небольшой величиной рассеиваемой мощ ности, так как в этом случае хотя ток / laquo;и максимален приблизительно равняется / = V но напряжение 116 мало.

Положение, определяемое точкой . (режим класса А), характеризуется током и напряжением, величины которых приблизительно равны половинным значениям / и , и мощность рассеяния максимальна и приближенно определяется выражением

4Rh

кривая рассеиваемой мощности показана в четвертом квадранте (рис. 156). Если в режиме класса А значение тока колеблется относительно положения, определяемого точкой , и мощность рассеяния максимальна, то в режиме переключения рабочая точка длительное время по сравнению с временем переключения (временем перехода транзистора из одного состояния в другое) находится либо в положении / (триод закрыт), либо в положении III (триод полностью открыт и сопротивление его минимальное). Поэтому основные потери в транзисторах происходят только в моменты переключения и будут минимальными. Такой режим усиления особенно эффективен для мощных выходных каскадов регулятора.

Графический метод расчета статических характеристик довольно нагляден и в принципе может быть применен для расчета самых разнообразных схем усилителей. Однако применяется он сравнительно редко не только из-за громоздкости, но и вследствие известной сложности снятия характеристик. К тому же разброс характеристик отдельных полупроводниковых триодов еще более значителен, чем у электронных ламп. Поэтому обычно используются упрощенные аналитические методы расчета в линейном приближении.

15. АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

При аналитическом методе расчета полупроводниковых усилителей широкое применение получил метод, основанный на замещении транзистора линейным активным четырехполюсником с зависимым источником э. д. с. или тока от энергии, подводимой к входным зажимам.

Данное замещение основано на том, что транзисторы часто работают (например, в каскадах предварительного усиления) при малых входных сигналах, и поэтому их дифференциальные сопротивления (или проводимости) для выбранного режима могут считаться постоянными.

в соответствии с теорией четырехполюсников (рис. 158, а) состояние четырехполюсника характеризуется четырьмя переменными: Ig, Ig, Ug и Ug.

При этом любая пара из этих переменных может быть принята за независимые переменные. Если за независимые переменные при-

Gj S)

Рис. 158. Схемы четырехполюсника: а - ненагруженного: б - нагруженного

пять ВХОДНОЙ И ВЫХОДНОЙ ТОКИ, ТО уравнения четырехполюсника в общем виде будут

Ugx - Z,\Kx Ь Z-leuK,

(293)

На интересующих нас частотах в пределах нескольких сотен герц межэлектродные сопротивления транзисторов практически носят чисто активный характер, т. е.. можно полагать

Z = г + }Х г. Тогда после замены Z на г в уравнениях (293) имеем

Uex ~~ rJnx + :

vJ еых-

22 вых-

(294)

Постоянные коэффициенты здесь имеют размерность сопротивлений и поэтому данная система уравнений называется системой г-параметров.

Если за независимые переменные приняты входное и выходное напряжения, то уравнения четырехполюсника запишутся следующим образом:

/ laquo;

вх == 11 вл + amp;2 laquo;,

Данная система называется системой й-параметров, так как постоянные коэффициенты имеют размерность проводимостей.

Из других форм записи уравнений четырехполюсников применительно к транзисторам достаточно перспективной, хотя и мало распространенной, является форма записи в /i-параметрах.