в области высших частот ввиду низкого выходного сопротивления действие шунтирующих емкостей сказывается значительно позднее, чем у обычного каскада.

Однако присутствие обратной связи приводит к принщ1пиальному отличию вида частотной характеристики в области высших частот. В общем случае

Кв = Ко

1+/сй/?(Сс.к--Сн)

(10-266)

где Сек - емкость сетка-катод (для пентода к Сек прибавляется емкость управляющей сетки относительно экранирующей); Сн -емкость цепи кагрузки, в которую включается также емкость катода относительно всех заземленных ртектродов лампы (в том числе относительно нити накала), а Я обозначает параллельное соединение Яъых и Rs.

Рвых Рн

По модулю

.-ЬРн

(10-267)

юСск

Из формул (10-266) и (10-268) следует, что в зависимости от соотнощения между двумя постоянными времени

Тв1 = Р(Сс.к + С )

Тв5, =

(10-269) (10-270)

частотная характеристика катодного повторителя в области высших частот может иметь спад (при Tbi>Tb2) или подъем (при Тв1<Тв2)- При Тв1=Тв2 частотные искажения будут отсутствовать. Однако типичным для практики случаем (при /?н.э>Рвых) является условие Тв1>Тв2, т. е. наличие спада усиления на высших частотах. При этом для приближенных расчетов вместо выражений (10-266) и (10-268) достаточно пользоваться соотношениями

Кв =

Кв = -

V 1 + (СОТзх) Сс.к + Св

Тв1 = -

(10-266а)

(10-268а)

(10-269а)

Входная проводимость катодного повторителя при чисто активном сопротивлении нагрузки формируется входной емкостью

Свх - Сс.а --

1+Ко

(10-271)

где Сс.а - проходная емкость лампы (сетка-анод) , а Сс.к - емкость сетка-катод (для пентода включает в себя также емкость управляющей сетки относительно экранирующей).

При достаточно высоких частотах, когда сказывается емкость цепи нагрузки, или при индуктивной нагрузке входная емкость ка-

Рис. 10-59. Зависимости входной емкости н активной составляющей входной проводимости катодного повторителя от реактивного сопротивления нагрузки.

тодного повторителя возрастает, но не превышает величины Сс.а-ЬСс.к, и появляется активная составляющая входной проводимости Свх (рис. 10-59). При индуктивном характере нагрузки Свх>0, а при емкостном Gbx<0, что может приводить к самовозбуждению усилителя, если активная составляющая проводимости эквивалентного генератора сигнала мала (при Gj. < G~).

Максимумы положительной и отрицательной входной проводимости по абсолютному значению равны друг другу:

иСс.к Ко

вх.макс I С.и

(10-272)

и обнаруживаются в районе частоты сокр, при которой аргумент полного сопротивления выходной цепи равен ±45°.

Линейность амплитудной характеристики у катодного повторителя в масштабе выходных напряжений сохраняется несколько дольше, чем у усилителя с таким же сопротивлением нагрузки, введенным в анодную цепь.

Максимальная отрицательная амплитуда выходного напряжения не может превышать начального падения напряжения на сопротивлении Rk, а если это сопротивление заметно шунтируется сопротивлением Re, то

f/макс </аоРи.э (-273)

где /ао - начальный анодный ток лампы.

Максимальная положительная амплитуда выходного напряжения ограничивается при-

ращением анодного тока лампы при изменении напряжения смещения управляющей сетки (относительно катода) от начального значения до нуля:

кс<(а.макс-ао)? .э. (10-274)

где /а.макс - анодный ток лампы при нулевом смещении.

Поскольку коэффициент усиления близок к единице, максимально допустимые амплитуды напряжения входного сигнала практически равны тем же значениям (10-273), (10-274) и во много раз превыщают допустимые амплитуды входного сигнала обычного каскада с общим катодом.

Для достижения максимального динамического диапазона катодного, повторителя целесообразно выбирать начальный анодный ток из условия

/ао 0,5/а. ако (10-275)

и по возможности увеличивать сопротивление /?н.э (10-263),

В схемах на рис. 10-58, а, б резистор Rk одновременно служит сопротивлением обратной связи и автоматического смещения, и это ограничивает возможности его увеличения. В схемах (рис* 10-58, е, г) Rk можно значительно увеличить. Схему на рис. 10-58, в уместно применять, когда внутреннее сопротивление эквивалентного генератора во входной цепи во много раз меньще сопротивления Rc утечки сетки, так как иначе коэффициент обратной связи р станет меньще единицы. Схема на рис. 10-58, г применяется при любом сопротивлении источника сигнала и позволяет получать неискаженное усиление сигналов с амплитудой, достигающей 0,4£а, если делитель Ri, R делит напряжение Еа примерно пополам (/?1 /?2). Для установки желаемой исходной рабочей точки лампы ([/со, /ао). в этой схеме достаточно выбрать

/?K = f, (10-276) ао

где £/с-напряжение на нижнем плече делителя Ri, Ri.

Пример 13. Рассчитать катодный повторитель, если задано: Re = 2 ком; Се = 200 пф; макс = 20 в (амплитуда); но.7=100 кгц; fB0.7>5 Мгц; £3 = 250 в.

Решение. Имея в виду схему (рис. 10-58, г), допускающую применение относительно высокого сопротивления Rk примем ориентировочно /?н.э=0,75 /?н=1,5 ком и найдем с помощью формул (10-273) и (10-274) минимальные значения анодного тока лампы в точке покоя и при i/c=0:

f o>--= 7Т= 13.3 ма;

а.макс > 2/ао = 26,6 ма.

Выбираем лампу типа 6НЗП с параллельным включением обоих триодов (см. характеристику рис. 10-60, а), причем /а.макс =

= 14-2=28 ма при [/с=0; [/а.1,ин=105 в (см. точку а на семействе статических ха-)актеристик). Выберем точку покоя при .ао =0,5 /а.макс = 14 ма и определим напряжение на аноде лампы в точке покоя:

Uao = i/а.мня + (/а.мин - /до) /?н.э = = 105 +(28- 14) 1,5= 126 в.

мп 15

1о о. .с=.58 [),о тп

frupiiad

Рис. 10-60. К расчету катодного повторителя.

а - характеристика лампы 6НЗП .к примеру 13; б - переходные характеристики катодного повторителя.

При этом необходимая величина сопротивления резистора Rk составляет:

Е~ио 250-126

/? =---=---= 8,9 ком

/ао 14

и действительное значение Rn.a будет; 8.9-2

хн.э

= 1,64 ком.

8,9+2

Эта величина больше принятого первоначально ориентировочного значения, следовательно, тем более будут выполнены условия (10-273), (10-274).

Для автоматической установки рабочей точки достаточно выбрать сопротивления R\, /?2 из условия

Rl Uao

/?2 £a-t/ao

например, взяв /?2=0,2 Мом, применить 126

/?, =0,2-

250- 126

; 0,2 Мом.

Пользуясь формулами (10-33) и (10-316),

найдем необходимые значения

1,6.10-** сек

2Я-10

1,6-10

2-103

=0,8-10-8 ф~тпф.

Для проверки частотной характеристики в области высших частот примем во внимание параметры лампы: /?г=6,1 : 2 3 ком; 5=5,9-2=11,8 Male; ц=36; Сс.к=2,7-2= =5,4 пф.

В соответствие с (10-262), (10-267), (10-269) и (10-270)

3 000

: 83 ом;

36 83-2 000

= i3Ti° = Тв1 = 80 (5,4-1-200) 10-12=16,4-10- сек; 5.4-10-12

Тв2 =

11,8-10-2

= 0,46-10-8 сек.

Получено Тв! > Тв2, т. е. частотная характеристика будет иметь спад усиления в области высших частот, приближенно описываемый уравнением (10-268а). При этом

~ 2ЯТв1 -2Я-16,4-10-8 = 9,7-10гч,

или 9,7 Мгц, что существенно превышает заданное значение 5 Мгц.

Коэффициент передачи напряжения (10-261)

- = °-

Переходная характеристика катодного повторителя в области больших времен (для спада вершины) при наличии разделительного конденсатора совпадает с аналогичной характеристикой лампового каскада с резистивно-емкостной связью. В отсутствие разделительных конденсаторов спада вершины нет.

Переходная характеристика для фронта прямоугольного импульса описывается теми же постоянными времени Tbi и Тв2, что и частотная характеристика в области высших частот. Она выражается соотношением

<

h(t)=\ +

\Tei

и в зависимости от соотношения между Tbi (10-269) и Тв2 (10-270) приобретает различный вид (рис. 10-60,6).

При малых значения Tbi (малых Сн и Rfi.s) появляется начальный скачок выходного напряжения, который может даже пре-

вышать установившееся значение напряжения на вершине импульса.

В случае запирания лампы отрицательный фронт выходного импульса формируется разрядом емкости Сн через эквивалентное сопротивление нагрузки, причем постоянная времени составляет

(10-278)

и обычно во много раз превышает величину

Тв2-

Запирание катодного повторителя может происходить не только при отрицательных перепадах напряжения, превышающих начальное падение напряжения на сопротивлении нагрузки, но и при всяком импульсе с достаточно крутым отрицательным фронтом ввиду того, что максимальная скорость изменения напряжения в цепи нагрузки ограничена наличием емкости Сн. Если в начальный момент анодный ток лампы составлял величину /ао, то запирания не будет при условии, что скорость понижения напряжения на управляющей сетке не превыщает величины

Низкое выходное сопротивление катодного повторителя делает этот каскад интересным для возбуждения мощных усилителей, использующих режим работы с сеточными токами (рис. 10-58,6).

Эмиттерный повторитель

Усилитель с общим коллектором или-эмиттерный повторитель аналогичен катодному повторителю: не дает усиления по напряжению, обладает повышенным входным и низким выходным сопротивлением (рис. 10-61).

Используя параметры эквивалентного четырехполюсника, можно рассчитать значения Ки, Ki, Kf, Rbx и /?вых для области средних частот и частотные искажения в области низших частот по тем же формулам, что и соответствующие параметры каскада, выполненного по схеме с общим-эмиттером (см. табл. 10-1). При этом нельзя пользоваться упрощенными формулами, выведенными для случая Re.s С /?вых.о- Переход от параметров транзистора в схеме-с общим эмиттером или с общей базой к его параметрам в схеме с общим коллектором производится по формулам табл. 9-4.

В больщинстве случаев (при Rb.b > > Rbiix) высокую точность расчстов обеспечивают в области средних частот следующие приближенные соотнощения:

Рвх = (Р+1)./? .э;

(10-279)-

Рвых-б

= Л б + ?7Т;( 10-280)

р+1 р+г

/с; = Р-Ь1; (10-281)