73 Транзисторные усилители мощности. — М.: Энергия, 1978.—344 с., ил.
В книге рассмотрены вопросы теории и проектирования транзисторных усилителей мощности (УМ) с изложением методики выбора и расчета режима, оптимального с точки зрения общего к. п. д. с учетом предельно допустимых параметров транзисторов. Анализируются и сравниваются гармонические и ключевые режимы УМ. Особое внимание уделяется предупреждению паразитных колебаний, возникающих в УМ из-за наличия внутренней обратной связи в транзисторах. Рекомендация по выбору режима и обеспечению устойчивости УМ иллюстрированы примерами расчетов. Все расчеты основаны на справочных параметрах транзисторов.
Книга предназначена для специалистов, занимающихся проектированием транзисторных генераторов, а также аспирантов и студентов вузов радиотехнических специальностей.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Цель предлагаемой книги — обобщение и развитие теории и методов расчета узкополосных транзисторных усилителей мощности, широко использующихся в радиоэлектронной аппаратуре различного назначения. Основное внимание уделяется вопросам оптимизации электрических режимов усилителей мощности, исследованию их устойчивости и разработке рекомендаций по предупреждению яаразитных колебаний. На практике борьба с паразитными колебаниями зачастую занимает большую часть времени, требующегося для наладки аппаратуры.
В настоящее время в отечественной и зарубежной литературе содержится большое число материалов, затрагивающих с разных точек зрения вопросы теории и расчета транзисторных усилителей мощности. Интерес к этим проблемам не ослабевает, чему в немалой степени способствуют разработка и выпуск новых типов транзисторов с более широким диапазоном рабочих мощностей и частот. Возникают новые вопросы, связанные с необходимостью более точного учета особенностей работы мощных приборов в усилительных каскадах, систематизации способов построения и расчета усилителей, анализа влияния паразитных реактивных параметров транзисторов на электрические характеристики и устойчивость усилителей мощности и др. Авторы стремились учесть их при написании книги.
Книга состоит из восьми глав. Первые три главы посвящены анализу линейных усилителей мощности (класса А). Вначале рассматриваются некоторые общие вопросы теории усилителей мощности на линейных активных инерционных четырехполюсниках. Поясняется сущность иммитансного критерия, используемого при анализе устойчивости усилителей. Вводятся понятия потенциально устойчивого и потенциально неустойчивого активного четырехполюсника, коэффициента внутренней УСТОЙЧИВОСТИ четырехполюсника и коэффициента устой-
3
чивости каскада. Решается задача расчета Каскада На максимум коэффициента усиления по мощности при заданном коэффициенте устойчивости. Развитый п®дход используется затем для анализа транзисторных усилительных каскадов по схемам с общим эмиттером, общей базой и общим коллектором. Излагаются рекомендации по обеспечению устойчивости усилителей, иллюстрируемые численными примерами.
Остальные главы охватывают вопросы расчета режимов и устойчивости колебаний в нелинейных усилителях мощности (классов АВ, В и С). Вводится классификация типов усилителей мощности по способам возбуждения транзистора и предлагается общий подход к расчету усилителей различных типов. Большое внимание уделяется решению задачи спектрального анализа напряжений и токов в транзисторе, находящемся под моно- и полигармоническим внешним воздействием. Решение такой задачи необходимо для расчета оптимального режима усилителя мощности, работающего с отсечкой токов, и исследования его устойчивости. Обсуждаются два основных режима: критический с гармоническим напряжением на коллекторе и однотактный ключевой.
При анализе устойчивости нелинейного усилителя мощности основное внимание уделяется самовозбуждению усилителя на рабочих частотах и паразитным колебаниям с асинхронными частотами, лежащими как ниже, так и выше рабочих. Таким образом, материал заключительной части книги дает комплексное представление о том, как рассчитать режим усилителей мощности с оптимальным использованием транзисторов и одновременным решением задачи предупреждения паразитных колебаний как на рабочих частотах, так и вне полосы пропускания усилителя.
Книга в основном подготовлена по результатам научных работ авторов. Главы 4, 6, 7 и § 1-4 написаны В. М. Богачевым, § 1-6, 2-7—2-11, 3-6—3-11 и 8-6 — В. В. Никифоровым, остальные разделы — совместно.
Авторы благодарят доктора физ.-мат. наук Ю. Л. Хо-тунцева за полезные советы и критические замечания, а также канд. физ.-мат. наук Л. Я. Могилевскую и кандидатов техн. наук. М. В. Волкова и 'С. М. Смольского за помощь в работе над книгой. Все замечания по книге просим присылать по адресу: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., д. 10, изд-во «Энергия».
Авторы,
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .............. 3
Глава первая. Усилители мощности на инерционных активных четырехполюсниках ........ 5
1-4. Введение............
1-2. Основные характеристики усилителя мощности 1-3. Иммитансный критерий устойчивости .... 1 1-4. Условие внутренней устойчивости активного четырехполюсника. Инвариантный коэффициент устойчивости ............. 19
1-5. Расчет усилителя при комплексном согласовании
на входе и выходе.........24
1-6. Расчет усилителя с максимально допустимым коэффициенте!^ усиления мощности при заданном коэффициенте устойчивости -........25
'1-7. Гибридная П-образная схема замещения транзистора .............31
1-8. Т-образяая схема замещения транзистора . . . 41 '1-9. Влияние индуктивностей выводов на параметры
транзистора как четырехполюсника.....46
l-ilO. Расчет параметров схем замещения на основе
справочных данных транзисторов . . . . . 53
Глава вторая. Паразитные колебания в усилительном
каскаде с общим эмиттером........58
2-il. Введение............58
2-2. Расчет характеристик потенциальной неустойчивости транзистора..........59
2-3. Коэффициент устойчивости каскада. Условия вырождения области потенциальной неустойчивости . 64 2-4. Влияние паразитных реактивных параметров транзистора .............66
2-5. Эквивалентные схемы паразитных автогенераторов 72 2-6, Способы . обеспечения устойчивости усилителей . 80 2-7. Предупреждение низкочастотных паразитных колебаний. Расчет элементов цепей питания транзистора 83 2-8. Предупреждение паразитных колебаний на частотах выше рабочей..........89
2-9. Предупреждение самовозбуждения усилителя на рабочих частотах...........91
2-10. Обеспечение устойчивости усилителей с помощью
стабилизирующих цепей........95
2-11. Примеры расчетов..........98
Глава третья. Паразитные колебания в усилительных
декадах с общей базой и с общим коллектором . . 103
3-1. Характеристики потенциальной неустойчивости транзистора . ......103
3-2. Расчет сопротивления нагрузки каскада с общей базой при заданном коэффициенте устойчивости . . 109
З-'З. Влияние индуктивности базового вывода транзистора .............ПО
3-4. Эквивалентные схемы паразитных автогенераторов 115
3-5. Предупреждение паразитных колебаний в усилительном каскаде с общей базой ...... 121
3-6. Включение ем-кости в цепь базы транзистора как
способ повышения устойчивости усилителя . . . 126
3-7. Паразитные колебания в усилительном каскаде
с общим коллектором.........130
3-8. Сравнение устойчивости усилителей по схемам с общим эмиттером, общей базой и общим коллектором .............138
3-9. Примеры расчетов.........145
Глава четвертая. Гармонический анализ напряжений и токов транзистора при монохроматическом внешнем воздействии .............147
4-1. Классификация способов возбуждения транзистора 148 4-2. Дифференциальные уравнения кусочно-линейной
модели транзистора ......... 151
4-3. Усреднение параметров транзистора в активной
области и области отсечки ....... 157
4-4. Временные зависимости управляющего напряжения,
коллекторного и базового токов при возбуждении
транзистора гармоническим напряжением . . . 161 4-5. Временные зависимости управляющего напряжения
при возбуждении транзистора гармоническим током 168 4-6. Гармонический анализ импульсов управляющего
напряжения. Коэффициенты разложения . . . . 171 4-7. Параметры транзистора как четырехполюсника для
больших сигналов.......... 177
4-8. Приближенный гармонический анализ .... 179 4-9. Учет яндуктивностей выводов.......181
Глава пятая. Спектральный анализ токов и напряжений транзистора при полигармоническом внешнем воздействии ..............190
5-;1. Задачи и предпосылки анализа.......190
5-2. Дифференциальные уравнения модели транзистора
при возбуждении полигармоническим напряжением 193 5-3. Спектральный анализ управляющего заряда . . 198 5-4. Расчет спектральных составляющих управляющего
напряжения и токов.........201
5-5. Коэффициенты Ап и А*п и их вычисление . . . 206 5-6. Расчет спектра входного напряжения и коллекторного тока транзистора, возбуждаемого полигармоническим током...........213
5-7. Примеры использования результатов спектрального
анализа.............219
Глава шестая. Выбор и расчет оптимального режима нелинейного усилителя мощности по схемам с общим эмиттером и общей базой..........227
6-1. Введение............227
6-2. Эквивалентная схема коллекторной цепи усилителя
мощности............227
6-3. Предельно допустимые пара-метры транзистора и
максимальная генерируемая мощность .... 231
6-4. Коэффициент усиления мощности и коэффициент
устойчивости ........... 237
6-5. Влияние угла отсечки на энергетические характеристики усилителя мощности.......242
6-6. Выбор транзистора и порядок расчета усилителя мощности по схеме с общим эмиттером на заданную мощность в нагрузке........248
6-7. Особенности расчета усилителей мощности по схеме
с общей базой...........254
6-8. Цепи связи............258
6:9. Примеры расчетов..........268
Глава седьмая. Расчет ключевых усилителей мощности
7-1. Типы ключевых усилителей мощности .... 278 7-2. Переходные процессы в ключевом усилителе мощности с фильтрующим контуром......280
7-3. Электрический расчет усилителя мощности в ключевом режиме на заданную колебательную мощность 286 7-4. Расчет параметров контура ключевого усилителя мощности. Предельная частота оптимального режима .............292
7-5. Коэффициент усиления по мощности .... 295 7-6. Пример расчета ключевого усилителя мощности . 299
Глава восьмая. Паразитные колебания в нелинейном
усилителе мощности..........301
8-11. Задачи и особенности анализа,......301
8-;2. Линеаризованная модель потенциального автогенератора .............304
8-3. Явление асинхронного возбуждения автоколебаний 307
8-4. Эквивалентная схема паразитного автогенератора
в режиме асинхронного возбуждения .... 316
8-5. Влияние внешнего воздействия на условия самовозбуждения автоколебаний в усилителе мощности с общей базой...........320
8-6. Асинхронные паразитные колебания в усилителе
мощности, возбуждаемом гармоническим током . 323
8-7. Режимы жесткого возбуждения автоколебаний в усилителях мощности с общим эмиттером и общей базой............328
Приложение.............332
Список литературы............337
Цена: 150руб.
