Динамической характеристики

— Смещение на базе транзистора определено графическим построением на его входной динамической характеристике ( 6).

Помимо обеспечения необходимых входного и выходного сопротивлений усилительного каскада не менее важной задачей является выбор режима работы активного элемента усилителя по постоянному току. Рассмотрим этот вопрос на примере транзисторного усилителя. Как отмечалось в § 2.3, режим работы по постоянному току определяется положением рабочей точки р на динамической характеристике транзистора. От положения рабочей точки, как это видно на 2.17, зависят значения постоянных составляющих токов входного и выходного электродов транзистора (/„б, /ок) и напряжений на этих электродах (Uo6, U^K), a следовательно, мощность, потребляемая усилителем от источника питания ?„. В свою очередь, выбор положения рабочей точки в значительной степени регламентируется амплитудой, формой и полярностью входного переменного сигнала. В соответствии с этим различают три основных режима работы усилительного каскада — режимы классов А, В и С. Рассмотрим особенности работы усилительного каскада на транзисторе по схеме ОЭ (см. 2.16) при воздействии на входе переменного сигнала синусоидальной формы.

В режиме класса В начальное положение рабочей точки на динамической характеристике выбирают при токе коллектора, близком к /Кбо ( 4.5). Поэтому при наличии переменного входного сигнала переменная составляющая коллекторного тока с амплитудой /кт проходит лишь в течение половины периода сигнала, а в другую половину периода транзистор заперт. Транзистор работает с отсечкой тока. При этом угол отсечки тока 9, под которым понимают половину времени за период прохождения тока через транзистор, примерно равен л/2.

Упрощенная принципиальная схема усилительного каскада по схеме включения транзистора с ОЭ, имеющая наибольшее распространение, показана на 2.16. В этой схеме полезная выходная мощность на сопротивлении нагрузки R» = RKRa/(RK + Кн), обусловленная переменной ' составляющей коллекторного тока с амплитудой /кт (или коллекторного напряжения с амплитудой UKm, 2.17, а), почти полностью определяется энергией источника питания Ек, а не энергией входного сигнала ?/„. В то же время начальное положение рабочей точки Р (при отсутствии входного переменного сигнала) определяется на динамической характеристике (см. 2.17, а) совокупностью постоянных составляющих токов и напряжений в выходной (/<ж, Um) и входной (/об, t/об) цепях. В таком режиме, называемом режимом по постоянному току, указанные значения постоянных составляющих напряжений и токов также определяются источниками Ек и Ей.

триода, когда ывх = 0, в выходную цепь необходимо включить разделительный конденсатор Ср, не пропускающий постоянный ток. Графически процесс усиления напряжения можно проследить по динамической характеристике, изображенной на 1.13, с.

лампах. За счет энергии источника э. д. с. ?кэ происходит усиление мощности входного сигнала ывх. Источник э. д. с. Е5з соответствует источнику сеточного смещения в усилительной схеме на электронных лампах, с его помощью устанавливается начальная рабочая точка Л' и Л на динамической характеристике и на линии нагрузки, как показано на 3.35, а, б.

С появлением на входе переменного напряжения ивх ток базы будет изменяться в пределах от /бтах ДО /emin, что вызовет перемещение рабочей точки на динамической характеристике и на линии нагрузки по участку В'С' и ВС. Из построений, показанных на 3.35, а, б, нетрудно видеть, что двойная амплитуда входного напряжения 2(/нот=

При положительном напряжении на сетке появляется сеточный ток, в результате чего анодный ток становится меньше величины, определяемой по динамической характеристике, так как часть электронов, образующих катодный ток лампы, замыкается через цепь сетки и вызывает отрицательное по отношению к сетке падение напряжения на резисторе /?с (см. 6. 10, а). Это приводит к нарушению синусоидальности положительного полупериода анодного тока, появлению верхней отсечки тока, поэтому в режиме класса АВ2 даже в двухтактной схеме усилителя появляются искажения.

В конце хода при малых зазорах постоянная Т возрастает интенсивно, при этом аппроксимирующая функция обусловливается членом полинома (7.69) высокого порядка. Указанное положение проверено при проектировании ряда электромагнитов с внешним поворотным якорем по заданной динамической характеристике. Из уравнений (7.68) и (7.69) можно записать

Идеально скорректированный по динамической характеристике пропорциональный ИП должен иметь постоянную передаточную функцию, т. е. WHOM (s) = k. Это условие выполняется в случае, когда КП имеет передаточную функцию, обратную передаточной функции корректируемого ИП:

индуктирует во всех остальных обмотках э. д. с.; мгновенная полярность последних показана на этом же рисунке. Из рисунка видно, что на базу транзистора Т1 подается напряжение отрицательной полярности, а на базу Т2 — напряжение положительной полярности. В результате этого транзистор Т1 начинает еще больше открываться. Его рабочая точка по динамической характеристике ( 35.2 а) перемещается из положения А в положение Б. Коллекторный ток при этом возрастает, а напряжение эмиттер-коллектор падает, транзистор Т1 полностью открывается и в точке В входит в режим насыщения. Транзистор Т2 при этом полностью закрывается. С этого момента начинается этап формирования вершины импульса выходного напряжения t/a. Состояние магнитного материала сердечника трансформатора при этом изменяется по кривой намагничивания ( 35.2 б) от точки 1 к точке 2. За время перехода по кривой намагничивания из точки 2 в точку 3 сердечник трансформатора насыщается.

Задачу решаем графически с использованием динамической характеристики B(Qll), построенной в задаче 5.7. Для этого складываем зависимость 5(<3Д) (кривая 2) с

Решение уравнения (6.6) относительно текущего значения индукции В дает выражение обобщенной динамической характеристики B(Q)

Выбрав рабочую точку П на середине сток-затворной динамической характеристики fc=f(U3) ( 2.10), определяют напряжение U3n . Тогда #и = U3n /7СП1-

Динамические характеристики строят на семействе статических характеристик при заданных значениях напряжения источника питания коллекторной цепи Ек и сопротивления нагрузки У?к- Для построения выходной динамической характеристики ( 2.17) используют

Для определения напряжения на базе транзистора i/бэ (входного напряжения) строят входную динамическую характеристику путем простого переноса точек /б, t/кэ с выходной динамической характеристики на семейство входных статических характеристик ( 2.17, б). Значения соответствующих базовых напряжений определяются абсциссами этих точек (на 2.17, б показан лишь участок C'D' входной динамической характеристики).

В режиме класса А начальное положение рабочей точки выбирают по середине участка динамической характеристики, где изменению базового (входного) тока соответствуют пропорциональные изменения коллекторного (выходного) тока, а ее перемещение, вызванное воздействием двойной амплитуды входного сигнала 2f/6m(2/6m), ограничивается этим участком. На

динамической характеристики (см. § 4.2), задается источником питания Ек. При этом в схему вводят дополнительные элементы смещения (обычно резисторы). Далее рассматриваются основные методы подачи смещения в транзисторном каскаде усиления применительно к схеме ОЭ, которые применяются также в каскадах усиления с включением транзисторов по схемам с ОК и ОБ.

Следовательно, динамическая характеристика пересекает статические характеристики. Наклон динамической характеристики /, построенной на семействе анодно-сеточных характеристик, определяет ее крутизну.

Крутизна динамической характеристики 5Д зависит от крутизны статической характеристики S и соотношения между Rt и Ra.

Очевидно, при /?а -> 0 крутизна динамической характеристики 5Д -> S, а при Ra —> оо крутизна динамической характеристики стремится к нулю. На анодных характеристиках ( 1.12, б) точка А строится на оси абсцисс при Ua = Еа, а точка В — на оси ординат при /а max = EJRa. В этом случае прямая АВ называется линией нагрузки или нагрузочной прямой.

Изменение напряжения на сетке изображено линией Oabcdefghi, причем ось 4 является осью времени для переменной составляющей сеточного напряжения. На прямолинейном участке Оа переменное напряжение мвх = 0. Величина анодного тока определяется на этом отрезке величиной отрицательного напряжения смещения на сетке и точкой Р, называемой точкой покоя динамической характеристики. Анодный ток /а0, соответствующий точке покоя Р характеристики,. называется током покоя, или постоянной составляющей анодного тока.