Главная  Цепи и сигналы 

[0] [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] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165] [166] [167] [168] [169]

Общие уравнения (5.1), (5.4) и (5.7) можно преобразовать таким образом, что соответствующие им схемы замещения четырехполюсника будут содержать только по одному зависимому источнику.

Так, записав второе уравнение (5.1) в форме

I2 = Уп El + Ез + (Уп -Угг) El, (5.16)

приходим к схеме замещения, содержащей один зависимый источник тока {У1-Уп) El (рис. 5.5, а).

Аналогично записав второе уравнение (5.4) в форме

Е-2-2i2 I1-I-Z22 l2+(221-Z12) II,

(5.16)

приходим к схеме с одним зависимым источником напряжения {Z - Z12) I1 (рис. 5.5, б).

5.2. АКТИВНЫЙ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИК КАК ЛИНЕЙНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Приведенные в предыдущем параграфе выражения (5.13)-(5.15), записанные в форме

Z21 2н

Zii {Z22-\-Zh)-Z21

ffn (22 +Gtl) - Hi2 Я21

У2, G„

Yu (K22 + G„)-r,2 K21

21 21

Z22-\-Z„ /22-Ь<Зн

(5.17) (5.18)

можно рассматривать как коэффициенты усиления соответственно напряжения и тока активного четырехполюсника.

В широкополосных усилителях, как правило, усилительные приборы (транзисторы, лампы и др.) обеспечивают (при правильном выборе нагрузки) выполнение следующих неравенств:

G„ » У22. Z„ « Z22.

(5.19)

Поэтому при грубой оценке усилительной способности четырехполюсника можно исходить из приближенных равенств

\Ке\ \К,\

Он Z21

(5.20) (5.21)

Отсюда следует, что коэффициент усиления мощности (выраженный в вольтамперах)

Кя = К£К/

I Он Yn I

(5.22)

(Здесь использованы соотношения между Z21-, Z22- и У-параметрами из табл. 5.1.)

Из (5.22) очевидна решающая роль параметра У21 (соответственно Zji и Я21) в усилении мощности колебания в активном четырехполюснике. Физический смысл этого параметра раскрывается в следующих параграфах на примерах некоторых усилительных приборов.



При анализе активного четырехполюсника как усилителя важное значение имеют такие его параметры, как входное и выходное сопротивления. На рис. 5.6 представлена обобщенная схема, содержащая источник сигнала Ер, активный четырехполюсник и сопротивление нагрузки Z,,.

Входное сопротивление (между зажимами 1-Г) легко определить с помощью уравнений (5.4) в сочетании с (5.14).

Подставив I2 из (5.14) в первое уравнение (5.4), получим

Ё1 = h

2l2 2 Z

1 ВХ

откуда

Zbx = 2

11"

Zl2 Z21

Zn-\-Zn

(5.2.3)

Под выходным сопротивлением четырехполюсника поразумевается сопротивление между зажимами 2-2 при Eg = О (но с учетом внутреннего сопротивления источника сигнала Zj). Сопротивление Z; рассматривается при этом как нагрузка.

По аналогии с (5.23) при замене Zn на Z22 и на Z, получаем

ZotfY - Z2

12 Z21

Zn + Zi

(5.24)

При учете внутреннего сопротивления Z, источника сигнала под коэффициентом усиления следует подразумевать отношение Еа/Е = Ке- Этот коэффициент можно найти с помощью формулы (5.17) добавлением Z, к Zii или Яц. Таким образом,

Z21 Zh

(Z,i-fZj) (Z22-j-Zh)---Z12 Z21 Я21

(Яц-f Z;) (Я22 + Он) -Я21

при использовании У-матрицы нетрудно получить выражение

Zi + ZBx V22 + gh

(5.25)

(5.26)

Выбор наиболее удобной для практики системы параметров зависит от типа усилительного прибора и схемы его включения. Поясним это на примере широко распространенного усилителя на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером (ОЭ) (рис. 5.7, а).

Особенностью работы транзистора в схеме с ОЭ является управление током коллектора с помощью воздействия на ток базы. Кроме того, необходимо учитывать обратное воздействие выходного напряжения иых на входную цепь. Эти свойства транзистора удобно описываются уравнениями четырехполюсника (5.7). В связи с этим в теории и технике транзисторных усилителей общепринята матрица Я-параметров, которой соответствует схема замещения, показанная на рис. 5.2, в. Рис. 5.6. Обобщенная схема ак- Выше было показано, что усилительная

ГрамТтоТиТоГкГсиг/Гла способность активного четырехполюсника и нагрузки В ОСНОВНОМ Определяется безразмерным





С) ®

Рис. 5.7. Транзисторный усилитель (а) и его схема замещения (б)

"г г

параметром (соответственно У21 и Z21). Для усилителя с ОЭ этот параметр совпадает с отношением токов р = /„ д. Он входит в паспортные данные биполярного транзистора и обозначается символом /121.,.

В соответствии с новыми обозначениями схема замещ,ения транзисторного усилителя принимает вид, показанный на рис. 5.7, б, а формулы (5.17), (5.18) запишутся в виде

I/ •-2

22 -f Он

(5.27) (5.27)

Напомним, что Лц имеет смысл входного сопротивления база-эмиттер (при коротком замыкании выходной цепи), /112 - коэффициент обратной связи по напряжению (при разомкнутой входной цепи) и кг - выходная проводимость транзистора (при разомкнутой входной цепи).

В новых обозначениях второе уравнение (5.7) принимает следующий вид

\ (5.28)

развиваемое на сопротивлении

где Ujbix = к2„ = -Ез напряжение, г„ = 1/G„.

Далее, ток базы Ig можно представить в виде отношения Ei/Zg, где Zjj-входное сопротивление транзистора (между зажимами база-эмиттер), определяемое формулой (5.23).

Таким образом, при активных сопротивлениях, когда Z- R,

н ~ (Л21, ?вх) Е, -К, U„b,x=S El-/122 Uebix El +/122 E2.

(5.29)

Заметим, что если задана характеристика (Ыд), то тем самым задана и характеристика i„ (UgJ = Рб Кэ)-

Для схемы с ОЭ, как ранее отмечалось, имеет место равенство p«/i2i8, поэтому параметр

h -

(5.30)

можно трактовать как крутизну характеристики («д) в точке Ыд = = /бэо-

На основании выражения (5.29) можно построить схему замещения выходной цепи усилителя, показанную на рис. 5.8, а. Символом Ri на рис. 5.8, а обозначено внутреннее сопротивление источника тока. Для транзистора в усилителе с ОЭ = l i22-

* Инерционные свойства транзистора этой схемой не учитываются.



[0] [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] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165] [166] [167] [168] [169]

0.0011